УСТРОЙСТВО ТРАНСПЕДИКУЛЯРНОГО ПОЛИАКСИАЛЬНОГО ВИНТА

Полезная модель относится к медицине, а именно к вертебрологии, нейрохирургии, ортопедии, травматологии, в частности к области создания транспедикулярных полиаксиальных винтов и гаек-блокираторов, входящих в состав устройств фиксации позвоночника и применяемых при стабилизации деформаций, травматических поражениях позвоночника, а также при нестабильности различной этиологии в грудном, поясничном и крестцовом отделах.
Известен полиаксиальный транспедикулярный винт (патент US 6.660.004, A611317/70 от 09.12.2003), содержащий собственно транспедикулярный винт, имеющий резьбовую часть с одной стороны и сферическое утолщение с другой стороны, головку, имеющую сквозное отверстие с резьбой и паз с возможностью установки в него продольного стержня, две вставки, установленные в головку и препятствующие выпаданию винта из головки и гайку-блокиратор, которая вворачивается в головку и фиксирует продольный стержень.
Недостатком данного устройства является невысокая степень фиксации продольного стержня, возможность самопроизвольного выкручивания гайки и отсюда ослабление фиксации продольного стержня.
Наиболее близким по технической сущности аналогом, то есть прототипом является полиаксиальный транспедикулярный винт (патент US 6869433, A61B 17/70 от 22.03.2005), содержащий собственно транспедикулярный винт, имеющий резьбовую часть с одной стороны и сферическое утолщение с другой стороны, головку, имеющую сквозное отверстие с резьбой и паз с возможностью установки в него продольного стержня, вставку, имеющую с одной стороны сферическую поверхность и предотвращающую выпадение винта из головки, и две гайки, которые вворачиваются внутрь и снаружи в головку и фиксируют продольный стержень.
Недостатком данного устройства является невысокая степень фиксации продольного стержня, возможность самопроизвольного выкручивания гайки и отсюда ослабление фиксации продольного стержня, сложность установки, вследствие большого количества деталей и отсюда повышенный риск травматизации тканей.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство транспедикулярного полиаксиального винта содержит собственно винт, головку, вставку и гайку-блокиратор. Винт имеет рабочую часть с резьбой на одном конце и сферическое утолщение на другом конце и установлен в головку, имеющую сквозное отверстие с внутренней прямоугольной упорной резьбой и паз с шириной, позволяющей установить в него продольный стержень. Винт при этом имеет возможность поворота относительно головки с общим углом отклонения в радиальном положении до 55 градусов, а в его сферическом утолщении содержится элемент, позволяющий создать крутящий момент относительно оси винта. Этим элементом может быть внутренний шестигранник или торкс, представляющий собой шестилучевую звезду. В головку установлена вставка, препятствующая выпадению винта из головки и имеющая с одной стороны сферическую поверхность, соответствующую сферическому утолщению винта, с другой стороны паз с возможностью установки в него продольного стержня, а со сторон, соприкасающихся с внутренней частью головки два оппозитно расположенные глухие отверстия, причем на одной оси с этими отверстиями в головке расположены другие два глухих отверстия. Фиксация вставки, относительно головки осуществляется за счет того, что наплывы металла головки входят в два оппозитных отверстия вставки при приложении нагрузки специальным инструментом через два оппозитных отверстия в головке. Гайка-блокиратор содержит наружную прямоугольную упорную резьбу, соответствующую внутренней резьбе на головке и элемент, позволяющий приложить крутящий момент для вворачивания гайки в головку. В качестве такого элемента может служить отверстие типа «ромашка», представляющего собой центральное отверстие и шесть канавок по его периметру с одинаковым интервалом между ними или торкс, представляющий шестилучевую звезду. Угол профиля наружной упорной резьбы гайки-блокиратора и внутренней резьбы в головке может составлять 90° и шаг 1,25 мм. На торце гайки-блокиратора, который может соприкасаться с продольным стержнем выполнено кольцевое ребро. Для лучшего прилегания кольцевого ребра к продольному стержню и лучшей блокировки стержня в головке, шероховатость поверхностей кольцевого ребра может быть выполнена на два класса ниже, чем шероховатость остальных поверхностей гайки-блокиратора, а кольцевое ребро может иметь угол 90°. Профиль резьбы рабочей части винта переменный и представляет собой неравнобедренную трапецию, причем основания трапеции уменьшаются от сферического утолщения винта к его кончику. Углы неравнобедренной трапеции профиля резьбы рабочей части винта могут составлять 10° и 40°. Профиль резьбы рабочей части винта может изменяется от трапециевидного у сферического утолщения винта к треугольному у его кончика. Наружный диаметр рабочей части винта постоянен, а внутренний уменьшается от головки к кончику. Возможные размеры шага резьбы рабочей части винта могут составляет 2,5 мм, при наружном диаметре рабочей части винта в пределах 4,5-5,5 мм, а в случае наружного диаметра рабочей части винта в пределах 6,0-7,5 мм шаг резьбы рабочей части винта может составлять 3,0 мм. На головке выполнена кольцевая трапецеидальная проточка и четыре уступа.
