ШТИФТ ДЛЯ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА БОЛЬШЕБЕРЦОВОЙ КОСТИ

Устройство относится к травматологии и ортопедии и может быть использовано при лечении переломов, остеотомии, несращений и ложных суставов большеберцовой кости.
Особенности интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости состоят в выборе формы титанового штифта, оптимально приближенной к усложненной форме интрамедуллярного канала. Канал большеберцовой кости выполнен в форме «песочных часов» и имеет истмус (сужение) треугольного или округлого сечений в средней части или на грани средней и нижней части диафиза, расширен в метаэпифизах и изогнут в двух плоскостях. Дополнительной проблемой остеосинтеза большеберцовой кости является недостаточная прочность спонгиозной (губчатой) ткани на участках эпифиза и метадиафиза.
Из пат. US 5.041.115, опубл. 1991 г.(1) известен полый цилиндрический штифт для лечения переломов большеберцовой кости. Штифт содержит участок для крепления проксимальных фрагментов и изогнутый под углом 11° участок для крепления дистальных фрагментов. В (1) участок для крепления дистальных фрагментов выполнен с прорезью.
Однако наличие полости в штифте ведет к росту в ней бактерий и увеличивает риск инфекционных осложнений. К тому же, прорезь ослабляет дистальную часть штифта, и при введении штифта в канал сложной формы может привести к деформации и скручиванию дистального конца штифта и исключает использование предварительно настроенного направителя.
Известен цельнолитой монолитный штифт UTN (см. «Руководство по внутреннему остеосинтезу», авторов Мюллера М. и др., 1996 г., с.361-362 (2)), который имеет сечение треугольника с изогнутым основанием. Осевая и ротационная стабильность в нем достигается только за счет проксимального и дистального блокирования.
Однако, в (2) не соответствие геометрии и механики штифта анатомическому строению усложненного интрамедуллярного канала большеберцовой кости, ведет к необходимости рассверливания канала, к повышенной травме кости, с нарушением эндостального кровообращения, к замедленной консолидации и к несращениям.
Известен титановый штифт для интрамедуллярного блокирующего остеосинтеза большеберцовой кости (см пат. RU 2188602, опубл. 2002 г.(3), выполненный с плоским шестигранным сечением. В этом устройстве сечение штифта выбирают с максимальным приближением к общей зоне проекций расширений верхнего и нижнего участков канала на плоскость истмального сечения. При введении в канал штифт располагают большими гранями, параллельно медиальному сегменту кости. Блокировочные отверстия расположены в штифте перпендикулярно большим граням и имеют малую площадь контакта с блокирующими винтами. При этом в (3) не предусмотрен доступ блокирующих винтов ко всем фрагментам перелома и не гарантировано исключение повреждения суставов. А невозможность создания динамической компрессии снижает надежность фиксации.
При этом не предусмотрен дополнительный изгиб штифта по форме естественного канала в плоскости, перпендикулярной медиальному сегменту кости. А при введении штифта в канал без контроля ЭОП, на участках канала, резко меняющих свое направление, возможна деформация штифта, с травмой кости, тем более, при наличии острых боковых граней шестигранного штифта. Это снижает надежность остеосинтеза.
Наиболее близким аналогом предложен штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащий призму с квадратным сечением для блокировки проксимальных фрагментов, средний участок для размещения в диафизарном отделе, связанный с призмой с плавным переходом, и цилиндрический участок для блокировки дистальных фрагментов, который усечен симметричными срезами, выполнен со скругленным наконечником и симметричен относительно плоскости симметрии, проходящей через диагональ сечения призмы, при этом средний участок изогнут под углом 8,5-10°, а в призме выполнены не менее пяти отверстий, два из которых, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями, и расположены в призме, с пересечением соответствующих противоположных граней, ось третьего отверстия расположена в указанной плоскости симметрии, под наклоном к оси штифта, а четвертое и пятое отверстия призмы имеют соответственно овальную и круглую форму, и расположены перпендикулярно плоскости симметрии, причем оси двух из четырех блокировочных отверстий цилиндрического участка расположены перпендикулярно плоскости симметрии, ось третьего отверстия расположена в плоскости симметрии, между осями этих отверстий, а четвертое отверстие выполнено разветвленным и имеет два симметричных входа, расположенных на срезах цилиндрического участка, и один общий выход (см. пат 2295313, опубл. 2007 г) (4).
В устройстве (4) осевая и ротационная стабильность соединения штифта с костью и повышение надежности остеосинтеза достигается фиксированным расположением блокировочных отверстий в призме и в цилиндрическом участке штифта, относительно канала, что направлено на обеспечение максимального доступа к фрагментам перелома и исключение повреждения суставов и травмы кости.
