УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ БЕДРЕННОЙ КОСТИ ПРИ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИИ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
DEVICE FOR FEMORAL BONE FIXATION DURING HIP REPLACEMENT

Изобретение касается устройства для фиксации бедренной кости при эндопротезировании тазобедренного сустава согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Во время операции по миниинвазивному эндопротезированию тазобедренного сустава с передним доступом головку бедра отделяют и удаляют. После отделения головки бедра необходимо застабилизировать и зафиксировать оставшуюся бедренную кость, чтобы предотвратить опускание бедра под действием собственного веса ноги. Далее необходимо позаботиться о том, чтобы оперирующий хирург постоянно имел оптимальный доступ к бедренной кости. Для этого бедренную кость нужно немного приподнимать.
Приведенные выше мероприятия осуществляются в уровне техники следующим образом. Сначала предусматривается поддержание бедренной кости без вспомогательных средств, специально для этого предназначенных. В таком случае хирург или его ассистент при необходимости вручную приподнимают бедренную кость.
Обычно в качестве технического вспомогательного средства применяется мягкий валик, который помещают под бедро, чтобы косвенно поддержать бедренную кость. Возможно также непрямое поддержание с помощью пригодной для этого опоры, располагаемой под ягодицами.
Из уровня техники известны также устройства, которые позволяют непосредственно поддерживать кость с помощью специально для этого предназначенного держателя для бедренной кости. Такое устройство раскрыто, например, в US 7824353 B2. Это известное устройство содержит держатель для бедренной кости с изогнутой крюковой частью и штангой, связанной с этой крюковой частью. Штанга помещена на удлиненном кронштейне, который в свою очередь смонтирован на вертикальной стойке с возможностью поворота вокруг ее продольной оси. Стойка связана с исполнительным устройством, которое позволяет перемещать стойку, а тем самым и кронштейн с размещенным на нем держателем для бедренной кости в вертикальном направлении. Это движение происходит в плоскости регулирования, которая проходит перпендикулярно лежачей поверхности операционного стола и параллельно его продольному направлению. Для реализации этого движения исполнительное устройство имеет поворотную штангу, которая лежит в плоскости регулирования и приводится в действие, например, с помощью кривошипной рукоятки, чтобы прямолинейно перемещать держатель для бедренной кости в вертикальном направлении.
Раскрытое в US 7824353 B2 техническое решение, предусматривающее перемещение держателя для бедренной кости в плоскости регулирования, является сравнительно затратным. Так, в частности, затруднительно приводить в движение кривошипной рукояткой поворотную штангу, лежащую в плоскости регулирования, чтобы перемещать в плоскости регулирования держатель для бедренной кости. Прямолинейное движение держателя для бедренной кости в плоскости регулирования тоже не всегда подходит для того, чтобы необходимым образом застабилизировать тазобедренный сустав.
Задача данного изобретения заключается в том, чтобы предназначенное для фиксирования тазобедренного сустава устройство рассмотренного вначале типа усовершенствовать таким образом, чтобы оно было простым в обращении, в частности в отношении регулирования положения держателя для бедренной кости.
Данное изобретение решает эту задачу посредством устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации охарактеризованы в зависимых пунктах формулы.
Устройство согласно изобретению характеризуется тем, что исполнительное устройство имеет ось вращения, которая лежит перпендикулярно плоскости регулирования и вокруг которой с помощью привода может поворачиваться крепежное устройство, в котором размещена стойка рычажного механизма, чтобы эту стойку поворачивать в плоскости регулирования. При этом под плоскостью регулирования понимается вертикальная плоскость, проходящая перпендикулярно лежачей поверхности операционного стола и параллельно его продольному направлению. В соответствии с этим упомянутая выше ось вращения проходит горизонтально и поперек лежачей поверхности операционного стола.
