Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДНЕЙ СТАБИЛИЗАЦИИ С1-С3 ПОЗВОНКОВ

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано при оперативном лечении различных заболеваний области тела С2 позвонка: опухоли тела С2 позвонка, кисты кости тела С2 позвонка, аномалии развития краниовертебрального сочленения (базилярная импрессия и инвагинация зубовидного отростка С2 позвонка), травматическое поражение зубовидного отростка и тела С2 позвонка.

Изобретение предназначено для операций, производимых из переднего (трансорального) доступа, при фиксации первого и третьего шейных позвонков и является альтернативой их задней фиксации с целью отказаться от второй операции из заднего доступа.

Предлагаемое изобретение может использоваться как при самостоятельной передней фиксации С1-С3 позвонков, так и в сочетании со стабилизацией различными устройствами при проведении операции из заднего доступа.

Известно устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков, содержащее накладную металлическую пластину, включающую первый фиксирующий фрагмент с первым отверстием и вторым отверстием, геометрически сопряженными соответственно с первым стопорным элементом и вторым стопорным элементом, включающую также второй фиксирующий фрагмент с третьим отверстием и четвертым отверстием, геометрически сопряженными соответственно с третьим стопорным элементом и четвертым стопорным элементом, включающую также соединительный фрагмент, расположенный между первым фиксирующим фрагментом и вторым фиксирующим фрагментом, содержащее также опорный элемент, включающий первую опорную зону, расположенную в сторону первого фиксирующего фрагмента, и вторую опорную зону, расположенную в сторону второго фиксирующего фрагмента, причем опорный элемент соединен с накладной металлической пластиной в зоне соединительного фрагмента [ Jeszenszky, Fekete, Robert Melcher, Harms. C2 prosthesis: anterior upper cervical fixation device to reconstruct the second cervical vertebra to reconstruct the second cervical vertebra. Eur Spine J. 2007 Oct; 16(10): 1695-1700].

Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.

Недостаток этого устройства заключается в низкой надежности фиксации С1-С3 позвонков, в связи с тем, что прилегающая поверхность первого фиксирующего фрагмента не является конгруэнтной передней поверхности C1 позвонка, прилегающая поверхность второго фиксирующего фрагмента не является конгруэнтной передней поверхности С3 позвонка, а первая опорная зона опорного элемента не является конгруэнтной нижней поверхности C1 позвонка, а вторая опорная зона опорного элемента не является конгруэнтной верхней поверхности С3 позвонка.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности фиксации С1-С3 позвонков.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для передней стабилизации С1-С3 позвонков, содержащем накладную металлическую пластину, включающую первый фиксирующий фрагмент с первым отверстием и вторым отверстием, геометрически сопряженными соответственно с первым стопорным элементом и вторым стопорным элементом, включающую также второй фиксирующий фрагмент с третьим отверстием и четвертым отверстием, геометрически сопряженными соответственно с третьим стопорным элементом и четвертым стопорным элементом, включающую также соединительный фрагмент, расположенный между первым фиксирующим фрагментом и вторым фиксирующим фрагментом, содержащее также опорный элемент, включающий первую опорную зону, расположенную в сторону первого фиксирующего фрагмента, и вторую опорную зону, расположенную в сторону второго фиксирующего фрагмента, причем опорный элемент соединен с накладной металлической пластиной в зоне соединительного фрагмента, первый фиксирующий фрагмент со стороны расположения опорного элемента абсолютно конгруэнтен передней поверхности C1 позвонка, второй фиксирующий фрагмент со стороны расположения опорного элемента абсолютно конгруэнтен передней поверхности С3 позвонка, первая опорная зона абсолютно конгруэнтна нижней поверхности C1 позвонка, вторая опорная зона абсолютно конгруэнтна верхней поверхности тела С3 позвонка.

Существует вариант, в котором первая опорная зона выполнена в виде первого опорного элемента и второго опорного элемента.

Существует вариант, в котором первая опорная зона выполнена в виде единого элемента.

На фиг. 1 изображен фронтальный вид устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков.

На фиг. 2 изображен вид сбоку на устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков.

На фиг. 3 изображен вид сзади на устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков.

На фиг. 4 изображен фронтальный вид (в изометрии) на опорный элемент.

На фиг. 5, фиг. 6 изображены виды сзади (в изометрии) на варианты выполнения опорного элемента.

