Система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза
EXTERNAL FIXATORS SYSTEM FOR TRANSOSSEOUS OSTEOSYNTHESIS

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, и предназначено для использования в конструкциях аппаратов для чрескостного остеосинтеза методом внешней фиксации.
Системы для внешней фиксации костей, состоящие из стандартных деталей, например, различного типоразмера плоских колец, полуколец, спиц, чрескостных и опорных стержней, болтов, гаек, спицефиксаторов, широко применяются для решения конкретных лечебных задач. В этих системах экстернальные чрескостные стержни закрепляют на опорах и от жесткости и прочности фиксации зажимного механизма зависит эффективность лечения и скорость восстановления пациента.
Известен Стержневой компрессионно-дистракционный аппарат (пат. 2140224, РФ, МПК А61В 17/56, 1998), содержащий опорные дуги с отверстиями, соединенные штангами, на которых размещают узлы фиксирующих держателей. Каждый держатель состоит из двух, соединенных крепежным элементом, разъемных идентичных корпусов, в одном из которых фиксируют чрескостный стержень, а другой является фиксатором стержня на штанге. В каждом корпусе выполнены центральное конусообразное отверстие под шайбы и проточка под крепление на штанге или под крепление чрескостного стержня, смещенная относительно этого отверстия. Известная конструкция обеспечивает необходимую степень фиксации, но может привести к деформации фиксируемых элементов в процессе эксплуатации. Кроме того, недостатком являются высокие требования к обработке поверхностей, т.к. весь узел собирается и крепится одним крепежным элементом.
Известны зажимы для дистракционных стержней, применяемые в аппарате внешней фиксации для чрескостного остеосинтеза (пат. 2663636, РФ, МПК А61В 17/56, 2017). Каждый зажим состоит из двух стыкуемых элементов для охвата опоры с двух противоположных сторон. Каждый из стыкуемых элементов имеет на одном конце со стороны стыкуемой поверхности паз для расположения опоры. На другом конце имеется сквозное отверстие для дистракционного стержня или болта-спицефиксатора, при этом ось отверстия перпендикулярна оси паза. Одно из отверстий стыкуемых элементов зажима с нестыкуемой стороны имеет фаску. При соединении элементов оси отверстий располагаются соосно, а пазы располагаются напротив друг друга. Болт-спицефиксатор выполнен в виде стержня с резьбовой нарезкой и шестигранной головкой, место перехода стержня в головку выполнено в форме конусного ободка для расположения в фаске отверстия элемента зажима, на конусном ободке вырезана канавка под спицу. Опоры в поперечном сечении имеют форму шестигранника. Известный зажим для стержней не обеспечивает прочность фиксации из-за того, что выполнен разъемным. Кроме того, зажим-фиксатор не является универсальным, т.к. рассчитан на размещение на шестигранной опоре.
Наиболее близким к заявляемому является Зажим внешнего фиксатора и система (пат. 5976133А, US, МПК А61В 17/56, 1997), предназначенные для соединения чрескостного стержня с опорным элементом. Зажим содержит корпус в виде скобы U-образного поперечного сечения, в которую помещают цилиндрическую опору в поперечном направлении, соединительный элемент и крепежный болт. Размер каждой скобы соответствует определенному диаметру опоры. Соединительный элемент имеет радиальное отверстие для приема чрескостного стержня, осевое резьбовое отверстие под крепежный болт. Проксимальный конец соединительного элемента выполнен в виде усеченного конуса. Крепежный болт вставляют через центральное отверстие в скобе для зацепления с соединительным элементом, удерживающим чрескостный стержень. После сборки зажима при затягивании крепежного болта чрескостный стержень притягивается к дистальной наружной поверхности скобы, предотвращая вращение соединительного элемента и самого чрескостного стержня. В то же время соединительный элемент, имеющий контактирующую с опорой конусную поверхность, вклинивает опору внутри скобы, увеличивая жесткость зажима, предотвращая вращение зажима вокруг опоры и вращение соединительного элемента в корпусе зажима. Но одновременное зажатие одним крепежным болтом двух элементов (опоры и чрескостного стержня) с одинаковой жесткостью для предотвращения смещения затруднительно, поэтому в процессе эксплуатации наблюдается проскальзывание стержней. Конструкция зажима и условия эксплуатации предъявляют повышенные требования к качеству обработки, что отражается на его стоимости. Недостатком также является низкая универсальность зажима, т.к. каждая скоба используется с опорой определенного диаметра и у хирурга существует возможность применения только определенной и соответствующей пары скоба-опора.
