Способ моделирования и устройство персонифицированного эндопротеза костей скелета

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии. Персонифицированный эндопротез костей скелета в виде тела протеза повторяет индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента с по крайней мере одним крепежным элементом. Эндопротез снабжен зонами фиксации сухожилий в соответствии с зонами фиксации сухожилий пациента, представляющими собой ложе для хода хирургической иглы и перемычку для фиксации сухожилия хирургической нитью. Способ установки персонифицированного эндопротеза костей скелета включает следующие этапы: перед оперативным вмешательством на основе компьютерной томографии, выполненной с контрастным усилением, создают виртуальный трехмерный персонифицированный эндопротез, повторяющий индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента. Дополнительно создают виртуальную трехмерную модель лекала, позволяющую провести сегментарную резекцию пораженной части кости. Воспроизводят в материале данное лекало и персонифицированный эндопротез. Далее в один этап оперативного вмешательства, после хирургического доступа к зоне резекции, накладывают лекало на резецируемый сегмент кости и выполняют опиливание кости строго по лекалу. Устанавливают эндопротез и фиксируют сухожилия мышц к эндопротезу в упомянутых зонах фиксации сухожилий. Изобретение позволяет получить сокращение сроков восстановления анатомии удаленного сегмента пораженной кости, а также сокращение сроков функциональной и социальной адаптации пациентов за счет определения точного объема удаляемого сегмента пораженной кости и обеспечения возможности изготовления эндопротеза с индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии и может быть использовано для моделирования индивидуального эндопротеза трубчатых и плоских костей скелета, костей лицевого отдела черепа и позвоночника при лечении больных с опухолями, а так же опухолеподобными заболеваниями и травматизме костей у взрослых пациентов.

Известен способ индивидуального тотального эндопротезирования при злокачественных поражениях суставов по патенту РФ №2233639, с приоритетом от 09.01.2003 г., опубл. 10.08.2004 г., который используется следующим образом: выполняют удаление опухоли путем сегментарной резекции суставного конца кости или резекции сустава в целом, образовавшийся дефект замещают костным цементом с антибиотиками, которому методом ручной лепки придают анатомическую конфигурацию и размеры удаленного сегмента кости или сустава в целом, вторым этапом после изготовления и получения индивидуального тотального эндопротеза производят его имплантирование в костно-мышечное ложе, сохраненное костным цементом.

Известен способ изготовления компонентов тазобедренного сустава с применением цифровых технологий, описанный в источнике «Медицинская Техника» №3, 2016, с. 43-46, состоящий из компьютерной томографии, трехмерного сканирования, трехмерной печати и последующего изготовления эндопротеза из титанового порошка с помощью селективного лазерного спекания.

Но данные способы не позволяют добиться точного объема удаляемого сегмента пораженной кости и не обеспечивают возможность изготовления индивидуального эндопротеза с точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы.

Самым близким к заявленному изобретению по своей технической сущности является способ изготовления индивидуальных ортопедических имплантатов по заявке AU 2015226831 (А1), опубл. WO 2015131234 (А1), с приоритетом 20140304. По патенту выполняется трехмерное сканирование костей, из которого виртуально удаляется резецированный сегмент кости, получают трехмерную цифровую модель unresected удаленного сегмента кости и, сравнивая трехмерное цифровое изображение unresected и соответствующие трехмерные цифровые изображения резецированного сегмента кости, оценивается объем костной ткани, который был удален. Оценка объема удаленного сегмента используется для изготовления индивидуальных ортопедических имплантатов, что по существу соответствует конфигурации объема резецированной костной ткани, имплантат точно встраивается для существенного восстановления биомеханической функции кости.

Недостатком данного способа является двухэтапное хирургическое вмешательство: онкологический этап - удаление опухоли, и ортопедический этап - эндопротезирование. Данная тактика способствует нанесению дополнительной операционной травме и вытекающими негативными последствиями, а также данный способ не обеспечивает возможность изготовления эндопротеза с индивидуальными точками крепления мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента.