На фиг. 7 представлено изображение математической модели накладной металлической пластины, установленной на передние отделы С1-С3 позвонков во фронтальной проекции.

На фиг. 8 представлена СКТ (спиральная компьютерная томограмма) в сагиттальной проекции пациента М. до операции.

На фиг. 9 представлена СКТ во фронтальной проекции пациента М. до операции.

На фиг. 10 представлена МРТ (магнитно-резонансная томограмма) в сагиттальной проекции пациента М. до операции.

На фиг. 11 представлена МРТ во фронтальной проекции пациента М. до операции.

На фиг. 12 представлена СКТ в сагиттальной проекции пациента М. после первой операции (установлена система для заднего окципитоспондилодеза).

На фиг. 13 представлена СКТ в режиме 3D реконструкции во фронтальной проекции (вид сзади) пациента М. после первой операции (установлена система для заднего окципитоспондилодеза).

На фиг. 14 представлена стереолитографическая модель костных структур С1-С3 сегмента позвоночника пациента М. с установленным устройством для передней стабилизации С1-С3 (вид спереди).

На фиг. 15 представлена стереолитографическая модель костных структур С1-С3 сегмента позвоночника пациента М. с установленным устройством для передней стабилизации С1-С3 позвонков (вид сбоку).

На фиг. 16 представлено устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков (вид спереди).

На фиг. 17 представлено устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков (вид сзади).

На фиг. 18 представлена интраоперационная фотография: этап установки устройства для передней стабилизации С1-С3 на передние поверхности С1-С3 позвонков (трансоральный доступ).

На фиг. 19 представлена интраоперационная рентгенограмма пациента М. в боковой проекции, этап установки устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков.

На фиг. 20 представлена рентгенограмма пациента М. в боковой проекции после второй операции (удаление патологического очага тела и зубовидного отростка С2 позвонка и установка устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков).

На фиг. 21 представлена СКТ в режиме 3D реконструкции пациента М. в сагиттальной проекции после второй операции (удаление патологического очага тела и зубовидного отростка С2 позвонка и установка устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков).

На фиг. 22 представлена СКТ в режиме 3D реконструкции (вид спереди) пациента M. во фронтальной проекции после второй операции (удаление патологического очага тела и зубовидного отростка С2 позвонка и установка устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков).

На фиг. 23 представлена рентгенограмма пациента М. в боковой проекции после третьей операции (удаление системы для окципитоспондилодеза и установка системы задней стабилизации С1-С3 сегмента шейного отдела позвоночника).

На фиг. 24 представлена СКТ в режиме 3D реконструкции пациента М. в сагиттальной проекции после третьей операции (удаление системы для окципитоспондилодеза и установка системы задней стабилизации С1-С3 сегмента шейного отдела позвоночника).

Устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков содержит накладную металлическую пластину 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), включающую первый фиксирующий фрагмент 2 с первым отверстием 3 и вторым отверстием 4, геометрически сопряженными соответственно с первым стопорным элементом 5 и вторым стопорным элементом 6. Накладная металлическая пластина 1 включает также второй фиксирующий фрагмент 7 с третьим отверстием 8 и четвертым отверстием 9, геометрически сопряженными соответственно с третьим стопорным элементом 10 и четвертым стопорным элементом 11. В качестве стопорных элементов 5, 6, 10, 11 можно использовать эксцентрики, установленные посредством резьбы (не показана) в накладной металлической пластине 1. Стопорные элементы 5, 6, 10, 11 могут фиксировать крепежные элементы, в качестве которых могут быть использованы винты-саморезы 24, 25, 26, 27 (фиг. 7), осуществляющие закрепление накладной металлической пластины 1 в процессе операции на С1-С3 позвонках (фиг. 7). Накладная металлическая пластина 1 включает также соединительный фрагмент 12, расположенный между первым фиксирующим фрагментом 2 и вторым фиксирующим фрагментом 7. Накладная металлическая пластина 1 и стопорные элементы 5, 6, 10, 11 могут быть изготовлены из титана (например, титановый сплав Ti6AL4V). Устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков содержит также опорный элемент 13, включающий первую опорную зону 14 (фиг. 5, фиг. 6), расположенную в сторону первого фиксирующего фрагмента 2, и вторую опорную зону 15, расположенную в сторону второго фиксирующего фрагмента 7. Опорный элемент 13 соединен с накладной металлической пластиной 1 в зоне соединительного фрагмента 12 и закреплен на ней посредством, например, винтов 19. Первый фиксирующий фрагмент 2 со стороны расположения опорного элемента 13 абсолютно конгруэнтен передней поверхности C1 позвонка, второй фиксирующий фрагмент 7 со стороны расположения опорного элемента 13 абсолютно конгруэнтен передней поверхности С3 позвонка, первая опорная зона 14 абсолютно конгруэнтна нижней поверхности C1 позвонка, вторая опорная зона 15 абсолютно конгруэнтна верхней поверхности тела С3 позвонка. При этом высота опорного элемента 13 соответствует сумме высоты тела С2 позвонка и высоты межпозвоночного диска С2-С3 сегмента позвоночника.

