СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГОЛОВОК ВИНТОВ ОТ СРЫВА ПРИ НАКОСТНОМ ОСТЕОСИНТЕЗЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
METHOD FOR SCREW HEAD PROTECTION AGAINST STRIPPING IN EXTERNAL FIXATION AND DEVICE FOR PREVENTION THEREOF

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, и предназначено для лечения переломов длинных костей с обеспечением параметров прочности и надежности фиксирующих свойств винтов при блокирующем остеосинтезе.
Известен остеосинтез винтами: кортикальными и спонгиозными и др. Анкин Л.И., Анкин Н.Л. - Травматология европейские стандарты. - 2005. - С.68. «Кортикальные винты диаметром 4,5 мм с шагом резьбы 1,8 мм. Тянущая сторона резьбы составляет с осью угол 95 градусов. Резьба нарезана по всей длине винта, в нижней части она наклонная, в верхней - горизонтальная, благодаря чему винт фиксируется более прочно. Как правило, в наборах содержатся винты длиной 32, 34, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 56 и 60 мм. Обычно применяют следующую технику введения кортикального винта: после репозиции перелома с помощью 4,5 мм сверла с применением защитной втулки рассверливают отверстие в ближнем кортикальном слое. Измерителем захватывают противоположный кортикальный слой, измеряют длину канала в кости. Коротким метчиком диаметром 4,5 мм нарезают резьбу во втором кортикальном слое, фрезой подготавливают место для головки винта. Вводят кортикальный винт, который не должен выстоять из кости более 2 мм; спонгиозные винты с диаметром резьбы 6,5 мм, тела - 4,5 мм с длиной резьбовой части 16 и 32 мм предназначены для остеосинтеза мегаэпифизарных переломов…»
Приведение стандартного кортикального винта использовано для иллюстрации существующих наиболее распространенных винтов, применяемых в нынешней травматологической практике и используемых при накостном остеосинтезе различными пластинами. Недостаток этих винтов заключается в том, что их головки срываются в экстремальных ситуациях, а особенно при лечении переломов без наружной фиксации. Нередко при ослаблении костной ткани от длительного бездействия, винты вырываются. Известен винт по патенту №2138222 RU «ВИНТ ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА» Грачев В.Ю., Тихонов В.Н., 1999 г.
«Изобретение относится к медицине, а именно к хирургическим способам и инструментам для проведения ортопедо-травматологических операций, преимущественно в условиях регионального остеопороза (рыхлой разреженной кости у длительно обездвиженных пожилых людей). Винт для остеосинтеза состоит из резьбовой части, шейки и головки. Резьбовая часть, начинающаяся с торца винта, выполнена с наружным диаметром 3,5 мм, внутренним диаметром 3 мм, шагом резьбы 2,5 мм, специальным профилем витков с передним углом, составляющим 5°, и задним углом профиля витков, составляющим 25°, переходящих во внутренний диаметр резьбы радиусом R 0,8 мм и во внутренний диаметр резьбы радиусом R 1,2 мм соответственно, с радиусом R 0,1 мм при вершине профиля R 0,1 мм. Резьбовая часть отделена от полусферической головки с внутренним шестигранным отверстием под ключ, шейкой винта с диаметром 4,5 мм и длиной 3,4 мм. Технический результат изобретения - обеспечение создания такой технологической конструкции винта, которая позволит атравматично вводить винт в просверленное отверстие без специального метчика, а также обеспечение компрессии между пластиной и костью без применения сверл двух диаметров и точной и устойчивой фиксации отломков костей в условиях peгионального остеопороза».
Он является образцом винтов для фиксации пластин при остеосинтезе переломов костей с параметрами, отвечающими фиксирующим свойствам для остеопорозной кости. Однако он подвержен всем воздействиям, приводящим к срывам головки винта или самопроизвольному извлечению винта до сращения кости. Главный же недостаток заключается в опасности разрушения резьбовых витков в кости из-за возникающей силы сжатия между пластиной и костью, развиваемой винтом, имеющим разные шаги резьбовых витков на головке и теле винта (на теле винта шаг резьбы шире, чем на головке).