Предлагаемое изобретение направлено на получение следующего технического результата: сокращение сроков восстановления анатомии удаленного сегмента пораженной кости, а также сокращения сроков функциональной и социальной адаптации пациентов за счет определения точного объема удаляемого сегмента пораженной кости и обеспечения возможности изготовления эндопротеза с индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство персонифицированного эндопротеза костей скелета состоит из тела протеза, повторяющего индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента и по крайней мере одного крепежного элемента, отличающегося тем, что снабжен индивидуальными точками фиксации сухожилий мышц, представляющими собой ложе для хода хирургической иглы и перемычки для фиксации сухожилия хирургической нитью. Способ установки персонифицированного эндопротеза костей скелета осуществляется следующим образом: перед оперативным вмешательством на основе компьютерной томографии, выполненной с контрастным усилением, создают виртуальную трехмерную модель лекала, точно повторяющего контуры резецируемой кости и позволяющего проведение сегментарной резекции ее пораженной части, и также персонифицированный эндопротез с намеченными индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента, затем воспроизводят в материале данное лекало и персонифицированный эндопротез с заданными характеристиками, и далее в один этап оперативного вмешательства, после хирургического доступа к зоне резекции, накладывают лекало на резецируемый сегмент и выполняют опиливание, причем сегментарную резекцию кости выполняют строго по лекалу, а контур эндопротеза полностью соответствует контуру резецируемой кости, после чего выполняют установку эндопротеза и фиксацию сухожилий мышц к индивидуальным точкам. Предлагаемый способ установки персонифицированного эндопротеза костей скелета выполняется в один этап оперативного вмешательства: удаление пораженного сегмента кости путем резекции по индивидуальному лекалу, а затем выполняют персонифицированное эндопротезирование, что позволяет уменьшить последствия операционной травмы пациента. Имеющиеся индивидуальные точки фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы позволяют мышцам занять свое физиологическое положение, которое было изначально. Индивидуальные точки фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы представляют собой ложе для хода хирургической иглы и перемычки для фиксации сухожилия хирургической нитью. После подшивания сухожилий к точке фиксации монофиламентная хирургическая нить рассасывается через 30 суток, при этом ткань сухожилия успевает интегрироваться в биоактивное покрытие эндопротеза и приобретает физиологическое положение. Предложенный способ персонифицированного эндопротезирования может применяться на этапе реконструкции утраченных анатомических сегментов кости при обширных операциях у больных при опухолях и опухолеподобных заболеваниях, а также травматизме, как для протезирования трубчатых костей, так и для протезирования плоских костей скелета, и позволяет точнее рассчитать объем удаляемых тканей интраоперационнно, максимально реконструировать удаленный сегмент кости с помощью установки персонифицированного эндопротеза с индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы, и, как следствие, полнее восстановить анатомию кости. Персонифицированный эндопротез с индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы может изготавливаться, например, путем селективного лазерного спекания материала - титановый мелкодисперсный порошок марки ВТ1-00 по ТУ 1791-001-11805089-2014, химический состав порошка соответствует ГОСТ 19807-91. Персонифицированный эндопротез, выполненный вышеуказанным способом, имеет индивидуально подобранный анатомический контур и кривизну суставных поверхностей. Проводимая сегментарная резекция кости выполняется строго по лекалу для более точного соблюдения параметров резекции. Контур эндопротеза полностью соответствует контуру резецируемой кости. На поверхность эндопротеза в точках соприкосновения с мягкими тканями наносится биоактивное покрытие, улучшающее интеграцию. Персонифицированный эндопротез костей скелета состоит из тела протеза и по крайней мере одного крепежного элемента. Количество и вид крепежных элементов зависят от вида протезируемых костей, т.е. трубчатых или плоских костей скелета. Тело протеза полностью повторяет индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента и снабжено индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента, что позволяет полностью восстановить анатомию кости. Индивидуальные точки фиксации мышц представляют собой ложе для хода хирургической иглы и перемычки для фиксации сухожилия хирургической нитью. Устройство персонифицированного эндопротеза костей скелета представлено на примере эндопротеза костей переднего полукольца таза человека. Эндопротез костей переднего полукольца таза, как и лонная кость, состоит из верхней ветви, нижней ветви, тела эндопротеза. Крепление эндопротеза к тазу осуществляется с помощью крепежных лапок, каждая из которой соответствует форме кости пациента. С целью уменьшения времени операции, травматизации мягких тканей и индивидуального подбора восстановления целостности тазового кольца эндопротез с крепежными лапками полностью повторяет сложную индивидуальную архитектонику тазового кольца. В области лонного симфиза крепежная лапка замыкает переднее полукольцо, переходя на контрлатеральную лонную кость. На эндопротезе предусмотрены индивидуальные точки фиксации мышц и сухожилий, намеченные с помощью специальных программ 3D-моделирования. Поверхность эндопротеза в точках соприкосновения с мягкими тканями имеет биоактивное покрытие, улучшающее интеграцию. Персонифицированный эндопротез имеет индивидуально подобранный анатомический контур и кривизну суставных поверхностей. При этом проводимая сегментарная резекция кости выполняется строго по индивидуальному лекалу, для более точного соблюдения параметров резекции. Контур эндопротеза полностью соответствует контуру резецируемой кости. Крепление эндопротеза к остову таза пациента при помощи крепежных лапок, повторяющих индивидуальный анатомический контур тазового кольца пациента, позволяет сократить время операции и уменьшить объем кровопотери, при этом отсутствует необходимость в интраоперационном моделировании эндопротеза.