В одном из вариантов первая опорная зона 14 выполнена в виде первого опорного элемента 16 и второго опорного элемента 17 (фиг. 4, фиг. 5).

В одном из вариантов первая опорная зона 14 выполнена в виде единого элемента 18 (фиг. 6).

Опорный элемент 13 может быть изготовлен из титана (например, титановый сплав Ti6AL4V).

Для изготовления накладной металлической пластины 1 требуется выполнение компьютерной томографии пациенту строго в горизонтальном положении (угол наклона Гентри 0°) в 3D режиме. Компьютерную томографию пациента обрабатывают в компьютерной программе для формирования математической модели накладной пластины, которую сопоставляют с математической моделью позвоночника конкретного пациента. После чего, при необходимости, производят корректировку направления введения крепежных элементов 24, 25, 26, 27 и их размеров, а также корректировку размеров самой накладной металлической пластины 1. Затем изготавливают абсолютно конгруэнтную индивидуальную накладную металлическую пластину 1 при помощи высокоточного фрезерования или с использованием порошковых технологий. Накладная металлическая пластина 1 учитывает все анатомические особенности передних отделов С1-С3 позвонков и их взаимоотношение между собой и является абсолютно конгруэнтной передней поверхности С1-С3 сегмента позвоночника у конкретного пациента. Следующим этапом является формирование полномасштабной 3D модели краниовертебрального сегмента из фотополимеризующих растворов (полиметилметакрилат) на стереолитографе, которая является точной копией костных структур конкретного пациента. Для определения степени конгруэнтности накладной металлической пластины 1 у конкретного пациента она накладывается на изготовленную стереолитографическую модель краниовертебрального сегмента. При необходимости, для достижения абсолютной конгруэнтности накладной металлической пластины 1 и передних отделов С1-С3 позвонков производят дополнительную обработку накладной металлической пластины 1. Накладную металлическую пластину 1 фиксируют с помощью двух крепежных элементов 24, 25 (фиг. 7), введенных в боковые массы C1 позвонка, и двух крепежных элементов 26, 27, введенных в тело С3 позвонка. Для исключения саморазвертывания крепежных элементов 24, 25, 26, 27 используют стопорные элементы 5, 6, 10, 11.

Устройство для передней стабилизации С1-С3 позвонков устанавливают следующим образом.

В начале операции осуществляют передний (трансоральный) доступ к передней поверхности C1, С2 и С3 позвонков: устанавливают роторасширитель, рассекают мягкие ткани ротоглотки, скелетируют переднее полукольцо C1 позвонка, нижние отделы зубовидного отростка, тело С2 позвонка и тело С3 позвонка. При необходимости трепанируют переднее полукольцо C1 позвонка. Трепанируют зубовидный отросток С2 позвонка, который может быть смещен кзади и который может компремировать спинной мозг. Удаляют патологический очаг области зубовидного отростка и тела С2 позвонка (опухоль, киста кости и др.). При этом достигается декомпрессия верхнешейного отдела спинного мозга. Удаление переднего полукольца C1 позвонка, зубовидного отростка и тела С2 позвонка неизбежно приводит к нестабильности в области С1-С2 сегмента позвоночника, которая может быть исходной. Для устранения нестабильности сегмента С1-С2 позвоночника устанавливают индивидуальную накладную металлическую пластину 1, которую устанавливают таким образом, чтобы первая опорная зона 14, включающая первый опорный элемент 16 и второй опорный элемент 17, располагалась по нижней поверхности C1 позвонка (на нижних суставных поверхностях), а вторая опорная зона 15 располагалась на верхней поверхности тела C3 позвонка.