Поскольку данное изобретение предусматривает поворотное движение держателя для бедренной кости, то последний можно особенно просто поднимать и опускать, и при этом, например, работа ножных секций, и так предусмотренных в операционном столе, используется для поворота держателя для бедренной кости. Обычно операционный стол располагает исполнительным устройством, выполненным с возможностью поворота ножной секции в вертикальном направлении. Такое исполнительное устройство имеет, например, присоединительный участок, пригодный для размещения ножной секции, и/или профилированную шину, а также приводной двигатель, который поворачивает это профилированную шину относительно оси вращения. Поскольку при миниинвазивном эндопротезировании тазобедренного сустава ножные секции не используются, то такое исполнительное устройство с моторным приводом согласно изобретению может теперь использоваться для того, чтобы смонтировать держатель для бедренной кости, например, на профилированной шине и, тем самым, сделать возможным его поворотное движение в плоскости регулирования. Это существенно облегчает для оператора манипулирование устройством. Это дает также и существенную экономическую выгоду, поскольку уже имеющееся исполнительное устройство с моторным приводом может быть использовано для перемещения держателя для бедренной кости требуемым образом.
Предпочтительно крюковая часть держателя для бедренной кости имеет прямой участок, перпендикулярно отходящий от штанги, и примыкающий к этому прямому участку по существу S-образный участок с концевым элементом, образующим опорную поверхность для фиксируемой бедренной кости. Вершина этого концевого элемента предпочтительно скруглена, чтобы предотвратить повреждение прилегающих к нему тканей.
В одном предпочтительном варианте осуществления концевой элемент S-образного участка на своей нижней стороне имеет по меньшей мере одну насечку, в которую может упираться операционный инструмент. Предпочтительно предусмотреть несколько таких насечек, в которые могут упираться, например, так называемые крючки Хоманна или подобные ранорасширители. Благодаря опоре таких инструментов на концевом элементе минимизируется опасность повреждения мягких тканей и костей.
Предпочтительно штанга, прямой участок крюковой части и примыкающая к прямому участку часть S-образного участка лежат в одной плоскости, тогда как концевой элемент S-образного участка изогнут в направлении, обращенном из этой плоскости. Такая форма держателя для бедренной кости делает возможной особенно стабильную установку на кости между большим и малым вертелами. При этом само собой разумеется, что для обработки правой и левой бедренных костей нужны два варианта держателя для бедренной кости, имеющих зеркальное выполнение.
Предпочтительно изогнутый концевой элемент S-образного участка имеет выемку на своей стороне, обращенной в указанном направлении. Эта выемка находится, таким образом, на внутреннем радиусе концевого элемента и предназначена для того, чтобы препятствовать контактированию с мягкими тканями в области поверхности прилегания концевого элемента.
Предпочтительно крюковая часть держателя для бедренной кости выполнена из профиля, имеющего плоскую форму поперечного сечения. Такая плоская форма поперечного сечения ведет к тому, что крюковая часть получается пружинящей, благодаря чему амортизируются повышенные усилия натяжения, действующие на кость.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения плоское поперечное сечение профиля в зоне концевого элемента повернуто относительно плоского поперечного сечения профиля в зоне остальной крюковой части на угол, составляющий от 10° до 30°. Это означает, что концевой элемент на вышеуказанный угол повернут относительно горизонтали. Такая повернутая или, соответственно, скошенная форма допускает угловые отклонения кости бедра вследствие опускания ноги. Она позволяет также перемещать тазобедренный сустав предпочтительно с использованием функции ножной секции операционного стола с приведением конечности к средней линии тела и отведением от нее. Кроме того, такая форма способствует тому, что бедренная кость всегда имеет оптимальную поверхность прилегания на концевом элементе держателя для бедренной кости.
Крюковая часть выполнена пружинящей, тогда как штанга держателя для бедренной кости предпочтительно является жестким на изгиб. Как крюковая часть, так и штанга держателя для бедренной кости выполнены, например, из высококачественной стали.
Предпочтительно держатель имеет по меньшей мере одну втулку для приема стойки рычажного механизма с геометрическим замыканием. Стойка, таким образом, может просто вставляться в эту втулку для закрепления рычажного механизма на держателе. Если предусмотреть несколько таких втулок, то рычажный механизм можно вставлять в эти втулки по выбору, чтобы позиционировать его требуемым образом.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения эти втулка и стойка имеют соответствующие друг другу многоугольные поперечные сечения, имеющие симметрию такого рода, чтобы стойка могла входить во втулку по меньшей мере в двух различно направленных положениях. В этом варианте осуществления стойка имеет, кроме того, два прямых участка, смещенных параллельно друг другу, которые соединены друг с другом посредством изогнутого под углом переходного элемента. Тем самым можно, например, тот участок стойки, на котором размещен кронштейн рычажного механизма, подводить ближе к лежащему на операционном столе пациенту или дальше отводить от него. Если втулка и стойка имеют, например, прямоугольное поперечное сечение, то стойку можно вставлять во втулку по меньшей мере в двух различно ориентированных положениях, которые повернуты относительно оси стойки на 180°. В зависимости от конкретного выбранного положения тот параллельно смещенный участок стойки, на котором смонтирован кронштейн, находится на большем или меньшем расстоянии от пациента.