Суть изобретения поясняется графическими изображениями:

Фиг. 1 - общий вид тазового кольца с эндопротезом;

Фиг. 2 - эндопротез сегмента тазового кольца;

Фиг. 3 - лекало для резекции тазового кольца;

Фиг. 4 - тазовое кольцо с наложенным лекалом для резекции и плоскостями опиливания.

На фиг. 1, изображенэндопротез 1, тазовое кольцо 2. На фиг. 2 изображенотело эндопротеза 3, верхняя ветвь 4, нижняя ветвь 5, крепежная лапка (ипсилатеральная лонная кость) 6, крепежная лапка (седалищная кость) 7, крепежная лапка (контрлатеральная лонная кость) 8, крепежные винты 9, точки фиксации 10. На фиг. 3, изображено лекало 11. На фиг. 4 изображено тазовое кольцо 2, лекало 11, плоскости опиливания 12.

Предложенный способ установки персонифицированного эндопротеза костей скелета осуществляется следующим образом: перед операционным вмешательством пациенту выполняется компьютерная томография с контрастным усилением Омнипак 50 ml, на основе которой создается виртуальная трехмерная модель лекала 11, точно повторяющего контуры кости для проведения сегментарной резекции кости и модель персонифицированного эндопротеза 1 с намеченными индивидуальными точками фиксации 10 мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента, наносимых с помощью специальной программы ЭВМ, после чего производится перевод данных в формат STL с последующей обработкой в управляющей программе 3D-принтера. Затем с заданными характеристиками воспроизводят в материале лекала 11 (фиг. 3) и эндопротез 1 (фиг. 2), например, выполняется стереолитографическая печать лекала 11 для резекции термостойким двухкомпонентным полиуретаном и эндопротеза 1, например, из титанового порошка марки ВТ 1-00 на 3D-принтере. После хирургического доступа к зоне резекции хирург накладывает лекало 11 на резецируемый сегмент тазового кольца и выполняет опиливание по плоскостям 12 (фиг. 4) в трех точках с помощью пилы. При этом учитывается толщина рабочей поверхности лезвия пилы (0,3 мм). Удаленный фрагмент кости отправляют на гистологическое исследование. Затем выполняется этап реконструкции, установка эндопротеза 1. Эндопротез 1 костей тазового кольца 2, как и лонная кость тазового кольца 2 пациента, состоит из верхней ветви 4, нижней ветви 5 и тела эндопротеза 3. Крепление эндопротеза 1 к тазовому кольцу 2 пациента осуществляется с помощью крепежных лапок 6, 7, 8, каждая из которых соответствует кости пациента (фиг. 1). Крепежная лапка 6 для ипсилатеральной лонной кости, то есть на своей стороне, крепежная лапка для сопоставления с седалищной костью 7 и крепежная лапка 8 для контрлатеральной лонной кости, то есть на противоположной стороне (фиг. 2). Крепятся лапки с помощью винтов 9 через отверстия диаметром 5,0 мм в крепежных лапках 6, 7, 8, выполненных в виде тонких пластин толщиной 2,0 мм. Крепежные лапки 6, 7, 8, повторяют полностью сложную индивидуальную архитектонику тазового кольца 2 пациента. В области лонного симфиза крепежная лапка 8 замыкает переднее полукольцо, переходя на контрлатеральную лонную кость. В эндопротезе предусмотрены точки фиксации 10 для мышц и сухожилий, прикрепляющихся к сегменту переднего полукольца таза 2 пациента. Индивидуальные точки фиксации 10 мышц, сухожилий и суставной капсулы представляют собой ложе для хода хирургической иглы и перемычки для фиксации сухожилия хирургической нитью. После подшивания сухожилий к точке фиксации 10, монофиламентная хирургическая нить рассасывается через 30 суток, при этом ткань сухожилия успевает интегрироваться в биоактивное покрытие эндопротеза 1 и приобрести физиологическое положение.

Совокупность признаков нова и позволяет в один этап оперативного вмешательства выполнять резекцию кости и установку персонифицированного эндопротеза утраченного сегмента кости, при этом сократить срок функциональной и социальной адаптации пациентов.