Задачей изобретения является разработка конструкции зажимных механизмов для фиксации и размещения чрескостных стержней и спиц на основной опоре с возможностью включения в различные системы аппаратных конструкций.
Техническим результатом от использования изобретения является расширение арсенала технических средств, применяемых для остеосинтеза костей, позволяющих стабилизировать костные фрагменты, обеспечить необходимую жесткость фиксации при свободе в выборе места фиксации спицы на опоре, при невысокой стоимости конструкции, простоте в монтаже/демонтаже, надежности и прочности фиксации элементов конструкции как в монолатеральных, билатеральных вариантах, так и в сочетании с дуго-кольцевыми конструкциями, применяемыми для чрескостного остеосинтеза.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что предлагается система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза, состоящая из чрескостных элементов, опор, крепежных деталей и зажима в виде скобы с соединительным элементом, в котором выполнено отверстие под чрескостный стержень. В указанной системе скоба дополнительно на внешней стороне имеет, выполненный заодно со скобой соосно с отверстием на конце скобы, держатель спиц в виде шайбы, на торце которой размещены радиально направленные зубцы. В створ скобы помещают прижимную трансмиссионную шайбу в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием, по боковой грани которой выполнен полукруглый паз для заклинивания в нем опоры. В качестве соединительного элемента используют шток с отверстием на конце под чрескостный стержень или спицу, которым соединяют скобу и прижимную трансмиссионную шайбу, совместив центральное отверстие с отверстиями на концах скобы.
При этом поверхность паза прижимной шайбы выполнена рифленой; сквозное отверстие прижимной трансмиссионной шайбы имеет постоянный диаметр; часть сквозного отверстия прижимной трансмиссионной шайбы выполнена с большим диаметром; шток имеет постоянный диаметр; часть штока, на котором расположено отверстие под чрескостный стержень, выполнена с большим диаметром.
Отличия заявляемого изобретения от прототипа заключаются в том, что:
- дополнение скобы держателем для спиц, предназначенным для удержания чрескостного стержня и предупреждения его самоотвинчивания, позволяет увеличить жесткость фиксации экстернальных стержней;
- выполнение прижимной трансмиссионной шайбы в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием, по боковой грани которой выполнен полукруглый рифленый паз для размещения опоры, позволяет отжимать опору на прижимную шайбу и обеспечивать последующее заклинивание штока, удерживающего чрескостные элементы;
- установка прижимной трансмиссионной шайбы с пазом в створ скобы позволяет прочно удерживать зажим на опоре, препятствует проворачиванию зажима вокруг опоры, позволяет устанавливать зажим с резьбовым стержнем в любом месте на опоре;
- выполнение соединения скобы и прижимной трансмиссионной шайбы при помощи штока, удерживающего чрескостный элемент, является простым в эксплуатации и обеспечивает надежную фиксацию чрескостного элемента в зажиме;
- конструкция зажима позволяет последовательно осуществлять фиксацию чрескостного стержня в зажиме и фиксацию на опоре, которые можно выполнить по отдельности, что повышает удобство в использовании;
- выполнение скобы с полукруглыми пазами позволяет прочно фиксировать зажим на опорах, выполненных из полимерных материалов;
- выполнение штока с фигурным отверстием для установки чрескостного элемента позволяет на скобе одного размера устанавливать чрескостные элементы трех разных диаметров,
- выполнение на концах опоры внутренней резьбы (для опор большего диаметра) и наружной резьбы (для опор малого диаметра) позволяет крепить опору к различным дуго-кольцевым конструкциям.
