ЗАЖИМ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ
DOUBLE ACTION CLAMP FOR EXTERNAL FIXATION

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы внешней фиксации используются хирургами для лечения повреждений и патологий костного скелета, например свежих переломов скелета, повреждений мягких тканей, замедленной консолидации переломов, когда кости медленно срастаются, несращения переломов, когда кости не могут срастись, неправильного срастания сломанных костей, врожденных дефектов, вызывающих неправильное расположение костей, а также удлинения, расширения или скручивания костей. Такие системы обычно содержат рамку, образованную фиксирующими устройствами, удерживающими одну или более штанг, стержней, спиц или штифтов.
Обычно в ткань и кость вводят один или более штифтов или спиц, а затем собирают оставшуюся часть системы фиксации. Часто вставляют два штифта под местом перелома и два штифта над местом перелома. Вслед за этим хирург прикрепляет к каждому штифту фиксирующее устройство, соединяя все фиксирующие устройства стержнями или штангами. Эти штанги образуют рамку системы внешней фиксации. Конфигурации переломов могут быть самыми разнообразными, поэтому для обеспечения стабилизации и репозиции перелома может возникать необходимость одновременного передвижения системы фиксации в нескольких плоскостях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним из общих аспектов изобретения устройство внешней фиксации содержит захват, в котором с противоположных боковых сторон образованы выемки для удержания в них элемента (например, штанги, стержня, спицы или штифта) ортопедической системы фиксации путем защелкивания на указанном элементе в результате движения, по существу перпендикулярного к продольной оси элемента. Захват содержит основание и соединенную с основанием головку, которые определяют ось указанного устройства, проходящую через основание и головку. Основание и головка соединены с возможностью бокового поступательного перемещения относительно друг друга в двух противоположных направлениях, не совпадающих с направлением оси элемента ортопедической системы фиксации, что позволяет удерживать указанный элемент в любой из указанных выемок захвата, расположенных с противоположных сторон.
В соответствии с другим общим аспектом изобретения устройство фиксации системы внешней фиксации содержит захват, в котором с противоположных боковых сторон образованы выемки для удержания в них элемента ортопедической системы фиксации. Захват содержит основание и соединенную с основанием головку, которые определяют ось указанного устройства, проходящую через основание и головку. Основание и головка соединены с возможностью бокового поступательного перемещения относительно друг друга в двух противоположных направлениях, что позволяет удерживать элемент в любой из выемок захвата, расположенных с противоположных сторон.
Варианты осуществления могут включать один или более указанных далее признаков. Каждая из выемок выполнена с возможностью ввода в нее одного из следующих элементов: штанги, стержня, спицы, штифта. Одна из выемок имеет такие размеры, которые позволяют удерживать в ней элемент, имеющий первый диаметр, и выемка, находящаяся с противоположной стороны имеет такие размеры, которые позволяют удерживать в ней элемент, диаметр которого больше первого диаметра. Указанные два противоположных направления перпендикулярны оси элемента. Устройство внешней фиксации дополнительно содержит пружину, действующую между головкой и основанием. Боковое поступательное перемещение головки относительно основания в любом из указанных противоположных направлений ведет к сжатию пружины. В головке образовано углубление, форма которого такова, что в него может входить часть пружины и пружина может изгибаться в поперечном направлении, отклоняясь внутрь углубления. Устройство внешней фиксации дополнительно содержит две пружины, которые действуют между головкой и основанием и распрямляются по существу в направлении, параллельном направлению бокового поступательного перемещения. В головке образовано отверстие продолговатой формы, в которое входит болт. Устройство внешней фиксации дополнительно включает: второй захват; болт, проходящий вдоль оси устройства; и полый стержень с внутренней резьбой. Болт и полый стержень соединяют захваты по оси устройства. Второй захват имеет основание, и внутренняя сторона основания захвата вступает в зацепление с внутренней стороной основания второго захвата.
Внутренние стороны имеют ребра, форма которых позволяет фиксировать положение захватов относительно оси устройства. Головка содержит металлическую рамку, причем часть металлической рамки покрыта слоем литого полимера. В головке образованы параллельные желобки, и основание включает параллельные направляющие, которые входят в желобки, соединяя головку и основание между собой с возможностью смещения. Зацепление между направляющими и желобками не позволяет головке отделяться от основания вдоль оси устройства, а также поворачиваться относительно основания.
Устройство внешней фиксации дополнительно включает одну или более пружин, расположенных между головкой и основанием и соединяющих головку с основанием. Каждая выемка образована желобком в головке и желобком в основании. При нейтральном положении захвата основание выступает за головку. Основание и головка образуют отверстие на входе в каждую из выемок, расположенных с противоположных сторон. Форма захвата позволяет удерживать элемент путем защелкивания захвата на этом элементе в результате движения, по существу перпендикулярного продольной оси элемента. Основание и головка соединены с возможностью бокового поступательного перемещения относительно друг друга в двух противоположных направлениях, не совпадающих с направлением оси устройства.