1. Персонифицированный эндопротез костей скелета в виде тела протеза, повторяющего индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента с по крайней мере одним крепежным элементом, отличающийся тем, что эндопротез снабжен зонами фиксации сухожилий в соответствии с зонами фиксации сухожилий пациента, представляющими собой ложе для хода хирургической иглы и перемычку для фиксации сухожилия хирургической нитью.

2. Способ установки персонифицированного эндопротеза костей скелета, включающий следующие этапы: перед оперативным вмешательством на основе компьютерной томографии, выполненной с контрастным усилением, создают виртуальный трехмерный персонифицированный эндопротез, повторяющий индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента, отличающийся тем, что дополнительно создают виртуальную трехмерную модель лекала, позволяющую провести сегментарную резекцию пораженной части кости, воспроизводят в материале данное лекало и персонифицированный эндопротез, далее в один этап оперативного вмешательства, после хирургического доступа к зоне резекции, накладывают лекало на резецируемый сегмент кости и выполняют опиливание кости строго по лекалу, после чего устанавливают эндопротез и фиксируют сухожилия мышц к эндопротезу в упомянутых зонах фиксации сухожилий.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к нейрохирургии и может быть применимо для изготовления индивидуального имплантата для замещения дефектов костей черепа. Выполняют трехмерное компьютерное моделирование требуемой геометрии имплантата на трехмерной компьютерной модели черепа непосредственно в области дефекта, который он должен закрывать.

Изобретение относится к области медицины, в частности, к стоматологии, и раскрывает способ нанесения керамических биосовместимых покрытий. Способ характеризуется тем, что включает предварительную подготовку поверхности имплантата воздушно-абразивной обработкой и ультразвуковым обезжириванием, далее проводят электроплазменное напыление подслоя из титана и биосовместимого слоя, ультразвуковое обезжиривание проводят в водном растворе ПАВ при температуре до 40°C в течение 5-7 мин, электроплазменное напыление подслоя титана производят с дистанции напыления 120-150 мм в течение 12-15 с, при расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, дисперсности не более 150 мкм и токе дуги 350 А, электроплазменное напыление порошка магнийсодержащего трикальцийфосфата производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 10-12 с, расход плазмообразующего газа составляет 20 л/мин, дисперсность составляет не более 90 мкм и ток дуги 350 А.
Изобретение относится к области медицины и раскрывает cпособ получения костно-пластического материала. Способ характеризуется тем, что кость очищают, распиливают на фрагменты с размером частиц 0,5-1,5 см, промывают водой, проводят делипидизацию, депротеинизацию, измельчение костных фрагментов и соединение полученной костной массы при температуре 38-40°C с коллагенсодержащим раствором в виде раствора химически чистого желатина, приготовленного на консервирующем растворе с добавлением антибактериального препарата, и стерилизацию.

Группа изобретений относится к медицине. Способ изготовления имплантата для протезирования костей черепа, повторяющего геометрию костей черепа, подлежащих протезированию, и прилегающего к краям отсутствующей части черепа, то есть дефекта черепа, заключается в том, что включает следующие стадии: делают компьютерную томографию черепа с дефектами; со снимков, полученных с томограммы, создают объемное изображение черепа с дефектами, подлежащими редактированию, то есть цифровую трехмерную модель черепа при помощи программного обеспечения; осуществляют редактирование объемного изображения, виртуально вырезая по меньшей мере часть черепа с отсутствующей частью кости с получением цифровой трехмерной модели и ее файла; виртуально проектируют на основе томограммы отсутствующую часть кости черепа с получением ее цифровой трехмерной модели и ее файла; на основе полученных файлов цифровых трехмерных моделей на 3D-принтере изготавливают трехмерную пластиковую модель отсутствующей части кости черепа и трехмерную пластиковую модель по меньшей мере части черепа с отсутствующей частью кости черепа; изготавливают сетчатую перфорированную плоскую заготовку со сквозными отверстиями из титана или титанового сплава по размеру поверхности полученной пластиковой модели отсутствующей части кости черепа с нахлестом, отрезая, при необходимости, излишек; полученную плоскую заготовку имплантата изгибают методом пластической деформации по поверхности сборки, состоящей из пластиковой модели отсутствующей части кости черепа и из пластиковой модели по меньшей мере части черепа с отсутствующей частью кости черепа, формируя перед проведением операции изогнутую сетчатую перфорированную пластину со сквозными отверстиями в виде изогнутого тела.

Изобретение относится к медицине. Устройство для крепления фрагмента черепа к венечной части черепа выполнено с возможностью размещения как в трепанационном отверстии, так и в трепанационном разрезе.

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедии, травматологии и трансплантологии, и предназначено для изготовления протезов, скаффолдов и биоимплантатов для замещения костно-хрящевых дефектов.