Все детали устройства транспедикулярного полиаксиального винта изготовлены из биосовместимого титанового сплава. Конструкция устройства транспедикулярного полиаксиального винта позволяет получить новый технический результат, который заключается в повышении надежности фиксации продольных стержней, что обеспечивается увеличением площади соприкосновения элементов гайки-блокиратора с поверхностью продольных стержней и создания геометрии наружной резьбы гайки-блокиратора и внутренней резьбы на головке винта, которая гарантирует невозможность самопроизвольного выкручивания гайки-блокиратора и ослабления фиксации продольных стержней. Удобство установки устройства транспедикулярного полиаксиального винта и его повышенная прочность обеспечиваются за счет изменения пространственно-геометрических характеристик рабочей части винта по сравнению с аналогами. Устройство обеспечивает хирургу интраоперационную гибкость в планировании в зависимости от клинической ситуации.
Устройство транспедикулярного полиаксиального винта является составной частью устройств фиксации позвоночника и работает следующим образом. В позвонки, требующие фиксации, вворачивают винты, содержащие резьбу. Для вворачивания используется специальный инструмент, который входит во внутренний шестигранник или торкс, расположенный в сферическом утолщении винта. В головки винтов, расположенные на разных позвонках устанавливают продольные стержни цилиндрообразной формы, которые фиксируют с помощью гаек-блокираторов с наружной упорной резьбой. Установка гаек-блокираторов выполняется с помощью ключа, который входит в элемент гайки, позволяющий выполнить закручивание и создание крутящего момента, обеспечивая жесткость конструкции. В качестве такого элемента может служить отверстие типа «ромашка», представляющего собой центральное отверстие и шесть канавок по его периметру с одинаковым интервалом между ними или торкс, представляющий шестилучевую звезду. При вворачивании гайки-блокиратора головку фиксируют специальным инструментом, который входит в четыре уступа на головке. Кольцевое ребро на торце гайки обеспечивает надежную фиксацию продольных стержней.
На фиг. 1 представлено устройство транспедикулярного полиаксиального винта в сборе (продольный разрез), на фиг. 2 представлен полиаксиальный винт, на фиг. 3 представлен элемент «А» - фрагмент резьбы рабочей части транспедекулярного полиаксиального винта, на фиг. 4 представлена головка в аксонометрии, на фиг. 5 представлена головка в сечении, на фиг. 6 представлена гайка-блокиратор (в сечении), на фиг. 7 - вид сверху гайки-блокиратора, на фиг. 8 представлена вставка (половина вставки в сечении), на фиг. 9 -сферическое утолщение винта в аксонометрии.