Предпочтительно кронштейн связан со стойкой с возможностью поворота относительно ее продольной оси. Такое поворотное присоединение кронштейна может быть достигнуто, например, благодаря тому, что кронштейн имеет первую контактную поверхность, а стойка имеет вторую контактную поверхность, обращенную к этой первой контактной поверхности, и обе контактные поверхности приводятся в прилегание друг к другу посредством соответствующего исполнительного элемента, например, винта с рукояткой, чтобы заблокировать поворот кронштейна. В качестве контактных поверхностей могут использоваться, например, зубчатые поверхности, которые прижимаются друг другу путем затягивания винта с рукояткой.
В одном предпочтительном варианте осуществления штанга имеет профилированный концевой участок, например, в виде шейки соответствующей формы. Базирующий элемент кронштейна в этом варианте осуществления образован продольным пазом, в который этот профилированный концевой участок штанги может быть вставлен с геометрическим замыканием. Такое выполнение профилированного концевого участка штанги делает возможным его введение в паз с определенным угловым отклонением для того, чтобы закрепить штангу держателя для бедренной кости на кронштейне. Преимущество этого выполнения заключается в том, что концевой участок штанги не имеет специального профиля, например, четырехгранного, который необходимо точно ориентировать относительно ответной детали (здесь паза), чтобы его вообще можно было ввести в эту ответную деталь. Штанга крючка для тазобедренного сустава может быть, тем самым, очень простым образом закреплена на кронштейне с допущением определенных угловых отклонений. Это существенно облегчает манипуляции в процессе операции.
В одном особом варианте осуществления кронштейн предпочтительно выполнен по меньшей мере из двух частей, причем одна часть может телескопически двигаться относительно другой части для регулирования длины кронштейна. Возможность регулирования длины кронштейна еще больше упрощает требуемое позиционирование держателя для бедренной кости.
Чтобы зафиксировать установленную длину, предпочтительно одна из двух частей кронштейна имеет фиксирующий выступ, а другая часть имеет несколько фиксирующих отверстий для приема этого фиксирующего выступа.
Далее изобретение поясняется более подробно с привлечением чертежей. На них показано следующее:
фиг. 1 - вид сбоку помещенного на операционный стол устройства, представляющего собой один вариант осуществления данного изобретения;
фиг. 2 - вид снизу держателя для бедренной кости;
фиг. 3 - вид сбоку держателя для бедренной кости;
фиг. 4 - вид спереди в разрезе держателя для бедренной кости;
фиг. 5 - вид сверху держателя для бедренной кости;
фиг. 6 - вид сбоку рычажного механизма, образованного из стойки и кронштейна;
фиг. 7 - вид сбоку, на котором показан размещенный на кронштейне держатель для бедренной кости;
фиг. 8 - другой вид, частично в разрезе, на котором показан помещенный на базирующий элемент кронштейна держатель для бедренной кости;
фиг. 9 - вид сверху, на котором показана одна часть помещенного на базирующий элемент кронштейна держателя для бедренной кости;
фиг. 10 - вид в изометрии крепежного устройства, к которому может быть прикреплен рычажный механизм;
фиг. 11 - вид этого крепежного устройства в разрезе;
фиг. 12 - вид сбоку частично в разрезе видоизмененного варианта выполнения кронштейна; и
фиг. 13 - вид снизу кронштейна по фиг. 12.
На фиг. 1 показан в качестве примера вид сбоку устройства 10 согласно изобретению. Это устройство 10 предназначено для того, чтобы во время операции по миниинвазивному эндопротезированию тазобедренного сустава поддерживать не показанный здесь тазобедренный сустав. Оно смонтировано на операционном столе 12, на котором располагается оперируемый пациент. На фиг. 1 показан также опорный валик 14, который помещен на опорной поверхности 16 операционного стола 12.