Еще вариант защиты срыва головки, но уже с помощью реконструкции пластины. Патент 2300898 (RU), (2007) «устройство для накостного остеосинтеза» Кавалерский Г.М. и др. «В этих условиях сравнительно часто наблюдаются случаи разрушения имплантатов. В числе таких случаев отмечается срезание головок шурупов в месте контакта пластины с костью.
Задачей изобретения является создание пластины для накостного остеосинтеза, лишенной недостатков пластины, принятой за ближайший аналог.
6
2
Решение достигается созданием галтели определенного радиуса в отверстиях пластины в месте выхода их в сторону кости. Передача усилий с отломка на имплантат происходит следующим образом. Кость сначала передает усилие на шуруп. Так как модуль упругости кости существенно ниже, чем у металла, контактные напряжения за счет этого выравниваются (с высоконагруженных участков кость передает на менее нагруженные и пиков напряжения не возникает). Совсем другая картина наблюдается там, где шуруп передает воспринятые усилия на пластину. Здесь имеется равенство модулей упругости, и они очень высоки (у хирургической стали 2·10 Кгс/см). В свою очередь, это приводит к тому, что даже при очень высоких нагрузках площадь контакта с краем отверстия остается практически точечной. В этом месте возникает пик напряжения. Эту картину дополнительно усиливает очень малый, но ненулевой поворот шурупа в кости под нагрузкой (за счет меньшего модуля упругости кости). Шуруп попадает в условия, которые возникают, например, при резке металла на гильотинных ножницах, которыми легко удается разрезать пластины даже из 10-миллиметровой стали, при этом края пластины практически не сминаются - напряжения локализуются в зоне непосредственно места реза. С другой стороны, все знают, как трудно разрезать даже тонкую жесть тупыми ножницами. Здесь напряжения распределяются на большую площадь и пик напряжения отсутствует. В нашем случае делу может помочь галтель (закругление) определенного радиуса на внутренних (к кости) краях отверстия. Этот радиус должен лежать в достаточно узких пределах, так как существенно увеличивать его нельзя - место контакта будет лежать в глубине пластины, что приведет к появлению дополнительной нагрузки - к срезывающему усилию добавятся напряжения от изгибающего момента. Поэтому радиус закругления галтели должен быть минимальным, но в то же время достаточным для существенного снижения пиковых нагрузок. Наши расчеты показывают, что он зависит от диаметра используемых шурупов и должен лежать в пределах от 0,05 до 0,25 диаметра шурупа».
Предложенный вариант улучшения положения фиксации и удержания накостной пластины вряд ли обеспечит устойчивое положение пластины и сможет удержать головку винта от срыва или его вырывания из кости в экстремальных условиях. В особенности важно отметить увеличивающуюся свободу взаимоотношений края отверстия пластины с резьбовой частью винта, что и приведет к срезанию головки при параллельном продвижении пластины.
Известно устройство для кортикального остеосинтеза переломов шейки бедра и вертельной области (см. пат. РФ N 2012274, А61В 17/58, Войтович А.В. и др. публ. 1994), «содержащее шуруп с конической резьбовой частью и шестигранной головкой, диафизарную накладку и элемент фиксации шурупа к диафизарной накладке. Кроме этого резьба шурупа выполнена трапецеидальной с шагом 4 мм, глубинной нарезки 2 мм, шириной основания трапеции, обращенного наружу, 1 мм и с углом наклона одной из боковых сторон к этому основанию 75°, заострение на конце шурупа выполнено под углом 60°, а головка шурупа выполнена с пазом под направляющую спицу и с осевым резьбовым отверстием под элемент фиксации шурупа к диафизарной накладке».
Недостатком этого устройства является его низкая прочность при остеосинтезе из-за глубины резьбы, большого шага резьбы и формы нарезки, которая не позволяет использовать устройство для остеосинтеза голени, бедра, испытывающих значительно большую нагрузку, чем шейка бедра, тем более использование в условиях остеопороза.
Таким образом, предлагаемые варианты не обеспечивают надежной фиксации головки винта и удержания самого винта при использовании остеосинтеза без внешней фиксации оперированной конечности с применением накостных имплантов.
Наиболее близким аналогом является Устройство для накостного блокируемого остеосинтеза диафизарных переломов трубчатых костей. Положительное решение по заявке на патент №2013111374/14 (016747), авторов Казарезова М.В. и др.
