Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для лечения сколиоза с применением действия магнитного поля на транспедикулярный ферромагнитный винт, введенный транспедикулярно

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицине, а именно к вертебрологии, нейрохирургии, ортопедии, травматологии, в частности к области создания транспедикулярных винтов, входящих в состав устройств фиксации позвоночника и применяемых при стабилизации и коррекции деформаций, травматических поражениях позвоночника. Использование заявленного технического решения позволяет восстановить конфигурацию позвоночного канала, исправить деформации, сохранить подвижность позвоночника, обеспечить раннюю реабилитацию пациента.

Предпосылки изобретения

Современные принципы хирургии сколиоза заключаются в том, чтобы по возможности, максимально скорригировать и стабилизировать первичную кривизну. При этом если кривизна располагается в грудо-поясничном и поясничном отделах позвоночника наиболее распространенной является техника CDI (Cotrel -Dubousset Instrumentation).

При использовании заднего доступа в хирургическом лечении сколиоза наиболее часто отдается предпочтение стабильным конструкциям с многоуровневой установкой винтов– принцип CDI (Cotrel -Dubousset Instrumentation). Именно такие спинальные конструкции позволяют выполнять коррекцию позвоночного столба, которая необходима для восстановления нормальной геометрии позвоночника.

Однако из-за большого количества устанавливаемых винтов и специфической формы тел позвонков у пациентов со сколиозом, а именно: истонченных и искривленных дужек, нарушенной симметрии позвонка и др., – высок риск ошибок и, как следствие, различных осложнений. Установка винтов, особенно у пациентов со скрученным по оси позвоночником, в ходе операции представляет серьезную и тяжелую задачу с высоким риском дополнительной инвалидизации пациента (http://mst.ru/publications/rus/wwf11-12_2014.pdf).

В этом случае становится крайне актуальной технология с применением действия магнитного поля, воздействующего на установленные на позвоночнике металлоконструкции.

Известны стабилизирующие конструкции изменяемой длины с возможностью управления их геометрией неинвазивно при помощи внешнего магнитного поля (разработка фирмы Ellipse Technologies, Inc. (США)). Благодаря этой технологии удается отказаться от дорогостоящих и травмирующих повторных операций по замене спинальных систем. Появляется возможность вносить требуемые изменения в систему фиксации в амбулаторных условиях.

Известна система для устранения деформации грудной клетки человека с помощью внешнего магнитного поля (DE2450098 A1, опубл. 29.04.1976), позволяющая осуществлять безболезненное и долгосрочное выравнивание деформируемых частей скелета. Система включает имплантированный под деформируемую скелетную часть диск, выполненный из одного или нескольких ферромагнитых материалов. Для осуществления директивной силы к деформируемой части скелета человека снаружи напротив диска на корпусе расположен одни или несколько мощных магнитов.

Однако, указанная система категорически не может применяться для лечения позвоночника, так как в системе не раскрыты средства и методы, позволяющие исправить торсионную деформацию позвоночника.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является многоопорная конструкция Котрель-Дебюсси, которая сегодняшний день является наиболее широко применяемым инструментарием в мире для коррекции деформаций позвоночника и использует принцип одномоментного хирургического исправления деформации позвоночника с применением множества транспедикулярных винтов (до 20 шт.) с проведением деротации и исправлением дуги искривления прямо на операции. Конструкция для фиксации на позвоночнике использует саморежущие винты, вворачивающиеся в тела позвонков. Это приводит к значительной травматизации окружающих тканей и даже органов грудной клетки. Кроме этого, напряженное состояние длинных штанг конструкций часто вызывают осложнения и некроз местных тканей.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей, на достижение которой направлено настоящее изобретение, является создание устройства, позволяющее выполнять следующие задачи: деротацию, коррекция бокового искривления, выравнивание дуги позвоночника – с минимальным риском заражения и без проведения многочисленных крупных операций.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является разработка устройства для лечения структурального сколиоза (сколиотической болезни) с использованием внешнего магнитного поля.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для лечения сколиоза включает по меньшей мере один имплантируемый в тело позвонка транспедикулярный винт, содержащий резьбовую часть с заостренным концом и головку, выполненную из ферромагнитного материала; и внешний источник постоянного магнитного поля, установленный на теле пациента напротив области установки винтов и силовые линии которого ориентированы перпендикулярно или тангенциально по отношению к вводимым винтам.

Применение принципов длительного, мягкого исправления деформации с применением сил магнитного поля, направленных на ферромагнитные головки транспедикулярных винтов, позволяет в течение нескольких месяцев провести практически бескровную коррекцию тяжелых форм сколиозов, как у детей, так и у взрослых. Транспедикулярные винты с ферромагнитной головкой вводят в позвонки наиболее близкие в вершине дуги искривления, где присутствуют такие виды деформации, как искривление по дуге, так и ротация тела позвонка.

