Позвоночный имплант, имеющий регулируемые послеоперационные размеры - RU2495648C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Ссылка на родственные заявки

Приоритет настоящей заявки основан на патентной заявке US 11/937019, поданной 8 ноября 2007 г., и в порядке ссылки во всей полноте включенной в настоящую заявку.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится в целом к позвоночным имплантам и протезам, более точно к позвоночному импланту, имеющему регулируемые послеоперационные размеры.

Предпосылки создания изобретения

Позвоночный стеноз, а также спондилез, спондилолистез, остеоартрит, сколиоз и другие дегенеративные явления могут являться причиной позвоночной боли и могут быть вызваны сужением позвоночного канала или отверстия, в результате чего возникает напряжение, воздействующее на спинной мозг и/или нервные корешки.

Один из способов устранения позвоночной боли предусматривает декомпрессию, удаление костных элементов, вызывающих боль, и сращивание двух или более соседних позвонков. К сожалению, сращивание обычно является довольно несовершенным и может создавать затруднения при переходе к соседним компонентам позвоночника. Не предусматривающие сращивание решения включают замену дисков, системы динамической стабилизации и установку имплантов между остистыми отростками.

Известны позвоночные импланты с возможностью регулирования по высоте. Например, в патентах US 6045579, 6080193 и 6576016, выданных на имя Hochshuler и др. (4 апреля 2000 г., 27 июня 2000 г. и 10 июня 2003 г. соответственно), описано регулируемое по высоте устройство для сращивания соседних позвонков. Устройство расположено в пространстве межпозвоночных дисков и имеет пару захватных пластин для контакта с позвонками. Для изменения расстояния по вертикали между захватными пластинами и тем самым адаптации устройства к конкретному пациенту используется центрирующее приспособление. В одном из вариантов осуществления центрирующее приспособление имеет пару распорок, имеющих предварительно заданную высоту и проходящих между захватными пластинами от переднего конца до заднего конца устройства. В другом варианте осуществления центрирующее приспособление имеет способный вращаться соединитель и штифты криволинейного сечения для регулирования расстояния между захватными пластинами. Центрирующее приспособление предпочтительно рассчитано на изменение расстояния между захватными пластинами за счет того, что высота устройства вблизи переднего конца превышает его высоту вблизи заднего конца, и тем самым поддерживается естественный лордоз позвоночника после установки устройства.

Тем не менее, эти известные из уровня техники устройства необходимо регулировать до или во время установки, и они не рассчитаны на послеоперационное регулирование.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создания усовершенствованного позвоночного импланта (или протеза, при этом данные термины используются взаимозаменяемо), имеющего регулируемые послеоперационные размеры, такого как позвоночный имплант между остистыми отростками, который дополнительно более подробно описан далее.

В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один из размеров позвоночного импланта может быть изменен после имплантации с использованием дистанционно управляемого или механического средства, которое может быть соединено с регулируемым участком импланта, например, посредством небольшого прокола в мягких тканях. В одном из примеров регулируемый участок (также именуемый механизмом для изменения размеров) может иметь конфигурацию поршня, который гидравлическим или пневматическим путем приводится в действие небольшой напорной трубкой. Могут использоваться другие механические приспособления, включая без ограничения вал, кабель или другие механические средства. В другом примере регулируемый участок может иметь электрический привод, такой как электрический двигатель (с питанием посредством электрического шнура, аккумуляторной батареи или дистанционной индукции) и управляться в дистанционном режиме.

Протез рассчитан на установку между двумя позвонками, наиболее предпочтительно, но без ограничения вблизи позвонков. Протез имеет множество крепежных элементов (концевых приспособлений) для прикрепления к множеству точек крепления на костях, включая без ограничения остистый отросток, позвоночные концевые пластинки или ножки (посредством винтов для ножек).