Однако средний участок диафизарного отдела и участок для блокировки дистальных фрагментов в (4) выполнены в виде единого цилиндрического звена, имеющего сечение круга с симметричными срезами, и не учитывающего наличия зоны истмуса. При этом в (4) площадь контакта среднего участка штифта с каналом на уровне медиального сегмента не достаточна, а средний участок штифт не адаптирован к изгибу канала, относительно медиального фрагмента. Повышенная эластичность титанового штифта круглого сечения, не позволяет ему, в достаточной степени, упруго деформироваться, что может привести к раскалыванию фрагментов при введении штифта в канал, и к концентрации напряжений в период фиксации, снижает надежность остеосинтеза, осевую и ротационную стабильность и существенно увеличивает сроки лечения.
Задача предложенного технического решения состоит в повышении надежности остеосинтеза, осевой и ротационной стабильности, за счет максимальной адаптации среднего участка титанового штифта к форме естественного канала в двух плоскостях, в увеличении площади контакта штифта с костью и в приближении эластичных свойств среднего участка штифта к эластичности костной ткани, с повышением прочности конструкции штифт-кость, и с одновременным снижением травмы кости, исключением повреждения суставов, обеспечением доступа ко всем фрагментам перелома и с уменьшением сроков лечения.
Для решения поставленной задачи в предложенном штифте для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащем призму с квадратным сечением для блокировки проксимальных фрагментов, средний участок для размещения в диафизарном отделе, связанный с призмой с плавным переходом, и цилиндрический участок для блокировки дистальных фрагментов, который усечен симметричными срезами, выполнен со скругленным наконечником и симметричен относительно плоскости симметрии, проходящей через диагональ сечения призмы, при этом средний участок изогнут под углом 8,5-10°, а в призме выполнены не менее пяти отверстий, два из которых, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями, и расположены в призме с пересечением соответствующих противоположных граней, ось третьего отверстия расположена в указанной плоскости симметрии, под наклоном к оси штифта, а четвертое и пятое отверстия призмы имеют соответственно овальную и круглую форму, и расположены перпендикулярно плоскости симметрии, причем оси двух из четырех блокировочных отверстий цилиндрического участка расположены перпендикулярно плоскости симметрии, ось третьего отверстия расположена в плоскости симметрии, между осями этих отверстий, а четвертое отверстие выполнено разветвленным и имеет два симметричных входа, расположенных на срезах цилиндрического участка, и один общий выход, согласно полезной модели, средний участок штифта для размещения в диафизарном отделе имеет форму параллелепипеда, изогнут большими гранями и выполнен с прямоугольным поперечным сечением со скругленными ребрами, при этом плоскости больших граней параллелепипеда расположены симметрично и под углом 45° относительно диагонали сечения призмы и, параллельного диагонали, диаметра сечения цилиндрического участка, а угол направлен по и против часовой стрелке, соответственно для левой и правой ноги, причем большая сторона прямоугольного сечения параллелепипеда больше по длине, чем меньшая сторона в 1.5÷2 раза, и не больше длины стороны сечения призмы, а длина меньшей стороны прямоугольного сечения составляет 0,6-0,75 от диаметра сечения цилиндрического участка. Кроме того, согласно полезной модели, сечение параллелепипеда может быть выполнено со скругленной выпуклой меньшей стороной. Кроме того, согласно полезной модели, параллелепипед имеет осевую длину, составляющую 0,6-0,68 от осевой длины штифта, а отступ его ближней грани от торца штифта составляет 0,2-0,26 от осевой длины штифта. Кроме того, согласно полезной модели, параллелепипед может иметь дополнительный изгиб в направлении меньших граней, а форма дополнительного изгиба соответствует форме естественного изгиба канала большеберцовой кости в направлении, перпендикулярном медиальному сегменту кости.
Технический результат предложенного устройства состоит в выборе среднего участка титанового штифта, максимально адаптированного к форме интрамедуллярного канала большеберцовой кости, с учетом изгиба канала в плоскости, перпендикулярной медиальному сегменту, в увеличении площади контакта штифта с каналом, и в выборе сечения среднего участка штифта, на основе зоны сужения канала, что исключит заклинивание штифта при введении в канал, устранит раскалывание фрагментов и приблизит эластичные свойства среднего участка к эластичности костной ткани; в обеспечении доступа ко всем, даже отдаленным, фрагментам перелома и в повышении надежности фиксации, в исключении повреждения суставов и снижении травмы кости, и в повышении надежности остеосинтеза и осевой и ротационной стабильности, и в сокращении сроков сращения.