«Устройство для накостного блокируемого остеосинтеза диафизарных переломов трубчатых костей, включающее пластину, отличающееся тем, что пластина изогнута поперечно с радиусом изгиба, равным ширине пластины, и имеет заостренные продольные края, а посередине на вершине поперечного изгиба с обоих концов - крайние отверстия с цилиндрической резьбой, проведенные с наклоном к центру пластины верхнее - книзу, а нижнее кверху, под углом 30 градусов и вдоль пластины, по вершине изгиба с обоих концов имеются винтовые отверстия с винтовой нарезкой, разъединенные сплошным телом пластины на 1/4 ее длины, выполненные под углом с наклоном 20 градусов, меняющимся поочередно, в стороны от оси кости на всем протяжении, находящиеся на расстоянии друг от друга, равном диаметру головки винта, с числом зависимым от длины пластины для введения фиксирующего винта с головкой, на которой имеется цилиндрическая резьба с недорезанным верхним витком, совпадающая с резьбой отверстия пластины, равной диаметру головки винта для ввинчивания ее в пластину».
Недостатки предложенного устройства, в частности, надежности фиксирующих пластину винтов. Головка винта погружается до уровня нижнего края пластины, где начинается резьба, то есть резьбовой ствол винта, значительно меньшего диаметра головки - место наименьшего сопротивления. При выборе пластины с прочностными данными для фиксации конкретного перелома, не всегда и полностью учитываются прочностные свойства винта, в результате происходит срыв их головок при продольных микродвижениях. Головки просто срезаются краем отверстия пластины на границе перехода на винтовую, стволовую часть винта.
Задачей заявляемого изобретения является увеличение крепежных и фиксирующих пластину свойств винтов для пластины каждого конкретного сегмента поврежденной конечности с целью предотвращения срыва головки винта и повышения качества оперативного лечения больных с переломами трубчатых костей при использовании накостного остеосинтеза.
Поставленная задача решается тем, что способ блокируемого накостного остеосинтеза включает использование накостной пластины, имеющей форму и длину, соответствующую сегменту поврежденной кости, и фиксацию ее к кости винтами с новыми конструктивными и крепежными свойствами, причем количество их соответствует длине рычага ее крепления.
Предварительный вариант формулы предлагаемого способа и устройства.
Способ защиты головок винтов от срыва при накостном остеосинтезе и устройство для его предупреждения, при котором подбирают пластину с параметрами, необходимыми для синтезирования костных отломков в зависимости от диаметра поврежденной кости, полученного на рентгенограмме, с подбором винтов, соответствующих толщине пластины и диаметру кости, для предотвращения срыва головки винта и винтовой нарезки кости, под оба края пластины подготовленной для синтеза и уложенной на сломанной кости, подкладывают клеммы (щупы) толщиной, равной длине головки винта, просверливают каналы через отверстия пластины в синтезируемой кости, вводят винты до контакта головки с пластиной и ввинчивают далее; пластина благодаря разнице шага винтов начинает приближаться к кости, тогда клеммы (щупы), разъединяющие пластину с костью, удаляют, а введение винта в пластину и кость продолжают, в результате головка винта проходит пластину, заходя за внутренний край ее на два витка головки, и упирается в кортикальный слой кости под пластиной, обеспечивая прочность от срыва из-за большего диаметра, что повышает ее фиксирующие свойства и предотвращает срыв головки винта.
Устройство для предупреждения и защиты от срыва головок винтов при накостном остеосинтезе заключается в особой форме винта длиной, равной сумме диаметра кости, толщины пластины, одного миллиметра шляпки и одного миллиметра зазора между пластиной и синтезируемой костью, с шагом цилиндрического винта головки, в три раза меньшим шага резьбы ствола винта; головка которого диаметром больше винта на 1,5-2 мм, с цилиндрической нарезкой и шестигранником для отвертки и щупа, внедряемого между пластиной и костью при фиксации пластины, для выравнивания соответствия винтовой нарезки головки винта с нарезкой ствола костной резьбы во время введения винта для фиксации накостной пластины.
Технический результат
Технический результат заявляемого изобретения заключается в решении поставленной ранее задачи и состоит из подбора пластины соответственно диаметру кости и длине винта, равной сумме толщины пластины, диаметра кости и двум миллиметрам, отнесенным за счет толщины шляпки винта и зазора между пластиной и синтезируемой костью. К примеру, диаметр кости равен 38 мм, к нему по расчетам предусмотрена пластина толщиной 5 мм, добавляют по 1 мм на шляпку головки винта и зазор между пластиной и кортикальным слоем кости, в общей сложности длина заготовки винта равна 45 мм, а головки винта 7 мм; при этом шаг резьбы винта головки равен 0,5 мм, шаг резьбы ствола винта равен 1,5 мм, диаметр головки винта равен 6 мм, с диаметром винта 4,5 мм; при этом известно, что при ввинчивании винта одновременно в пластину и в кость при разнице шага происходит срыв резьбы в костном канале, для предотвращения которого подкладывают под оба края пластины щуп высотой с головку винта, который удаляют при начале ввинчивания головки винта в пластину, которое продолжают до погружения головки винта до шляпки, подтверждающее прохождение ее винтовой нарезки через всю толщу пластины.
Заявляемое устройство для предотвращения срыва головки винта при накостном остеосинтезе заключается в особой форме винта, головка которого диаметром больше ствола винта с шестигранником для отвертки, а по длине составляет диаметр синтезируемой кости, толщину пластины, один миллиметр шляпки и один миллиметр зазора между пластиной и синтезируемой костью, с шагом цилиндрического винта, в три раза меньшим шага резьбы ствола винта, и щупе, вкладываемом между пластиной и костью для выравнивания соответствия винтовой нарезки головки винта с нарезкой ствола костной резьбы во время ввинчивания винта для фиксации накостной пластины.
Совокупность признаков выполнения заявляемого в данной заявке способа позволяет до минимума свести осложнения, связанные с использованием накостного остеосинтеза. Предложенные пластины и винты могут выпускаться отечественной промышленностью и могут быть доступны для широкого круга травматологов-ортопедов.
Заявляемое устройство иллюстрируется с помощью чертежей, на которых изображены все детали устройства для накостного остеосинтеза. На чертеже позициями 1-5 обозначено «Устройство для защиты головок винтов от срыва при накостном остеосинтезе»
Фиг. 1. Вид пластины сверху.
Фиг. 2. Схема подготовки проводников для сверления отверстия в кости.
Фиг. 3. Винт, обеспечивающий надежность фиксации пластины.
Фиг. 4. Пластина в поперечном разрезе на уровне введения винта.
Фиг. 5. Положение введенных винтов в кость после остеосинтеза.
Способ защиты головок винтов от срыва при накостном остеосинтезе и устройство для его осуществления используют следующим образом. При диагностике перелома травмированной кости выполняют рентгенографию поврежденного сегмента. Измеряют по рентгенограмме диаметр сломанной кости. Подбирают пластину соответственно диаметру кости, то есть ширину ее наполовину диаметра кости, а длину ее и число винтов соответственно расчетам базирующимся также на диаметре кости, и подбирают щуп толщиной, равной длине резьбовой части головки винта. Укладывают больного на операционный стол. Через проксимальный и дистальный отделы поврежденной кости сегмента проводят спицы Киршнера с фиксацией к ним полуколец аппарата Илизарова, соединяют их тремя винтовыми стержнями и дают дистракцию до коррекции положения костных отломков и их репозиции, осуществляют доступ к поврежденной кости с помощью стандартного разреза длиной, необходимой для манипуляций соединения костных отломков и укладывания предполагаемой пластины. Последнюю укладывают над линией перелома. С обоих краев пластины подкладывают щупы толщиной, равной высоте резьбовой части головки винта. Через отверстия прижатой пластины (фиг. 1) с помощью проводников (фиг. 3) сверлят отверстия через оба кортикальных слоя кости и ввинчивают винты (фиг. 3) до начала ввинчивания головки винта в пластину, которая начинает прижиматься к кости, тогда удаляют щупы и винты завинчивают полностью до погружения головки и прижатия шляпки винта (фиг. 4).
На фиг. 5 показано введение винтов в пластину и кость и их расположение после остеосинтеза. Ушивают операционную рану, удаляют дистракционный аппарат. Оперированную ногу укладывают на шину Беллера.