Изобретение относится к медицине. Гибридная пористая многослойная конструкция для замещения костно-хрящевых дефектов содержит пористый слой на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, также содержит сплошной слой на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена поверх пористого слоя с обеспечением прочной границы между слоями, конструкция повторяет особенности костной стенки в соответствии с характеристиками дефектного участка кости пациента, пористый слой имеет открытую пористость 50-90 об.% и связанную систему пор с диаметром 50-1000 мкм.

Группа изобретений относится к медицине. Способ остеоинтеграции имплантата с компрессионной нагрузкой на протезируемую кость заключается в установке имплантата, на который устанавливают устройство для регулирования компрессии, закрепляют его в ортезе и осуществляют сжимающую нагрузку на кость.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к покрытиям имплантатов на основе титана и его сплавов и способам их получения, и может быть использовано в ортопедической стоматологии.

Изобретение относится к области медицины, в частности к травматологии и ортопедии, и предназначено для использования при лечении больных со свежими переломо-вывихами Монтеджа у детей.

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для лечения переломов головчатого возвышения плечевой кости у детей. Осуществляют фиксацию фрагментов спицей Киршнера.

Изобретение относится к травматологии, нейрохирургии, вертебрологии и может быть применимо для эндоскопической декомпрессии спинномозгового канала и малоинвазивной транспедикулярной стабилизации при взрывных переломах грудопоясничного отдела позвоночника.

Группа изобретений относится к травматологии и ортопедии и может быть применима для малоинвазивного блокируемого остеосинтеза проксимальных переломов бедра. Репонируют отломки.
Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначено для использования при хирургическом лечении рецессий десны. Проводят анестезию в зоне предполагаемого вмешательства.

Изобретение относится к медицине. а именно к ортопедии и травматологии.

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для остеоартропластики импрессионного полифокального перелома периферической части плато большеберцовой кости.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, и предназначено для использования при пластике передней крестообразной связки аутотрансплантатом из сухожилия полусухожильной мышцы.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии. Выполняют разрезы, проходящие через поверхностные ткани до тяжа длиной около 1 см: один - в области основания тяжа, а второй - по дистальной ладонной складке.
Изобретение относится к медицине и может быть применимо для перекрестно-стержневой коррекции нейромышечного кифосколиоза с одновременной коррекцией косого таза и шейно-грудного отдела.

Изобретение относится к реконструктивной хирургии позвоночника и может быть применимо для вентрального межтелового спондилодеза. Проводят обработку замыкательных пластинок смежных позвонков до кровоточивости. Биоинертный имплантат с центральным сквозным отверстием устанавливают в межпозвонковый промежуток таким образом, чтобы его передняя часть опиралась на каудо- и краниовентральный отделы смежных тел позвонков, включая их вентральные кортикальные пластинки. Размещают в центральном сквозном отверстии биоинертного имплантата трёхмерные клеточные остеотрансплантаты со свойствами эмбриональной костной ткани. Способ позволяет сформировать костный блок в более короткий срок, увеличить надёжность стабилизации. 1 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии. Персонифицированный эндопротез костей скелета в виде тела протеза повторяет индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента с по крайней мере одним крепежным элементом. Эндопротез снабжен зонами фиксации сухожилий в соответствии с зонами фиксации сухожилий пациента, представляющими собой ложе для хода хирургической иглы и перемычку для фиксации сухожилия хирургической нитью. Способ установки персонифицированного эндопротеза костей скелета включает следующие этапы: перед оперативным вмешательством на основе компьютерной томографии, выполненной с контрастным усилением, создают виртуальный трехмерный персонифицированный эндопротез, повторяющий индивидуальную архитектонику протезируемой кости пациента. Дополнительно создают виртуальную трехмерную модель лекала, позволяющую провести сегментарную резекцию пораженной части кости. Воспроизводят в материале данное лекало и персонифицированный эндопротез. Далее в один этап оперативного вмешательства, после хирургического доступа к зоне резекции, накладывают лекало на резецируемый сегмент кости и выполняют опиливание кости строго по лекалу. Устанавливают эндопротез и фиксируют сухожилия мышц к эндопротезу в упомянутых зонах фиксации сухожилий. Изобретение позволяет получить сокращение сроков восстановления анатомии удаленного сегмента пораженной кости, а также сокращение сроков функциональной и социальной адаптации пациентов за счет определения точного объема удаляемого сегмента пораженной кости и обеспечения возможности изготовления эндопротеза с индивидуальными точками фиксации мышц, сухожилий и суставной капсулы пациента. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх