Устройство для предоперационного планирования реконструкции первого пальца кисти

Полезная модель относится к области медицинской техники, и применяется в травматологии и ортопедии для предоперационного планирования реконструкции первого пальца кисти.
При реконструкции первого пальца тем или иным методом чрезвычайно важным является точное определение функционально-выгодного положения вновь сформированного пальца с учетом функции сохранившихся пальцев и их культей, а также культи самого первого пальца. Неправильное определение длины и положения пальца в трех плоскостях приводит к необходимости выполнения многоэтапных корригирующих вмешательств на мягких тканях и костях восстановленного пальца, что удлиняет сроки лечения и достижения адекватного функционального результата.
Известна индивидуальная модель для предоперационного определения оптимальной величины и формы восстанавливаемого большого пальца, изготавливаемая методом 3D-печати перед пересадкой пальца со стопы на микрососудистых анастомозах. Это позволяет сократить время работы за счет предоставления цифровых и точных схем для выполнения операции (Lin Xu, Jia Tan, Pingou Wei, Xiang Luo, Haitao Tan, Chaitanya Shamsunder Mudgal. CLINICAL APPLICATION OF 3D PRINTING TECHNOLOGY FOR PREOPERATIVE PLANNING OF THUMB RECONSTRUCTION. Acta Ortop. Bras. Jul-Aug 2021; 29(4):211-218. doi: 10.1590/1413-785220212904235492.). Использование известной полезной модели также может оптимизировать функцию и внешний вид реконструированного большого пальца, минимизируя повреждение донорского участка (Cheng-Wu Zang, Jian-Lei Zhang, Ze-Zu Meng, Lin-Feng Liu, Wen-Zhi Zhang, Yong-Xiang Chen, Rui Cong. 3D Printing Technology in Planning Thumb Reconstructions with Second Toe Transplant. Orthop .Surg.. 2017 May;9(2):215-220. doi: 10.1111/os.12326. Epub 2017 Jun 9.).
Недостатки использования индивидуальной модели: возможность ее использования только при одном методе реконструкции первого пальца - пересадке пальцев стопы, а также применимость ее только при изолированном отсутствии первого пальца и интактности трехфаланговых пальцев, невозможность определения оптимальных углов фиксации и длины формируемого пальца при тяжелых деформациях сохранившихся пальцев и приводящих контрактурах первой пястной кости. При этом сам пациент активно не участвует в определении функционально-выгодного положения пальца и остаточного функционального потенциала кисти. Созданная модель является пассивной и не применима для предоперационного определения (прогнозирования) функциональных возможностей первого пальца после его реконструкции и способности восстановления схвата тяжело деформированной кисти.
В качестве прототипа выбрано устройство для определения величины удлинения культи первого пальца (Патент РФ № 84215). Устройство содержит ложемент для культи, к которому фиксируются три металлические шинки для удержания прокладок известной толщины, по количеству которых, при соприкосновении со здоровыми пальцами, рассчитывают оптимальные величины удлинения и силы схвата. Недостатки устройства: 1) может быть применено только для определения одного параметра - оптимальной длины первого пальца при наличии здоровых трехфаланговых пальцев; 2) может быть применено только при использовании одного метода реконструкции первого пальца, а именно дистракционного удлинения культи; 3) не позволяет определить оптимальные углы фиксации (функционально выгодное положение) сформированного пальца в трех плоскостях при наличии тяжелых деформаций трехфаланговых пальцев и приводящих контрактур первой пястной кости.
Задача - усовершенствование устройства.
Технический результат - определение размеров и функционально выгодного положения первого пальца кисти в трех плоскостях в зависимости от функциональных возможностей сохранившихся трехфаланговых пальцев и культи первого пальца на этапе предоперационного планирования реконструкции первого пальца кисти, восстановления схвата кисти.
Технический результат достигается тем, что устройство для предоперационного планирования реконструкции первого пальца кисти, содержащее ложемент для культи пальца в виде полугильзы, изготавливаемый индивидуально по форме культи первого пальца, изготавливают по данным компьютерной томографии с помощью 3D-печати, ложемент, выполнен в виде полугильзы с тремя ушками с прорезями, имеет шаровый палец для соединения с помощью сферического шарнира с втулкой, имеющей у проксимального конца в центре корпус шарнира со сферической выемкой, соответствующей шаровому пальцу, на дне сферической выемки корпуса шарнира выполнен открытый глухой паз полукруглого сечения, проходящий через центр выемки в перпендикулярной к шаровому пальцу плоскости, втулка имеет противоположные закрытые сквозные пазы прямоугольной формы, соединена с поршнем диаметром равным внутреннему диаметру втулки, имеющим сквозной закрытый паз квадратной формы, втулка и поршень зафиксированы в определенном положении штифтом квадратного сечения, на одном конце которого имеется цилиндрическая резьба с гайкой, а на другом - цилиндрическая головка, проведенным через пазы втулки и поршня, шаровой шарнир под определенным углом в трех плоскостях зафиксирован с помощью стопора.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическими материалами:
Фиг.1 - устройство в разобранном виде; Фиг.2 - общий вид устройства.
Устройство (Фиг.1-2) состоит из ложемента 1 в виде полугильзы, форма внутренней поверхности которого соответствует форме культи восстанавливаемого первого пальца. Ложемент содержит по проксимальному краю три ушка 2 прямоугольной формы со сквозными закрытыми прорезями, а также расположенный в центре шаровый палец 3. Ложемент соединен с помощью сферического шарнира с втулкой 4, имеющей у проксимального конца в области центра корпус шарнира 5 со сферической выемкой, соответствующей шаровому пальцу 3. На дне сферической выемки корпуса шарнира 5 имеется открытый глухой паз полукруглого сечения 6, проходящий через центр выемки в перпендикулярной к шаровому пальцу 3 плоскости. Шарнир фиксирован в определенном положении с помощью стопора 7 конической формы и круглого сечения. На втулке имеются прямоугольные закрытые сквозные противоположные пазы 8. Втулка 4 соединена с поршнем 9 цилиндрической формы, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру втулки. У проксимального конца поршня имеется сквозной закрытый паз квадратной формы 10, проходящий через центр поршня. Ширина паза поршня соответствует ширине паза на втулке. Поршень фиксируется к втулке с помощью штифта квадратного сечения 11, на одном конце которого имеется цилиндрическая резьба с гайкой, а на другом - цилиндрическая головка (шляпка). Размеры сечения штифта соответствуют размерам паза на поршне. Штифт проходит через пазы поршня и втулки. На его конец навинчивается гайка до упора головки штифта в паз втулки. Все части устройства соединены между собой и находятся в функционально-конструктивном единстве.
Устройство для предоперационного планирования реконструкции первого пальца кисти используют следующим образом. Перед операцией после установки клинико-рентгенологического диагноза выполняют компьютерную томографию поврежденной кисти при сканировании с минимальным шагом (чаще всего не более 1 мм) координатного стола в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм. Из массива томографических данных отбирают при помощи установки уровня отсечки, задавая коэффициент градиента интенсивности эмпирически, информацию для восстановления образа костных структур кисти определенной плотности. Затем с помощью гибридного параметрического моделирования, топологической оптимизации и аддитивных технологий 3D-печати, с целью определения величины и положения формируемого пальца с заданными на этапе предоперационного планирования размерами и последующей реконструкции пальца, изготавливают предлагаемое устройство для индивидуального определения положения и величины формируемого первого пальца. Ложемент крепят к культе первого пальца с помощью клейких лент Велкро, проведенных через ушки ложемента и фиксированных к манжетке из ленты Велкро на уровне кистевого сустава. К ложементу с помощью шарового шарнира присоединяют втулку. Втулку соединяют с поршнем. Поршень фиксируют к втулке с помощью штифта с резьбой, проведенного через пазы втулки и паз поршня. Пациент выполняет движения противопоставления культи с фиксированным к ней устройством другим сохранившимся пальцам и культям в запястно-пястном суставе с максимально возможным объемом. Изменяя длину устройства путем выдвижения поршня и изменения положения втулки в трех плоскостях, определяют положение втулки и поршня, при котором обеспечивается полный контакт дистального отдела поршня с сохранившимся пальцем или культями при их максимальном сгибании. При этом учитывают желание больного о необходимости восстановления схвата первого пальца кисти с тем или иным сохранившимся сегментом с учетом основного профессионального или бытового двигательного навыка. После определения оптимального положения втулки и поршня, осуществляют фиксацию шарнира с помощью стопора, а фиксацию поршня - при помощи стержня с резьбой путем закручивания гайки. Проводят функциональное тестирование схвата кисти с удержанием с помощью устройства предметов малой, средней и большой величины. Измеряют длину восстанавливаемого пальца как расстояние от проксимального конца втулки до дистального конца поршня, а также углы отведения втулки и поршня относительно первой пястной кости во фронтальной и сагиттальной плоскостях и угол ротации втулки в горизонтальной плоскости. Полученные параметры используют при фиксации культи пальца или другого кожно-костного комплекса к культе первого пальца.
Клинический пример.
Б-ой Ч., 45 лет, находился в клинике по поводу культи первого пальца на уровне головки пястной кости, приводящей контрактуры первой пястной кости тяжелой степени, культей 3,4,5 пальцев на уровне головок основных фаланг, разгибательных контрактур второго пальца в межфаланговых суставах, внутрисуставного многооскольчатого перелома головки основной фаланги, локтевой девиации средней фаланги 2 пальца правой кисти после тяжелой механической травмы. Пациенту необходимо восстановить щипковый схват первого с сохранившимся вторым пальцем. При поступлении функциональные возможности кисти резко ограничены, схват кисти отсутствует, движения в пястно-фаланговом, межфаланговом суставах второго пальца, запястно-пястном суставе культи первой пястной кости возможны в объеме 15-20 градусов. Длина культи первого пальца составляет 5,5 см. В связи с отсутствием функции схвата кисти решено восстановить первый палец методом перемещения культи третьего пальца, так как больной отказался от пересадки пальца стопы и кожно-костной реконструкции первого пальца с использованием лучевого лоскута. Ограничение функции второго пальца и отсутствие перспектив на ее улучшение, наличие приводящей контрактуры первой пястной кости обусловило необходимость определения необходимой длины и положения формируемого первого пальца. Перед операцией после установки клинико-рентгенологического диагноза выполнена компьютерная томография поврежденной кисти. Затем с помощью гибридного параметрического моделирования, топологической оптимизации и аддитивных технологий 3D-печати сформировано предложенное устройство для определения величины и положения формируемого пальца по индивидуальным параметрам. Втулка устройства по размерам соответствует размерам перемещаемой культи 3 пальца. Устройство фиксировано к культе первого пальца с помощью клейкой ленты Велкро, проведенной через ушки ложемента. Пациенту проведено функциональное тестирование кисти с захватом предметов маленькой, средней и большой величины с использованием устройства фиксированного к культе первого пальца. Путем постепенного выдвижения и фиксации поршня с помощью гайки штифта, а также изменения положения втулки с поршнем в трех плоскостях с фиксацией шарнира стопором эмпирически определены положение и длина формируемого первого пальца, обеспечивающие возможность выполнения щипкового схвата с деформированным вторым пальцем. Произведено измерение длины первого пальца, его положение во фронтальной, сагиттальной и горизонтальной плоскостях. Длина пальца измерялась от основания втулки до дистального конца поршня и составила 6,5 см. Измерялись с помощью угломера угол лучевого, ладонного отведения, ротации втулки с поршнем. Величина ладонного отведения составила 45 градусов, лучевого отведения 35 градусов, ротации втулки с поршнем - 90 градусов. Эти параметры соответствуют положению и длине перемещенной в позицию первого пальца культи 3 пальца. Длина формируемого пальца вместе с пястной костью должна составить 11,5 см (на здоровой кисти длина первого пальца вместе с пястной костью составляет 10 см). Полученные размеры и углы фиксации перемещенной культи использованы во время операции перемещения культи третьего пальца и фиксации ее к культе первой пястной кости. В результате достигнут щипковый схват сформированного первого пальца и ногтевой фаланги второго пальца и боковой схват с культей четвертого пальца. Необходимости в выполнении корригирующих операций по изменению положения первого пальца после операции не возникало. Пациент быстро приспособился к восстановленному схвату кисти, удерживает предметы малой и средней величины с помощью первого и второго пальцев, большой величины - с использованием первого и сохранившегося пятого пальцев, активно использует сформированный первый палец в бытовой и производственной деятельности. Расстояние между первым и вторым пальцами при максимальном отведении первого и разгибании второго составило 7 см, восстановлена функция противопоставления первого пальца второму.