Так, в одном из не ограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения предложен позвоночный имплант, имеющий первый позвоночный крепежный элемент для прикрепления к первому участку позвоночника, второй позвоночный крепежный элемент для прикрепления ко второму участку позвоночника и приспособление для изменения размеров после имплантации, расположенное между первым и вторым позвоночными крепежными элементами и приводимое в действие после хирургического вмешательства, осуществляемого с целью установки пациенту упомянутого позвоночного импланта, для обеспечения перемещения первого и второго позвоночных крепежных элементов относительно друг друга.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения первый и второй позвоночные крепежные элементы имеют винты для ножек.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации изменяет расстояние между первым и вторым позвоночными крепежными элементами.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации изменяет местоположение первого и второго позвоночных крепежных элементов как в вертикальной, так и сагиттальной плоскостях.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения первый и второй позвоночные крепежные элементы имеют первую и вторую опорные пластинки, снабженные резьбовыми валами, поворачиваемыми зубчатой передачей, при вращении которой изменяется расстояние между первой и второй опорными пластинками.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения первый и второй позвоночные крепежные элементы имеют первые и вторые опорные пластинки, наклоненные по отношению друг к другу.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации имеет гидравлический или пневматический привод.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации имеет шарнирные сочленения, которые шарнирно с винтовым механизмом и перемещаются им.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации имеет электрический привод.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации имеет внутреннюю имплантированную часть. Внутренняя часть может содержать по меньшей мере одного из следующего: поршень с электроприводом, электрический двигатель, микропроцессор, радиоизлучатель/передатчик, линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT), тензодатчик, электрическую катушку, аккумуляторную батарею и конденсатор.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации имеет наружную управляющую часть. Наружная управляющая часть может содержать по меньшей мере одно из следующего: пульт управления, процессор, радиопередатчик/излучатель, источник магнитного поля, электрическую катушку и устройство сотовой связи. Связь между наружной управляющей частью и имплантированной частью может управляться с помощью кода или пароля для защиты от нежелательного применения внутреннего устройства.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения приспособление для изменения размеров после имплантации является надувным.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания и оценки настоящего изобретения далее оно подробно описано со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг.1 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно одному из вариантов осуществления изобретения, который установлен между двумя соседними остистыми отростками,

на фиг.2 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно другому варианту осуществления изобретения, который соединен с винтами для ножек таким образом, что при приведении в действие механизма для изменения размеров расстояние между винтами может изменяться,

на фиг.3 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который установлен между двумя соседними позвонками,

на фиг.4 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который используется для создания оптимальной дистракции между двумя соседними остистыми отростками,

на фиг.5 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который используется для изменения местоположения соседних позвонков,

на фиг.6 представлена упрощенная наглядная иллюстрация приспособления для изменения размеров после имплантации с гидравлическим или пневматическим приводом, сконструированного и действующего согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.7 представлена упрощенная наглядная иллюстрация приспособления для изменения размеров после имплантации с механическим приводом, сконструированного и действующего согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.8 представлена упрощенная наглядная иллюстрация приспособления для изменения размеров после имплантации с электрическим приводом, сконструированного и действующего согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.9 представлена упрощенная наглядная иллюстрация надувного приспособления для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.10 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который используется для создания оптимальной дистракции между двумя соседними остистыми отростками с помощью двух двусторонних подъемных винтов с идентичной резьбой,

на фиг.11 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который используется для создания оптимальной дистракции между двумя соседними остистыми отростками с помощью двух двусторонних подъемных винтов с правой резьбой и левой резьбой,

на фиг.12 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который используется для создания оптимальной дистракции между двумя соседними остистыми отростками с помощью множества концентричных подъемных винтов,

на фиг.13 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который используется для создания оптимальной дистракции между двумя соседними остистыми отростками с помощью двух двусторонних подъемных винтов с идентичной резьбой с электрическим двигателем и зубчатой передачей, и

на фиг.14 представлена упрощенная наглядная иллюстрация позвоночного импланта, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно другому варианту осуществления изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

Рассмотрим фиг.1, на которой проиллюстрирован позвоночный имплант 10, сконструированный и действующий согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Показан позвоночный имплант 10, который установлен между двумя соседними остистыми отростками поясничного отдела позвоночника (в данном примере позвоночный имплант 10 является устройством для установки между остистыми отростками). Позвоночный имплант 10 имеет приспособление 12 для изменения размеров после имплантации, расположенное между первой (верхней) опорной торцевой пластинкой (позвоночным крепежным элементом) 14 и второй (нижней) опорной торцевой пластинкой (позвоночным крепежным элементом) 16. Приспособление 12 для изменения размеров после имплантации может иметь стойку, рассчитанную на линейное перемещение (слегка отклоняющуюся от вертикали по чертежу), например, посредством миниатюрного линейного приводного механизма с дистанционным управлением. В целом, приспособление 12 для изменения размеров после имплантации может быть сконструировано в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных далее со ссылкой на фиг.6-9.