Верхнюю часть накладной металлической пластины 1 крепят при помощи крепежных элементов 24, 25, которые вводят в боковые массы C1 позвонка, а нижнюю часть накладной металлической пластины 1 крепят при помощи крепежных элементов 26, 27 к телу C3 позвонка. Крепежные элементы 24, 25, 26, 27 могут быть разными по длине, это зависит от индивидуальных анатомических особенностей пациента, а также от предполагаемой траектории введения крепежных элементов в костную ткань. Для предотвращения миграции (саморазвертывания) крепежных элементов 24, 25, 26, 27 используют стопорные элементы 5, 6, 10, 11. Далее производят послойное ушивание мягких тканей ротоглотки.

Учитывая абсолютную конгруэнтность фиксирующего фрагмента 2 и фиксирующего фрагмента 7 со стороны опорного элемента 13 накладной металлической пластины 1, достигается максимальная площадь соприкосновения накладной металлической пластины 1 с прилежащими костными структурами C1 и C3 позвонков, тем самым повышается надежность стабилизации С1-С3 сегмента шейного отдела позвоночника.

Клинический пример использования изобретения

Клинический пример. Больной М., 31 г.

Клинический диагноз: аневризмальная киста кости С2 позвонка.

Поступил в ЦИТО им. Н.Н. Приорова с жалобами на локальный болевой синдром в области шеи и ограничение подвижности в шейном отделе.

Поступил в плановом порядке для проведения многоэтапного оперативного вмешательства.

Из анамнеза известно, что в ноябре 2015 г. после падения с высоты своего роста (катался на коньках) появилась боль в шейном отделе позвоночника. Обратился в травмпункт по месту жительства, рентгенологически выявлена деструкция в С2 позвонке.

При обследовании в ЦИТО им. Н.Н. Приорова выявлено ограничение подвижности и боль в шейном отделе позвоночника. Двигательных и чувствительных нарушений в конечностях нет, мочеиспускание не нарушено.

На СКТ в сагиттальной проекции (фиг. 8) и во фронтальной проекции (фиг. 9), а также на МРТ в сагиттальной проекции (фиг. 10) и во фронтальной проекции (фиг. 11): деструкция тела и зубовидного отростка С2 позвонка, соответствующая аневризмальной костной кисте 20.

Учитывая клинико-рентгенологическую картину, 18.02.2016 выполнено оперативное вмешательство: биопсия тела С2 позвонка, задний окципитоспондилодез металлоконструкцией «Double Medical» 21 от уровня затылочной кости до С4 позвонка (фиг. 12, фиг. 13).

Цитологическое заключение №453-6/16 от 19.02.2016 г.: аневризмальная костная киста.

В послеоперационном периоде без осложнений. Больной активизирован в шейном головодержателе. Выписан из стационара на 14-е сутки после операции.

Учитывая клинико-рентгенологическую картину, цитологическое заключение, принято решение о выполнении второго этапа оперативного вмешательства: трансорального удаления патологического очага зубовидного отростка и тела С2 позвонка, передней стабилизации С1-С3 сегмента позвоночника с использованием индивидуальной накладной металлической пластины 1, включающей дополнительный опорный элемент 13, изготовленной с использованием стереолитографической модели краниовертебрального сегмента 22 (фиг. 14, фиг. 15).

Пациент повторно госпитализирован в ЦИТО им. Н.Н. Приорова для проведения второго этапа оперативного лечения.

Вторым этапом оперативного вмешательства 06.04.2016 г. выполнено: трансоральное удаление патологического очага зубовидного отростка и тела С2 позвонка, передняя стабилизация С1-С3 сегмента позвоночника с использованием индивидуальной накладной металлической пластины 1 (фиг. 16, фиг. 17).