В соответствии с еще одним общим аспектом изобретения предложен способ захвата элемента внешней фиксации, предусматривающий зацепление указанного элемента с устройством внешней фиксации, имеющим головку и основание, в противоположных боковых сторонах которых образованы выемки и которые соединены с возможностью относительного бокового поступательного перемещения в двух противоположных направлениях. Элемент перемещают относительно устройства внешней фиксации, причем он остается в зацеплении с указанным устройством и головка поступательно перемещается относительно основания в одном из указанных противоположных направлений. Элемент помещают в одну из выемок устройства внешней фиксации так, что устройство внешней фиксации удерживает указанный элемент.
Варианты осуществления могут включать один или более указанных далее признаков. Зацепление элемента с устройством внешней фиксации предусматривает зацепление элемента в результате движения, по существу перпендикулярного продольной оси элемента. Перемещение элемента относительно устройства внешней фиксации, при котором он остается в зацеплении с указанным устройством, предусматривает сжатие пружины, действующей между головкой и основанием. Помещение элемента в выемку устройства внешней фиксации предусматривает помещение элемента в выемку таким образом, что пружина сдвигает головку относительно основания, захватывая элемент. Помещение элемента в одну из выемок устройства внешней фиксации, которое ведет к удержанию элемента устройством внешней фиксации, предусматривает помещение элемента таким образом, что головка поступательно перемещается относительно основания в обратном направлении. Помещение элемента в одну из выемок устройства внешней фиксации, которое ведет к удержанию элемента устройством внешней фиксации, предусматривает помещение элемента таким образом, что происходит защелкивание устройства внешней фиксации на элементе.
Предпочтительные варианты осуществления могут включать один или более указанных далее признаков. Элемент внешней фиксации может быстро и надежно соединяться с устройством внешней фиксации. Элемент внешней фиксации может соединяться с устройством внешней фиксации, принимая ориентацию в предварительно заданном направлении. Элемент внешней фиксации может быть удержан путем защелкивания устройства внешней фиксации на элементе в результате движения, по существу перпендикулярного продольной оси элемента.
Ниже со ссылками на приложенные чертежи подробно описаны отдельные варианты осуществления изобретения. Другие признаки, задачи и преимущества изобретения станут очевидны при ознакомлении с данным описанием и чертежами, а также с формулой изобретения.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 в аксонометрии показана система внешней фиксации.
На Фиг.2A-2C показаны виды сбоку устройства внешней фиксации.
На Фиг.3 показано покомпонентное изображение с разделением элементов устройства внешней фиксации.
На Фиг.4 в аксонометрии показана головка захвата устройства внешней фиксации.
На Фиг.5 в аксонометрии показано основание захвата.
На Фиг.6 показан поперечный разрез захвата.
На Фиг.7A-7D дополнительно проиллюстрированы головки захвата.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Как показано на Фиг.1, система 10 внешней фиксации для лечения, например, поврежденной большеберцовой кости 12 включает устройства 14 фиксации, соединяющие костный штифт 16 со стержнем 18 системы 10 внешней фиксации. Каждое устройство 14 фиксации содержит два захвата 20. В каждом захвате 20 с противоположных боковых сторон 26, 28 образованы противолежащие выемки 22, 24. Выемка 24 имеет такие размеры, которые позволяют удерживать в ней первый элемент, например костный штифт 16, а выемка 22 имеет такие размеры, которые позволяют удерживать в ней второй элемент, диаметр которого больше, чем диаметр первого элемента, например стержень 18, ортопедической системы 10 фиксации путем защелкивания на соответствующем элементе в результате движения, по существу перпендикулярного (обозначено стрелкой A) продольной оси L элемента. Возможность удерживать костные штифты или стержни в выемках, расположенных на противоположных сторонах каждого захвата 20 обеспечивает эксплуатационную гибкость системы 10 внешней фиксации в ходе построения рамки.
Как показано на Фиг.2A, каждый из захватов 20 устройства 14 фиксации содержит основание 30 и присоединенную к нему головку 32, которые определяют ось X устройства, проходящую через основание 30 и головку 32. Основание 30 и головка 32 соединены с возможностью бокового поступательного перемещения (по стрелке В) основания 30 и головки 32 относительно друг друга в двух противоположных направлениях, что позволяет удерживать костный штифт 16 захватом 20 в выемке 24 (Фиг.2C) или удерживать стержень 18 в выемке 22 (Фиг.2B). Боковое поступательное перемещение по стрелке В происходит не вдоль оси X устройства, а перпендикулярно этой оси.