Рассмотрим фиг.2, на которой проиллюстрирован позвоночный имплант 20, сконструированный и действующий согласно другому варианту осуществления изобретения. Позвоночный имплант 20 имеет приспособление 22 для изменения размеров после имплантации и соединено с винтами 24 для ножек (позвоночными крепежными элементами 24). В результате приведения в действие приспособления 22 для изменения размеров изменяется расстояние между винтами 24. И в данном случае приспособление 22 для изменения размеров после имплантации может иметь стойку, рассчитанную на линейное перемещение, например, посредством миниатюрного линейного приводного механизма с дистанционным управлением. В целом, приспособление 22 для изменения размеров после имплантации может быть сконструировано в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных далее со ссылкой на фиг.6-9.

Рассмотрим фиг.3, на которой проиллюстрирован позвоночный имплант 30, включая приспособление 32 для изменения размеров после имплантации, сконструированное и действующее согласно еще одному варианту осуществления изобретения, которое помещается между двумя соседними позвонками (например, L4 и L5). Позвоночный имплант 30 имеет первую (верхнюю) опорную пластинку 34, соединенную с верхним позвонком и опирающуюся на него, и вторую (нижнюю) опорную пластинку 36, соединенную с нижним позвонком и опирающуюся на него. Приспособление 32 для изменения размеров установлено между первой и второй опорными пластинками (позвоночными крепежными элементами) 34 и 36. В результате приведения в действие приспособления 32 для изменения размеров изменяется расстояние между первой и второй опорной пластинками 34 и 36 и может изменяться местоположение двух соседних позвонков как в вертикальной, так и сагиттальной плоскостях. Приспособление 32 для изменения размеров после имплантации может быть сконструировано в соответствии вариантом осуществления, описанным далее со ссылкой на фиг.5.

Рассмотрим фиг.4, на которой проиллюстрирован позвоночный имплант 40, включая приспособление 42 для изменения размеров после имплантации, сконструированного и действующего согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Имплант 40 может использоваться для создания оптимальной дистракции между двумя соседними остистыми отростками, такими как верхний остистый отросток 41 и нижний остистый отросток 43.

Позвоночный имплант 40 имеет первые и вторые опорные пластинки (позвоночный крепежный элемент) 44 и 46, на которые соответственно опирается верхний остистый отросток 41 и нижний остистый отросток 43. Первые и вторые опорные пластинки 44 и 46 имеют резьбовые отверстия, в которые входят резьбовые валы 45L, 45R и 47L, 47R, соответственно. Резьбовые валы 45L и 47L имеют левую резьбу, а резьбовые валы 45R и 47R имеют правую резьбу.

С резьбовыми валами 45L, 45R, 47L и 47R соединены шкивы 48A и 48B с зубчатыми колесами с приводом от червячной передачи 49. При вращении червячной передачи 49 изменяется расстояние между первьми и вторыми опорными пластинками 44 и 46и опирающимися на них остистыми отростками.

Рассмотрим фиг.5, на которой проиллюстрирован позвоночный имплант 50, включая приспособление 52 для изменения размеров после имплантации, сконструированное и действующее согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

Позвоночный имплант 50 может использоваться для изменения местоположения соседних позвонков 51 и 53. Позвоночный имплант 50 имеет первую (верхнюю) опорную пластинку 54 с резьбовым отверстием, в которое ввинчивается винт 55 с резьбой. Позвоночный имплант 50 имеет вторую (нижнюю) опорную пластинку 56 с выемкой, в которой установлен электрический двигатель (привод) 57. Электрический двигатель 57 (который может управляться дистанционно) поворачивает винт 55, который заставляет опорную пластинку 54 плавно перемещаться относительно второй опорной пластинки 56. За счет наклонного сопряжения первой и второй опорных пластинок (позвоночных крепежных элементов) 54 и 56 происходит изменение местоположения двух соседних позвонков как в вертикальной, так и сагиттальной плоскостях.

Рассмотрим фиг.6, на которой проиллюстрировано приспособление 60 для изменения размеров после имплантации с гидравлическим или пневматическим приводом, сконструированное и действующее согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Приспособление 60 для изменения размеров имеет две торцевые пластинки (позвоночные крепежные элементы) 61 и 62, прикрепленные к поршню 63. Поршень 63 приводится в действие текучей средой (то есть гидравлически или пневматически), например, сжатой жидкостью (например, водой) или газом (например, воздухом). Сжатая текучая среда подается в поршень 63 посредством трубки 64, которая соединена с впускным отверстием 65 для текучей среды.