Устройство 10 содержит рассмотренный ниже более подробно держатель для бедренной кости 18 и рычажный механизм 20, образованный из стойки 22 и кронштейна 24. Кронштейн 24 снабжен базирующим элементом 26, на котором размещен держатель для бедренной кости 18.
Устройство 10 содержит также смонтированное на боковой поверхности операционного стола 12 исполнительное устройство 28, служащее для того, чтобы поворачивать рычажный механизм 20 в вертикальной плоскости регулирования. На фиг. 1 показаны два поворотных положения рычажного механизма 20, одно из которых указано штрих-пунктирной линией. Плоскость регулирования, в которой рычажный механизм 20, как показано стрелкой на фиг. 1, поворачивается посредством исполнительного устройства 28, проходит перпендикулярно лежачей поверхности 16 операционного стола 12 и параллельно его продольному направлению. Плоскость регулирования лежит, таким образом, параллельно плоскости чертежа фиг. 1.
Устройство 10 имеет соединяемое с исполнительным устройством 28 крепежное устройство 30, к которому крепится рычажный механизм 20. Исполнительное устройство 28 содержит приводной двигатель 32, служащий для того, чтобы поворачивать крепежное устройство 30 вокруг горизонтальной оси 34 вращения, которая проходит перпендикулярно вышеупомянутой плоскости регулирования. Приводной двигатель 32 в данном примере осуществления может использоваться также и для того, чтобы поворачивать не показанную ножную секцию в плоскости регулирования.
Ниже с учетом, в частности, фиг. 2-5 более подробно описывается держатель 18 для бедренной кости.
Держатель 18 для бедренной кости, что лучше всего видно на фиг. 3, образован из крюковой части 36 и штанги 38. Крюковая часть 36 по всей длине имеет плоскую форму профиля и, тем самым, выполнена пружинящей. Штанга 38, напротив, имеет круглое поперечное сечение. Она, таким образом, выполнена жесткой на изгиб.
Крюковая часть 36 имеет отходящий от штанги 38 под прямым углом прямой участок 40, который переходит в по существу S-образно изогнутый участок 42. На свободном конце этого S-образного участка 42 находится скругленный концевой элемент 44, предназначенный для того, чтобы прилегать к бедренной кости между большим и малым вертелами. Концевой элемент 44 имеет скругленную вершину 45 без острых кромок. Тем самым, его можно вводить в рану, не вызывая повреждения контактирующих с ним тканей.
Как показано на виде снизу по фиг. 2, виде спереди в разрезе по фиг. 4 и виде сверху по фиг. 5, держатель 18 для бедренной кости по существу имеет такую форму, что он лежит по существу в одной плоскости, за исключением концевого элемента 44. Эта плоскость на фиг. 2, 4 и 5 расположена перпендикулярно плоскости чертежа и обозначена там позицией 47. Концевой элемент 44, напротив, изогнут в направлении, идущем от этой плоскости 47. Это можно видеть, в частности, на фиг. 2 и 5.
Для этого имеющий в сечении плоскую форму профиль крюковой части 36 в области концевого элемента 44 повернут на определенный угол относительно имеющего плоскую форму профиля в области остальной крюковой части. Этот поворот показан на фиг. 4 посредством поперечного сечения, обозначенного линией 46 и проходящего с наклоном под заданным углом относительно горизонтали. В данном примере осуществления этот угол наклона составляет около 25°. Верхняя сторона концевого элемента 44 образует, таким образом, скошенную поверхность прилегания, которая позволяет опускать вытянутую ногу пациента под изменяемым углом относительно горизонтали (например, между -10° и -30°) и при этом создавать оптимально поддерживающую опору для тазобедренного сустава.
Вертикальный в значительной мере участок крюковой части 36, лежащий между концевым элементом 44 и прямым участком 40, среди прочего выполняет функцию защиты мягких тканей пациента от контакта с инструментами. Этому способствует плоская форма сечения крюковой части 36.