Использование источника внешнего магнитного поля регулируемой напряженности позволяет осуществлять воздействие на позвонки, перемещая головку винта с необходимой силой в требуемом направлении, увеличивая или уменьшая силу магнитного поля.

Направление силовых линий магнитного поля всегда имеют один и тот же вектор направленности - исправление главной дуги деформации. То есть, на все винты действую силы магнитного поля, имеющие одно направление.

Исправление деформации основано на применении принципа закона «Вольффа», согласно которому кость здорового человека или животного адаптируется к нагрузкам, которым подвергается, то если нагрузка на какую-либо кость возрастает, то кость перестроит себя таким образом, что станет сильнее по отношению к этому типу нагрузки.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых частей.

На Фиг. 1 представлен винт транспедикулярный с головкой, выполненной из ферромагнитного материала

На Фиг. 2 схематично изображена схема введения транспедикулярных винтов, выполненных согласно настоящему изобретению

На Фиг. 3 схематично изображено направление сил, действующих на тела позвонков в результате взаимодействия магнитных головок винтов и внешнего источника магнитного поля (генератора)

На Фиг. 4 представлено схематическое изображение расположения транспедикулярного винта и тела позвонка.

Подробное описание вариантов воплощения изобретения

Настоящее изобретение предлагает устройство для исправления деформации позвонков с выполнением деротации позвонка с применением внешнего магнитного поля.

Устройство включает в себя множество транспедикулярных винтов и внешний источник магнитного поля.

Транспедикулярный винт (фиг.1) содержит резьбовую часть с заостренным концом 1 и головку 3, выполненную из ферромагнитного материала. В настоящем изобретении могут быть использованы винты типичных типоразмеров с головкой, например, 4 мм х 4 мм. На головке винта для соединения с устройством для введения (вкручивания) винта выполнено углубление 4. В предпочтительно варианте выполнения углубление представляет собой прямой шлиц. Головка винта 3 выполнена из нетоксичного биосовместимого ферромагнитного материала. Резьба 2 винта самонарезающаяся. Транспедикулярнй винт может быть как моноаксиальным неразборным, так и полиаксиальным с подвижной головкой.

В качестве источника внешнего магнитного поля используется источник магнитного поля с регулируемой напряженностью.

Источник магнитного поля может быть закреплен на спине пациента напротив области введения заявляемого винта (винтов) в виде небольшого пелота или корсета. При этом силовые линии указанного источника магнитного поля ориентированы перпендикулярно или тангенциально по отношению к вводимым винтам.

Наведенное магнитное поле от внешнего источника может быть изменяемым как по мощности для изменения силы воздействия, так и по направлению вектора этой силы. Расчет силы воздействия магнитного поля и направления вектора воздействия магнитного поля, длительности применения устройства для коррекции деформации и получения лечебного эффекта производится при помощи математической модели. Сила магнитного поля может корригироваться по ходу лечения с применением прикладных программ. Прикладная программа для регулирования величины магнитного поля может быть реализована, например, на мобильной платформе. Сила магнитного поля (напряженность) может варьироваться в пределах до 1 Тесла

Устройство используют следующим образом (см. фиг.2).

Винты вводят в соответствующие тела 5 деформированных позвонков на вершине дуги искривления. Глубина введения каждого из винтов лежит в диапазоне от 3 до 5 см и зависит от морфометрических размеров тела позвонка и его ножки. Необходимое и достаточное количество винтов для введения определяется величиной дуги искривления. Это может быть 4-9 позвонков. Винты при этом механически не связаны между собой.

После чего на пациента подается внешнее силовое магнитное поле (фиг.3), генерируемое источником магнитного поля 6, силовые линии 7 которого ориентированы перпендикулярно или тангенциально по отношению к вводимым винтам.

При этом наводимое внешнее силовое магнитное поле воздействует на винты прочно установленные транспедикулярно. Силовое магнитное поле выполняет следующие задачи: деротацию, коррекция бокового искривления, выравнивание дуги. Магнитное поле действует постоянно и длительно в течение нескольких месяцев.

Контроль осуществляется методом рентгенографии, РКТ. Контроль проводят до начала установки устройства, в процессе коррекции по истечении 1-2 мес., далее через 3 месяца. При необходимости после контроля изменяют силу и направление магнитного поля, генерируемого внешним источником магнитного поля.

После исправления деформации транспедикулярные устройства могут быть удалены. Выкручивание транспедикулярных винтов осуществляют под контролем Рентгена (С-Дуга): делаются небольшие хирургические доступы (до 1 см) к каждому винту, и специальным ключом, соответствующим головке винта, выкручивается и удаляется каждый винт.