Рассмотрим фиг.7, на которой проиллюстрировано приспособление 70 для изменения размеров после имплантации с механическим приводом, сконструированное и действующее согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Приспособление 70 для изменения размеров имеет шарнирные сочленения 72, шарнирно соединенные с охватываемым/охватывающим винтовым механизмом 74, которое управляется поворотной рукояткой 76 и перемещает их.

Рассмотрим фиг.8, на которой проиллюстрировано приспособление 80 для изменения размеров после имплантации 80 с электрическим приводом, сконструированное и действующее согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Приспособление 80 для изменения размеров имеет шарнирные сочленения 82, шарнирно соединенные с поршнем с электроприводом (электрическим исполнительным механизмом или соленоидом) 84, который может управляться извне катушкой 86 индуктивности и перемещает их.

Приспособление 80 для изменения размеров после имплантации с электрическим приводом может иметь внутреннюю, имплантированную часть и/или наружную, управляющую часть. Внутренняя часть может без ограничения содержать поршень 84 с электроприводом, электрический двигатель, микропроцессор, радиоизлучатель/передатчик, линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT), тензодатчик, электрическую катушку для прямого переноса в двигатель энергии наружной катушки, аккумуляторную батарею, конденсатор для накопления энергии или любое их сочетание.

Наружная часть может без ограничения содержать пульт управления, процессор, радиопередатчик/излучатель, источник магнитного поля, электрическую катушку для переноса энергии во внутреннюю часть или любое их сочетание. Наружная часть также может иметь устройство сотовой связи, позволяющее врачу осуществлять дистанционное управление. Для предотвращения нежелательного использования в систему управления может быть включен код или пароль.

Рассмотрим фиг.9, на которой проиллюстрировано надувное приспособление 90 для изменения размеров после имплантации, сконструированное и действующее согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Приспособление 90 для изменения размеров имеет надувную подушку, надуваемую посредством небольшой трубки 94.

Рассмотрим фиг.10, на которой проиллюстрировано приспособление для изменения размеров после имплантации, которое может помещаться между двумя соседними остистыми отростками, сконструированное и действующее согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Приспособление для изменения размеров имеет первый опорный элемент 95 и второй опорный элемент 96. Для регулирования расстояния между опорными элементами 95 и 96 используются два двусторонних винта 97 и 98 с идентичной резьбой (с одинаковым направлением вращения).

Рассмотрим фиг.11, на которой проиллюстрировано приспособление для изменения размеров после имплантации, которое может помещаться между двумя соседними остистыми отростками, сконструированное и действующее согласно другому варианту осуществления изобретения. Это приспособление для изменения размеров имеет первый опорный элемент 99 и второй опорный элемент 100. Для регулирования расстояния между опорными элементами 99 и 100 используются два двусторонних винта 101 и 102 с различной резьбой (например, правой и левой резьбой). Винты приводятся в действие червячной передачей 103. Для более эффективного блокирования механизма в любой заданной точке может использоваться различная резьба.

Рассмотрим фиг.12, на которой проиллюстрировано приспособление для изменения размеров после имплантации, которое может помещаться между двумя соседними остистыми отростками, сконструированное и действующее согласно другому варианту осуществления изобретения. Это приспособление для изменения размеров имеет первый опорный элемент 104 и второй опорный элемент 105. Для регулирования расстояния между опорными элементами 104 и 105 используются два концентричных винта 106. За счет использования множества концентричных винтов механизм способен поворачиваться на большее расстояние, чем при использовании одного центрального винта.

Рассмотрим фиг.13, на которой проиллюстрировано приспособление для изменения размеров после имплантации, которое может помещаться между двумя соседними остистыми отростками, сконструированное и действующее согласно другому варианту осуществления изобретения. Это приспособление для изменения размеров имеет первый опорный элемент 107 и второй опорный элемент 108. Для регулирования расстояния между опорными элементами 107 и 108 используются два двусторонних винта ПО с идентичной резьбой. Подъемные винты приводятся в действие зубчатой передачей 111 с приводом от электрического двигателя 109.