Как показано на фиг. 2, концевой элемент 44 крюковой части 36 на своей нижней стороне имеет несколько насечек 48, 50 и 52. В эти насечки 48, 50, 52 могут упираться операционные инструменты, например, крючки Хоманна или ранорасширители. За счет такой опоры предотвращаются повреждения мягких тканей и костей.
Как можно видеть, в частности, на фиг. 2 и 5, изогнутый концевой элемент 44 крюковой части 36 на обращенной в направлении изгиба стороне (на фиг. 2 слева вверху, а на фиг. 5 слева внизу) имеет выемку 54, предназначенную для того, чтобы предотвращать контакт с мягкими тканями в области поверхности прилегания.
Как лучше всего видно на фиг. 3 и 4, штанга 38 в области ее свободного конца имеет опорную пластину 56, служащую для того, чтобы опираться на базирующий элемент 26 рычажного механизма 20 (см. фиг. 7). Кроме того, свободный конец штанги 38 выполнен как профилированный концевой элемент 58, т. е. как концевой элемент, имеющий выпуклую или скошенную форму. Функция этого выполненного в форме профилированной шейки концевого элемента 58 наглядно показана на фиг. 7 и 8.
На фиг. 7 и 8 показан держатель 18 для бедренной кости в положении, когда он вставлен в базирующий элемент 26 рычажного механизма 20. Снабженный базирующим элементом 26 рычажный механизм 20 еще раз отдельно показан на фиг. 6. Как видно на этом чертеже, базирующий элемент 26 находится на свободном конце кронштейна 24 рычажного механизма 20.
Как показано на фиг. 9, базирующий элемент 26 образован продольным пазом 60, который имеет две противолежащие друг другу поверхности 62 и 64 прилегания (см. также фиг. 8). Профилированное выполнение концевого элемента 58 позволяет оператору вводить в паз 60 штангу 38, которая одновременно служит рукояткой, с допустимыми угловыми отклонениями относительно заданного направления ввода. Эта ситуация наглядно показана, в частности, на фиг. 7 и 8, на которых упомянутое заданное направление ввода обозначено как R, а допустимое угловое отклонение от него обозначено как W. В отличие, например, от четырехгранника концевой элемент 58 не представляет собой какой-то специальный профиль, который нужно с точной подгонкой ориентировать относительно паза 60, чтобы его вообще можно было ввести в этот паз 60. Более того, такое профилирование концевого элемента 58 делает возможной его опору на поверхности 62 и 64 прилегания паза 60 в разных точках, когда он вводится в этот паз 60. Благодаря этому реализуется представленный на фиг. 7 и 8 угловой диапазон W, внутри которого штанга 38 при ее введении в паз 60 может быть ориентирована без настолько сильного перекоса, что ввод концевого элемента 58 в паз 60 станет невозможен.
Когда концевой элемент 58 полностью помещен в паз 60, он прилегает к поверхностям 62 и 64 прилегания. Кроме того, в этом положении опорная пластина 56 прилегает к верхней стороне паза 60. За счет этого поддерживающего усилия концевой элемент 58 во введенном состоянии надежно фиксируется в пазу 60. Как показано на фиг. 9 двойной стрелкой, штанга 38 держателя для бедренной кости 18 может быть просто и надежно вставлена в любом месте вдоль паза 60.
Как показано на фиг. 6, кронштейн 24 смонтирован на стойке 22 с возможностью поворота относительно вертикальной оси D вращения. Связанные между собой части кронштейна 24 и стойки 22 при этом снабжены соответствующими зубчатыми поверхностями 66 и 68, которые могут прижиматься друг другу посредством винта 70 с рукояткой, чтобы заблокировать вращение кронштейна 24 вокруг вертикальной оси D. Кронштейн 24 может быть, тем самым, зафиксирован в любом положении поворота.
Представленный на фиг. 6 вариант осуществления предоставляет возможность при необходимости повернуть кронштейн 24 в сторону от пациента, чтобы получить лучший доступ к тазобедренному суставу.
На фиг. 10 и 11 более ясно представлено крепежное устройство 30, предусмотренное в устройстве 10.