На Фиг.2B показана головка 32, смещенная поступательно относительно основания 30 по стрелке B в направлении стороны 28, что приводит к открыванию выемки 22. В ходе применения это перемещение создается усилием, с которым на головку 32 воздействует стержень 18. После введения стержня 18 в выемку 22 головка 32 возвращается в нейтральное положение (показанное на Фиг.2A) под воздействием пружины (которая описана ниже), закрывая выемку 22 и захватывая стержень 18.
На Фиг.2C показана головка 32, смещенная поступательно относительно основания 30 по стрелке B в направлении стороны 26, что приводит к открыванию выемки 24. В ходе применения это перемещение создается усилием, с которым на головку 32 воздействует штифт 16. После введения в выемку 24 штифта 16 головка 32 возвращается в нейтральное положение (показанное на Фиг.2A) под воздействием пружины, закрывая выемку 24 и захватывая штифт 16.
Как показано на Фиг.3, два захвата 20 устройства 14 фиксации соединены по оси X устройства болтом 48 и полым стержнем 50 с внутренней резьбой. Каждая головка 32 имеет отверстие 46 и каждое основание 30 имеет отверстие 44, в которые входят болт 48 и стержень 50. Отверстие 46 имеет продолговатую форму, благодаря которой возможно боковое перемещение головки 32, тогда как форма отверстия 44 такова, что это отверстие близко прилегает к поверхности стержня 50, ограничивая боковое перемещение основания 30. В стержень 50 входит винт 51, скрепляя тем самым компоненты устройства фиксации.
В основаниях 30 имеются внутренние стороны 70, направленные друг к другу, и внешние стороны 72, направленные к головкам 32. На внутренних сторонах 70 оснований 30 вокруг отверстий 44 имеются ребра 52. Когда болт 48 ослаблен, два основания могут поворачиваться относительно друг друга по оси X устройства, изменяя относительную ориентацию захватов 20. Чтобы зафиксировать положение захватов 20 относительно оси X устройства, болт 48 затягивают, и ребра двух оснований 30 зацепляются, фиксируя положение захватов. Выемку 22 образуют желобки 60 и 64, располагающиеся в головке 32 и основании 30 соответственно. Выемку 24 образуют желобки 62 и 66, расположенные в головке 32 и основании 30 соответственно. Каждый захват 20 содержит по меньшей мере одну пружину 34 (на чертеже изображены две пружины 34), действующую между основанием 30 и головкой 32. Боковое перемещение головки 32 относительно основания 30 в любом направлении по стрелке B приводит к сжатию пружины 34. После введения стержня или штифта в выемку головка 32 возвращается в нейтральное положение под действием усилия, воздействующего на нее при распрямлении пружины 34. Пружины 34 могут распрямляться по существу параллельно направлению перемещения головки и основания относительно друг друга, при этом ось X устройства проходит между пружинами 34.
Как показано на Фиг.4 и 5, головка 32 содержит параллельные желобки 42, а основание 30 содержит параллельные направляющие 40, которые входят в желобки 42, соединяя головку 32 и основание 30 между собой с возможностью смещения. Зацепление между направляющими 40 и желобками 42 не позволяет головке 32 отделяться от основания 30 по оси X устройства, а также поворачиваться относительно основания 30. При этом желобки 42 головки 32 могут сдвигаться в обе стороны по направляющим 40 основания, обеспечивая боковое поступательное перемещение головки 32 относительно основания 30 по стрелке B.
Каждая из пружин 34 входит в полость 82 (как показано на Фиг.6), определяемую углублением 38 в головке 32 и углублением 36 в основании 30. Головка 32 и основание 30 имеют по два углубления с противоположных сторон отверстий 46, 44, что позволяет образовать в каждом захвате 20 две полости 82. Углубление 38 образовано между двумя расположенными друг напротив друга стенками 54, и углубление 36 образовано между двумя расположенными друг напротив друга стенками 68. Углубление 38 может включать или не включать полку 56. Как показано на Фиг.6, в нейтральном положении захвата 20 концы пружин 34 упираются в стенки 54 углубления 38 и стенки 68 углубления 36, при этом часть 75 пружины 34 располагается в углублении 36 и часть 77 пружины 34 располагается в углублении 38. Когда головка 32 смещается в боковом направлении по стрелке B относительно основания 30, пружина 34 сжимается между одной из стенок 54 головки 32 и противоположной стенкой 68 основания 30. Когда захват 20 находится в собранном состоянии, пружины 34, расположенные между головкой 32 и основанием 30, соединяют головку 32 с основанием 30, не давая им расцепиться в результате относительного бокового поступательного перемещения. Полка 56, которая может присутствовать в конструкции, облегчает сборку захвата 20, создавая пространство для изгиба пружины 34 при соединении головки 32 и основания 30.