Устройство транспедикулярного полиаксиального винта содержит винт 1, головку 2, вставку 3 и гайку-блокиратор 4. Винт 1 имеет рабочую часть с резьбой 5 на одном конце и сферическое утолщение 6 на другом конце и установлен в головку 2, имеющую сквозное отверстие 7 с внутренней прямоугольной упорной резьбой 8 и паз 9 с шириной, позволяющей установить в него продольный стержень 10. Шероховатость сферического утолщения 6 может быть на два класса ниже, чем шероховатость остальных поверхностей устройства. Винт 1 при этом имеет возможность поворота относительно головки 2 с общим углом отклонения в радиальном положении до 55 градусов, а в его сферическом утолщении 6 содержится элемент 11, позволяющий создать крутящий момент относительно оси винта. Этим элементом 11 может быть внутренний шестигранник или торкс, в виде шестилучевой звезды. В головку 2 установлена вставка 3, препятствующая выпадению винта 1 из головки 2 и имеющая с одной стороны сферическую поверхность 12, соответствующую сферическому утолщению 6 винта 1, с другой стороны паз 13 с возможностью установки в него продольного стержня 10, а со сторон, соприкасающихся с внутренней частью головки 2 два оппозитно расположенные глухие отверстия 14, причем на одной оси с этими отверстиями в головке 2 расположены другие два глухих отверстия 15. Фиксация вставки 3, относительно головки осуществляется за счет того, что наплывы металла головки 2 входят в два оппозитных отверстия вставки 14 при приложении нагрузки специальным инструментом через два оппозитных отверстия 15 в головке 2. Гайка-блокиратор 4 содержит наружную прямоугольную упорную резьбу 16, соответствующую внутренней резьбе 8 на головке 2 и элемент 17, позволяющий приложить крутящий момент для вворачивания гайки-блокиратора 4 в головку 2. В качестве такого элемента 17 может служить отверстие типа «ромашка», представляющего собой центральное отверстие 18 и шесть канавок 19 по его периметру с одинаковым интервалом между ними или торкс в виде шестилучевой звезды. Угол профиля наружной упорной резьбы 16 гайки-блокиратора 4 и внутренней резьбы 8 в головке 2 может составлять 90°, а шаг 1,25 мм. На торце гайки-блокиратора 4, который может соприкасаться с продольным стержнем 10 выполнено кольцевое ребро 20. Для лучшего прилегания кольцевого ребра 20 к продольному стержню 10 и лучшей блокировки стержня 10 в головке 2 шероховатость поверхностей кольцевого ребра 20 может быть выполнена на два класса ниже, чем шероховатость остальных поверхностей гайки-блокиратора 4, а кольцевое ребро 20 может иметь угол 90°. Профиль резьбы рабочей части 5 винта 1 переменный и представляет собой неравнобедренную трапецию 21, причем основания трапеции 21 уменьшаются от сферического утолщения 6 винта 1 к его кончику 22. Углы неравнобедренной трапеции 21 профиля резьбы рабочей части 5 винта 1 могут составлять 10° и 40°. Профиль резьбы рабочей части 5 винта 1 может изменяется от трапециевидного у сферического утолщения 6 винта 1 к треугольному у его кончика 22. Наружный диаметр рабочей части 5 винта 1 постоянен, а внутренний уменьшается от сферического утолщения 6 к кончику 22. Возможные размеры шага резьбы рабочей части 5 винта 1 могут составляет 2,5 мм, при наружном диаметре рабочей части 5 винта 1 в пределах 4,5-5,5 мм, а в случае наружного диаметра рабочей части 5 винта 1 в пределах 6,0-7,5 мм шаг резьбы рабочей части винта может составлять 3,0 мм. На головке 2 выполнена кольцевая трапецеидальная проточка 23 и четыре уступа 24.
Опытное опробование предлагаемого технического решения показало высокую прочность устройства транспедикулярного полиаксиального винта и надежность фиксации продольного стержня, что обеспечивается увеличением площади соприкосновения элементов гайки с поверхностью продольного стержня. Геометрические параметры наружной резьбы гайки и внутренней резьбы на головке винта гарантируют невозможность самопроизвольного выкручивания гайки и ослабления фиксации продольных стержней.
Хорошие результаты получены при испытании на вырывание транспедикулярного полиаксиального винта из тела позвонка. Способность винта удерживаться в теле позвонка при воздействии силы, направленной на вырывание превосходит способность винтов-аналогов.