Это крепежное устройство 30 имеет корпус 72, который в поперечном сечении имеет по существу Г-образную форму. На корпусе 72 находятся два когтеобразных выступа 74 и 76, которые взаимодействуют с зажимным элементом 78. Зажимной элемент 78 установлен на опорной оси 80 и в открытом положении предварительно поджат посредством пружины 82 сжатия, которая опирается на корпус 72 и плечо зажимного элемента 78. В таком открытом положении когтеобразные выступы 74 и 76 с одной стороны и зажимной элемент 78 с другой стороны находятся друг от друга на максимальном расстоянии по вертикали.
В корпус 72 сверху ввинчен винт 84 с рукояткой, свободный конец 86 которого давит на зажимной элемент 78. Когда винт 84 с рукояткой затягивается, зажимной элемент 78 поворачивается относительно опорной оси 80 на фиг. 11 по часовой стрелке.
Корпус 72 посредством обоих когтеобразных выступов 74, 76 и зажимного элемента 78 зажимается на профилированной шине 88, которая смонтирована на исполнительном устройстве 28. Для этого корпус 72 в положении, при котором выступы 74, 76 и зажимной элемент 78 находятся друг от друга на максимальном расстоянии по вертикали, насаживается на профилированную шину 88 таким образом, что она оказывается в пространстве между выступами 74, 76 и зажимным элементом 78. Затем винт 84 с рукояткой затягивается, чтобы повернуть зажимной элемент 78 относительно опорной оси 80 с преодолением усилия предварительного натяжения, созданного пружиной 82 сжатия. Благодаря этому профилированная шина 88 зажимается между выступами 74, 76 и зажимным элементом 78. При этом корпус 72 в четырех точках прилегает к профилированной шине 88, а именно обоими выступами 74, 76 и расположенными ниже этих выступов 74, 76 торцевыми поверхностями корпуса.
Корпус 72 на своих обращенных друг от друга боковых поверхностях имеет две втулки 90 и 92. Втулки 90, 92 имеют по сквозному отверстию 94, 96, имеющему прямоугольное поперечное сечение. Отверстия 94 и 96 предназначены для приема свободного конца 98 стойки 22 (фиг. 6). Этот свободный конец 98 стойки 22 выполнен в виде четырехгранника в соответствии с формой поперечного сечения каждого из отверстий 94, 96. Таким образом, он может быть вставлен в каждое из отверстий 94 и 96 с геометрическим замыканием. Для фиксирования в соответствующем отверстии 94, 96 свободный конец 98 стойки 22 имеет, например, предохранительный штифт, который на чертежах не показан.
За счет формы отверстий 94, 96 и концевого элемента 98 последний может быть введен в соответствующее отверстие 94, 96 под разными направлениями. Это может быть использовано для того, чтобы увеличить или уменьшить расстояние от пациента до показанной на фиг. 6 оси D вращения, относительно которой может поворачиваться кронштейн 24. Для этого стойка 22 выполнена из двух прямых участков 100, 102, смещенных параллельно друг другу, и изогнутого под углом переходного элемента 104, который соединяет друг с другом эти смещенные друг относительно друга участка 100, 102 стойки. В зависимости от направления концевого элемента 98 внутри соответствующей втулки 94 или 96 участок 102 стойки, через который проходит ось D вращения, может быть подвинут ближе к пациенту или отведен от него.
На фиг. 12 и 13 представлен видоизмененный вариант кронштейна рычажного механизма 20, обозначенный там позицией 24'. Кронштейн 24' выполнен из первой части 108 и второй части 110, установленной в первой части 108 с возможностью телескопического перемещения, как это показано на фиг. 12 двойной стрелкой. За счет того, что вторая часть 110 вытягивается из первой части 108 или вдвигается в нее, длину кронштейна 24' можно изменять.
Фиксирование установленной таким образом длины осуществляется за счет того, что выполненный на первой части 108, но не показанный на фиг. 12 и 13 фиксирующий выступ во время перемещения второй части 110 автоматически заскакивает в одно из нескольких фиксирующих отверстий 114, которые выполнены во второй части 110. Указанную фиксацию можно снова снять с помощью исполнительного элемента 114, взаимодействующего с фиксирующим выступом.
Представленный на фиг. 12 и 13 вариант осуществления характеризуется тем, что снятие фиксации и изменение длины кронштейна 24' можно выполнять одновременно одной рукой.