Описание операции: положение больного лежа на спине. Наложена трахеостома. Наркоз эндотрахеальный. Установлен роторасширитель. Линейный парамедианный разрез мягкого неба, линейный срединный разрез задней стенки ротоглотки. Скелетированы переднее полукольцо C1 и передние отделы С2-С3 сегмента. Произведена трепанация тела С2 позвонка, удаление патологического очага тела и зубовидного отростка С2 позвонка. Индивидуальная накладная металлическая пластина 1 установлена на передние отделы С1-С3 позвонков (фиг. 18), причем первый фиксирующий фрагмент 2 (см. также фиг. 16, фиг. 17) установлен на переднюю поверхность С1 позвонка, а второй фиксирующий фрагмент 7 установлен на переднюю поверхность C3 позвонка, при этом опорный элемент 13 установлен таким образом, что первая опорная зона 14 установлена на нижнюю поверхность C1 позвонка, а вторая опорная зона 15 установлена на верхнюю поверхность C3 позвонка. Затем накладная металлическая пластина 1 фиксирована двумя винтами 24, 25 (см. также фиг. 7), введенными в боковые массы С1 позвонка, и двумя винтами 26, 27, введенными в тело C3 позвонка. При интраоперационном рентгенологическом контроле - правильное стояние накладной металлической пластины 1 (фиг. 19). Послойное ушивание операционной раны. На контрольной рентгенограмме в боковой проекции (фиг. 20), СКТ в режиме 3D реконструкции в сагиттальной (фиг. 21) и во фронтальной проекциях (фиг. 22): правильное стояние устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков.

Гистологическое заключение №2150-55 от 06.04.2016 - агрессивная аневризмальная киста кости с выраженной клеточной пролиферацией.

В дальнейшем было принято решение о проведении реоперации, направленной на переустановку системы задней стабилизации, с целью укорочения конструкции для увеличения объема активных движений в шейном отделе позвоночника.

21.04.16 г. произведена операция: удаление системы для окципитоспондилодеза и установка системы задней стабилизации С1-С3 сегмента шейного отдела позвоночника 23.

На контрольной рентгенограмме в боковой проекции (фиг. 23) и на СКТ в режиме 3D реконструкции в сагиттальной проекции (фиг. 24): правильное стояние устройства для передней стабилизации С1-С3 позвонков и задней стабилизации С1-С3 позвонков 23.

На 28-е сутки после проведения второго этапа оперативного лечения пациент в удовлетворительном состоянии выписан из стационара.

Технические результаты

То, что в устройстве для передней стабилизации С1-С3 позвонков первый фиксирующий фрагмент 2 со стороны расположения опорного элемента 13 абсолютно конгруэнтен передней поверхности C1 позвонка, второй фиксирующий фрагмент 7 со стороны расположения опорного элемента 13 абсолютно конгруэнтен передней поверхности C3 позвонка, первая опорная зона 14 абсолютно конгруэнтна нижней поверхности C1 позвонка, вторая опорная зона 15 абсолютно конгруэнтна верхней поверхности тела C3 позвонка, повышает надежность фиксации С1-С3 позвонков за счет увеличения площади соприкосновения первой опорной зоны 14 опорного элемента 13 с нижней поверхностью C1 позвонка, а также опорной зоны 15 опорного элемента 13 с верхними отделами C3 позвонка. Кроме того, увеличивается площадь соприкосновения первого фиксирующего фрагмента 2 накладной металлической пластины 1 с передней поверхностью C1 позвонка, а также увеличивается площадь соприкосновения второго фиксирующего фрагмента 7 накладной металлической пластины 1 с передней поверхностью C3 позвонка. Сочетание конгруэнтности первого фиксирующего фрагмента 2 с передней поверхностью C1 позвонка и второго фиксирующего фрагмента 7 с передней поверхностью C3 позвонка с конгруэнтностью первой опорной зоны 14 с нижней поверхностью C1 позвонка и второй опорной зоны 15 с верхней поверхностью C3 позвонка снижает вероятность миграции накладной металлической пластины 1 и вырывания крепежных элементов 24, 25, 26, 27 при сгибании, разгибании головы и поворотах головы в сторону, что повышает надежность фиксации С1-С3 позвонков.

То, что первая опорная зона 14 выполнена в виде первого опорного элемента 16 и второго опорного элемента 17 повышает надежность фиксации С1-С3 позвонков в случае асимметричности нижней поверхности левой и правой частей С1 позвонка.

То, что первая опорная зона 14 выполнена в виде единого элемента 18, повышает надежность фиксации С1-С3 позвонков в случае симметричности нижней поверхности левой и правой частей C1 позвонка за счет увеличения площади контакта и уменьшения удельного давления нижней части С1 позвонка на первую опорную зону 14.

Предлагаемое изобретение в лечении различных заболеваний области тела С2 позвонка, сопровождающиеся нестабильностью С1-С2 сегмента позвоночника, позволяет значительно уменьшить инвазивность операции, исключить ограничение двигательной активности шейного отдела позвоночника по сравнению с традиционным задним окципитоспондилодезом.