Эти отличительные признаки позволяют сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом техническом решении. Проведенные автором патентные исследования, а также изучение доступных научных публикаций, относящихся к конструкциям аппаратов для чрескостного остеосинтеза методом внешней фиксации, не обнаружили решений, имеющих признаки, сходные с заявляемым изобретением, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию технический уровень.
Изобретение поясняется описанием и иллюстративным материалом, где:
Фиг. 1 - схема сборки системы экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза;
Фиг. 2 - разрез зажима;
Фиг. 3 - скоба с держателем спиц;
Фиг. 4 - разрез скобы по А-А (вариант 1);
Фиг. 5 - разрез скобы по А-А (вариант 2);
Фиг. 6 - схема сборки системы экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза внешней фиксации с дополнительной скобой для фиксации карбонового стержня;
Фиг. 7 - скоба с полукруглыми пазами;
Фиг. 8 - шайба-держатель спиц;
Фиг. 9 - прижимная трансмиссионная шайба;
Фиг. 10 - разрез по А-А прижимной трансмиссионной шайбы (вариант 1);
Фиг. 11 - разрез по А-А прижимной трансмиссионной шайбы (вариант 2);
Фиг. 12 - шток для опор и чрескостных элементов большого диаметра;
Фиг. 13 - отверстие штока с профильной канавкой треугольного сечения;
Фиг. 14 - отверстие штока с профильной канавкой квадратного сечения;
Фиг. 15 - шток постоянного диаметра;
Фиг. 16 - опора с внешней резьбой на концах опоры;
Фиг. 17 - фрагмент опоры с внутренней резьбой.
Система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза (Фиг. 1) состоит из чрескостных стержней 1, опоры 2 и зажима для фиксации чрескостных стержней, спиц и размещения их на опоре, который содержит (Фиг. 2) скобу 3, прижимную трансмиссионную шайбу 4, шток 5 (Фиг. 2), а также крепежные гайки 6, болты 7. Систему применяют следующим образом. Чрескостный стержень 1 (или спицу) вводят в отверстие в штоке 5. Прижимную трансмиссионную шайбу 4 устанавливают в створ скобы 3, совмещая соосно отверстия скобы и прижимной трансмиссионной шайбы 4, в которые вводят шток 5 и фиксируют гайкой 6. В скобу 5 вводят опору 2 и крепежным болтом 7 отжимают опору 2 на прижимную трансмиссионную шайбу 4. Одновременно усилие передается на шток 5 и достигается дополнительное удержание штока в поперечном направлении, что позволяет осуществить более прочную фиксацию чрескостного элемента 1 в отверстии штока 5, предотвратить его смещение, особенно при ротационной нагрузке. Детали изготавливаются из нержавеющей стали или титанового сплава на обычном оборудовании и не требуют повышенных требований к качеству обработки.
Скоба (Фиг. 3) имеет U-образное поперечное сечение и резьбовое отверстие 8 в спинке скобы для крепежного элемента, который вводится перпендикулярно оси опоры 2 и отжимает опору 2 на прижимную трансмиссионную шайбу 4. Отверстия на концах скобы 3 предназначены для установки штока 5. Отверстия 9 (Фиг. 4) могут иметь одинаковый диаметр d или отверстия 9, 10 (Фиг. 5) могут иметь разный диаметр d-D. Скоба 3 содержит держатель спиц 11 в виде шайбы, выполненной заодно со скобой, размещенной с внешней стороны скобы соосно с отверстием на конце скобы. На торце держателя спиц 11 исполнены радиально направленные зубцы, на которых размещается чрескостный стержень 1 после установки штока 5. При работе с опорами, выполненными из полимерных композиционных материалов, например карбоновыми опорами, предлагается скоба 12, которую дополнительно устанавливают на собранный зажим для предотвращения проскальзывания карбонового стержня в зажиме и увеличения жесткости фиксации (Фиг. 6). Скоба 12 (Фиг. 7) имеет на концах полукруглые пазы 13. Скобу 12 устанавливают на шпильку 7 собранного зажима и крепежной гайкой отжимают на опору 2, добиваясь жесткой фиксации карбонового опоры 2. В случаях использования в системе внешней фиксации скобы (см. пат. №2680593.2017, РФ), для удержания спицы или чрескостного стержня целесообразно применять обособленную шайбу 14, на торце которой выполнены радиально направленные зубцы 15 (Фиг. 8). Шайба 14 по назначению и конструктивным особенностям (зубцы) аналогична шайбе держателя спиц 11 скобы 3.