Как показано на Фиг.6, основание 30 и головка 32 образуют отверстие 73 на входе в выемку 22 и отверстие 74 на входе в выемку 24. Благодаря отверстиям 73, 74 часть элемента может входить в выемки 22, 24, когда захват 20 находится в нейтральном положении, стабилизируя положение элемента в начале взаимодействия с захватом 20. Когда, например, часть элемента входит в отверстие 73, усилие, прикладываемое со стороны элемента, вызывает боковое поступательное перемещение головки 32 относительно основания 30, а не ее удаление от выемки 22. Таким образом, захват 20 направляет элемент в выемку 22 даже в том случае, если прикладываемое усилие, например в направлении стрелки C, направлено не строго в боковом направлении.
1
2.
Основанию 30 могут быть приданы такие размеры, что при нейтральном положении захвата 20 основание 30 будет выступать дальше, чем головка 32, в боковом направлении. Одна боковая сторона 26 основания 30 длиннее, чем головка 32, на величину первого расстояния D, а другая боковая сторона 28 основания 30 длиннее на величину второго расстояния D Поскольку головка 32 короче основания 30, величина бокового поступательного перемещения головки 32 относительно основания 30, которое необходимо, чтобы открыть выемки 22, 24 для помещения в них элемента, меньше величины перемещения, которое потребовалось бы, если бы головка 32 и основание 30 были одинаковой длины.
Основание 30 и головка 32 могут быть изготовлены в виде элементов, изготовленных литьем под давлением и частично покрытых слоем литого полимера, например термопластичной смолы или эластомера. Металлическая часть конструкции придает ей прочность и сопротивление ползучести. Слой полимера обеспечивает желаемые эстетические характеристики и форму, а также снижение общей стоимости по сравнению с цельнометаллической конструкцией.
Как показано на Фиг.7A, головка 32 состоит, например, из литой под давлением рамки 84 из нержавеющей стали. Рамка 84 с полимерным покрытием 86 представлены на Фиг.7B. Полимерное покрытие 86 образует часть внешней поверхности головки 32, как описано ниже. В рамке 84 образованы механические фиксаторы 88, способствующие прилеганию полимерного покрытия 86 к рамке 84. Механические фиксаторы 88 имеют вид, например, сквозных отверстий 90, один край 92 которых имеет скошенную под конус поверхность (как показано на Фиг.7C). В процессе литья материал полимерного покрытия попадает внутрь и заполняет сквозное отверстие 90 каждого механического фиксатора 88, фиксируя положение внешнего слоя 86 на рамке 84 (как показано на Фиг.7D).
Основание 30 также может состоять из металлической рамки, полученной литьем под давлением, и отлитого на ней внешнего покрытия, как описано выше для головки 32. Как головка 32, так и основание 30 имеют часть поверхности рамки, не покрытую внешним литым слоем. Например, все части поверхности головки 32 и основания 30, которые обращены друг к другу, не имеют покрытия, чтобы обеспечить необходимый коэффициент трения, удерживающий стержень и штифт в выемках и создающий зацепление между ребрами 52 основания 30 и головки 32.
В рамках объема изобретения, ограниченного нижеприведенной формулой, возможны также другие варианты осуществления изобретения. Так, вместо пружины сжатия может использоваться плоская пружина 34, вставленная в гнезда в основании 30. Между двумя захватами 20 может быть предусмотрен шаровой шарнир, обеспечивающий возможность относительного поворота захватов 20. Вместо направляющих 40 для соединения головки 32 и основания 30 могут использовать шпильки.
Как показано на Фиг.1 и 2A-2C, для удержания элемента 16 захватом 20, пользователь, например врач, вводит элемент 16 в зацепление с захватом 20. Например, элемент 16 может входить в зацепление с захватом 20 по существу перпендикулярно продольной оси L элемента 16 на одной из боковых сторон 26, 28 захвата 20. Пользователь двигает элемент 16, уже приведенный в зацепление с захватом 20, относительно захвата 20 так, что головка 32 выполняет поступательное перемещение относительно основания 30 в одном из двух возможных направлений. Например, если элемент 16 находится в зацеплении с боковой стороной 28, головка 32 перемещается по направлению к боковой стороне 26. Перемещая головку 32 относительно основания 30, пользователь сжимает пружину 14, действующую между головкой 32 и основанием 30.
Пользователь помещает элемент 16 в одну из выемок 22, 24 захвата 20 так, что захват 20 удерживает элемент 16. Например, когда пользователь поместит элемент 16 в выемку 24, пружина 14 сдвинет головку 32 относительно основания 30, захватывая элемент 16. Когда элемент 16 входит в выемку 24, он отходит от боковой стороны 28 головки 32, делая возможным обратное поступательное движение головки 32 относительно основания 30 к боковой стороне 28. Таким образом, когда пользователь поместит элемент 16 в выемке 24, происходит защелкивание захвата 20 на элементе 16.