Таким образом, в проиллюстрированных на фиг.10-13 вариантах осуществления позвоночный имплант может помещаться между двумя соседними остистыми отростками таким образом, что нижний остистый отросток опирается на первый элемент импланта, а верхний остистый отросток опирается на второй элемент импланта. Два опорных элемента разнесены друг от друга по преимущественно горизонтальной плоскости, а регулирование расстояния между опорными элементами может осуществляться механическим или электромеханическим средством.

На фиг.13 проиллюстрирована другая альтернатива любому из вариантов осуществления изобретения. Позвоночный имплант может иметь процессор 120 и датчик 122 для управления приспособлением для изменения размеров после имплантации в зависимости от нагрузки, прилагаемой к первому и второму позвоночным крепежным элементам, или от расстояния между ними. Приспособление для изменения размеров после имплантации может иметь программное управление для обеспечения его срабатывания в любой желаемый промежуток времени при любой желаемой нагрузку и пределах перемещения. Для экономии энергии приспособление для изменения размеров после имплантации может иметь схемы 124 работы в режиме ожидания. Приспособление для изменения размеров после имплантации может питаться от перезаряжаемой аккумуляторной батареи 126, которую заряжают с использованием дистанционной передачи энергии.

Настоящее изобретение также может использоваться для коррекции сколиоза с постоянной регулировкой без необходимости повторного хирургического вмешательства или сращивания.

Например, на фиг.14, проиллюстрирован позвоночный имплант, включая приспособление для изменения размеров после имплантации, сконструированный и действующий согласно другому варианту осуществления изобретения.

Приспособление имеет искривленный костный винт 210, являющийся частью корпуса 211 или жестко прикрепленный к корпусу 211. Из корпуса 211 выступает кабель или провод 218. Кабель 218 установлен на ролике 216. Ролик 216 соединен с винтом 215, который способен линейно перемещаться за счет вращения зубчатого колеса 214, которое входит в зацепление с винтом 215. Электрический двигатель 212 питает зубчатую передачу 213, которая управляет вращением зубчатого колеса 214 и тем самым также линейным перемещением винта 215 и кабеля 218.

За счет работы электрического двигателя 212 в различных направлениях эта конструкция позволяет протягивать или ослаблять кабель 218 в любое заданное время после имплантации.

Приспособление согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.14, может быть прикреплено к ножкам спинного позвонка или в качестве альтернативы к боковой стороне позвонка. Кабель или провод 218, выступающий с боковой стороны импланта, может быть прикреплен к соседнему импланту или другому фиксатору, введенному в другие позвонки, множеством различных способов. Когда кабель или провод 218 вытягивается упомянутым выше механизмом, два позвонка принудительно сближаются друг с другом.

Специалисты в данной области техники учтут, что настоящее изобретение не ограничено конкретно проиллюстрированными и описанными выше подробностями. Напротив, в объем настоящего изобретения входят сочетания и подсочетания описанных выше признаков, а также их модификации и варианты, которые мог бы предложить специалист в данной области техники, ознакомившийся с изложенным выше описанием, и которые не известны из уровня техники.

Реферат

Группа изобретений относится к медицине. Позвоночный имплант содержит первый позвоночный крепежный элемент для крепления к первому участку позвоночника, второй позвоночный крепежный элемент для крепления ко второму участку позвоночника и приспособление для изменения размеров после имплантации, расположенное между упомянутыми первым и вторым позвоночными крепежными элементами и приводимое в действие после хирургического вмешательства, осуществляемого для установки пациенту упомянутого позвоночного импланта, для обеспечения перемещения первого и второго позвоночных крепежных элементов относительно друг друга. Упомянутое приспособление для изменения размеров после имплантации содержит подъемные винты, приводимые в движение зубчатой передачей, запускаемой дистанционно управляемым двигателем. Позвоночный имплант для дистракции между верхним остистым отростком и нижним остистым отростком, содержит первую опорную пластинку, расположенную ниже верхнего остистого отростка; вторую опорную пластинку, расположенную выше нижнего остистого отростка; и приспособление для изменения размеров после имплантации, расположенное между упомянутыми первой и второй опорными пластинками, приводимое в действие после имплантации упомянутого позвоночного импланта пациенту. Упомянутое приспособление для изменения размеров после имплантации содержит подъемные винты, приводимые в движение зубчатой передачей. Вращение упомянутой зубчатой передачи приводит к тому, что упомянутая первая опорная пластинка давит на верхний остистый отросток в верхнем направлении, а упомянутая вторая опорная пластинка давит на ни�

Формула