заявляемой системе внешней фиксации предлагаются скобы различного типоразмера для возможности установки в створ скобы опоры основного диаметра, так и опоры меньшего диаметра и без прецизионной привязки (Таблица).
Приведенная таблица предназначена для иллюстрации возможности установки трех опор разного диаметра в одну скобу. При необходимости опора может иметь диаметр 12, 14, 16 мм, при соответствующем увеличении размеров створа скобы, что не противоречит общей концепции изобретения.
Прижимная трансмиссионная шайба 4 устанавливается в створ скобы 3 для удержания зажима на опоре 2 и осуществляет передачу прижимного усилия от крепежного болта, фиксирующего опору 2, на шток 5, фиксирующий чрескостный элемент 1. Корпус прижимной трансмиссионной шайбы 4 (Фиг. 9) выполнен в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием 16. Сквозное отверстие 16 может иметь постоянный диаметр d по всей длине шайбы (Фиг. 10) и может быть с диаметрами d-D (Фиг. 11). По боковой грани прижимной трансмиссионной шайбы 4 выполнен полукруглый паз 17, поверхность которого контактирует с опорой 2 при установке прижимной шайбы 4 в скобу 3. Целесообразно поверхность паза выполнить рифленой с насечками для дополнительного предупреждения проскальзывания опоры. Увеличение жесткости зажима, предотвращение вращения зажима вокруг опоры 2 происходит благодаря контакту прижимной трансмиссионной шайбы 4 с опорой 2, зафиксированному крепежной шпилькой 7.
Шток 5 (Фиг. 12) предназначен для установки чрескостного стержня и формирования соединения между чрескостным стержнем и опорой. Шток выполнен в виде цилиндрического сплошного стержня с резьбой на одном конце штока и отверстием 18 для чрескостного стержня на противоположном конце. В соответствии с изобретением (см. пат. №2680593, 2017, РФ) в отверстии выполняют профильную канавку, которая может иметь треугольное сечение (Фиг. 13), или квадратное сечение (Фиг. 14). Для опор большого диаметра (12 мм, 14 мм и более) часть штока, на котором расположено отверстие под чрескостный стержень, выполняют с большим диаметром, а для опор диаметром 10 мм и менее применяют шток 19 постоянного диаметра (Фиг. 15). При сборке узла зажима для штока 5 используют прижимную трансмиссионную шайбу 4 с отверстием по Фиг. 11, а для штока 19 - прижимную трансмиссионную шайбу 4 с отверстием по Фиг. 10. Очевидно, что для образования соединения необходимо чтобы диаметр штока не превышал диаметров отверстий на концах скобы 3, а также отверстия 16 прижимной трансмиссионной шайбы 4.
В качестве внешней опоры 2 для установки зажимов и фиксации чрескостных стержней в изобретении применяют цилиндрические стержни определенной длины и определенного диаметра (Фиг. 16). Опоры малого диаметра имеют короткую наружную резьбу с обеих концов, опоры большего диаметра имеют с торцовых концов резьбовые отверстия для переходных шпилек (Фиг. 17). Стержни с внешней резьбой предназначены для крепления к кольцевой опоре различных вариантов аппаратных конструкций.
Предложенные зажимы экстернальных стержней и опор могут использоваться в монолатеральных, билатеральных, а также в гибридных аппаратных конструкциях; при необходимости крепления опор на кольцевые опоры различных аппаратов внешней фиксации, независимо от фирмы производителя при условии наличия коаксиальных отверстий соответствующего диаметра в кольцевой опоре.
Использование изобретения не ограничивается приведенными примерами, а предусматривает различные варианты сборки в соответствии с общей концепцией, изложенной в формуле изобретения.