На фиг.1 показана конструкция предложенного штифта (вид спереди).
На фиг.2 показан вид штифта сбоку.
На фиг.3 показано сечение штифта по А-А.
На фиг 4 показан разрез по Б-Б.
На фиг.5 показано сечение среднего участка по Б-Б, выполненное со скругленными меньшими сторонами. На фиг 6 показано сечение по В-В.
На фиг 7 показан разрез среднего участка штифта, расположенного в интрамедуллярном канала большеберцовой кости, на уровне истмуса канала.
Предложен титановый штифт, содержащий призму 1 с квадратным сечением 2 со скругленными ребрами, со стороной «а» и с пятью блокировочными отверстиями 3-7, предназначенными для блокировки проксимальных фрагментов. Средний участок 8 штифта предназначен для размещения в диафизе большеберцовой кости и имеет форму изогнутого большими гранями 9 параллелепипеда. Угол изгиба а среднего участка 8 образован пересекающимися осями 10, 11 продольного сечения параллелепипеда и равен 8,5-10°. Поперечное сечение среднего участка 8 выполнено прямоугольной формы, со скругленными ребрами, с большей стороной «б», и с меньшей стороной «в» (см. фиг.4). Сечение среднего участка может быть выполнено со скругленными, выпуклыми меньшими сторонами «в» (см. фиг.5). L - осевая длина штифта. L1 - осевая длина среднего участка 8 штифта. L2 - отступ ближнего торца 12 среднего участка 8 от торца 13 штифта.
Параллелепипед среднего участка 8 выполнен с дополнительным изгибом 14, в направлении меньших граней 15 и связан с призмой 1 с плавным переходом 16.
Цилиндрический участок 17 штифта предназначен для блокировки дистальных фрагментов. Он имеет круглое сечение диаметром D с симметричными срезами 18 и со скругленным наконечником 19. Участок 17 симметричен относительно плоскости симметрии 20, проходящей по диагонали «г» сечения призмы.
Призма выполнена с пятью блокировочными отверстиями 3-7, а цилиндрический участок 17 выполнен с четырьмя блокировочными отверстиями 21-24, предназначенными для дистальной блокировки. Два блокировочных отверстия 3, 4 призмы 1, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями, а каждая ось отверстия 3, 4 расположена с пересечением двух соответствующих противоположных граней призмы 1. Ось третьего отверстия 5 расположена в плоскости симметрии 20, под наклоном к оси призмы 1, а четвертое и пятое отверстия 6, 7 имеют соответственно овальную и круглую форму, и расположены в призме перпендикулярно плоскости симметрии 20. Оси двух блокировочных отверстий 21, 22 расположены перпендикулярно плоскости симметрии 20, ось третьего отверстия 23 расположена в плоскости симметрии 20, между осями отверстий 21 22, а четвертое отверстие 24 выполнено разветвленным и имеет два входа 25, расположенных на симметричных срезах 18 цилиндрического участка, и один общий выход 26.
Предложенное устройство используется следующим образом.
Перед операцией по данным рентгенограмм на плоскость истмального сечения канала наносят проекции верхнего и нижнего расширений канала и определяют «общую площадку» сечений (см. пат. RU 2188602). Согласно полученным статистическим данным, «общая площадка» сечений имеет удлиненную уплощенную форму. По рентгенограммам определяют искривление канала, которое в 68,7% (по статистике) направлено перпендикулярно медиальному сегменту большеберцовой кости.
Полученные данные служат для определения формы и параметров среднего участка 8 штифта, который имеет форму параллелепипеда и максимально приближен к анатомическим параметрам канала большеберцовой кости. Штифт изогнут большими гранями 9 параллелепипеда под углом α=8,5-10° (см. фиг.1), что соответствует углу изгиба канала. Поперечное сечение среднего участка 8 штифта имеет прямоугольную форму, максимально приближено к статистическим замерам «общей площадки», и выбрано с соотношением большей и меньшей сторон сечения, соответствующим «б»:«в»=1.5÷2, а при «в»=6,5 мм приближает эластичные свойства среднего участка 8 к эластичности костной ткани. Прямоугольная форма поперечного сечения среднего участка способствует антиротационным свойствам. Предложено скруглить ребра сечения или выполнить меньшую сторону «в» сечения скругленной и выпуклой, что направлено на снижение травмы кости. Большая сторона «б» прямоугольного сечения среднего участка, не больше по длине, чем сторона «а» сечения призмы, а длина меньшей стороны «в» прямоугольного сечения, составляет 0,6-0,75 от диаметра D сечения цилиндрического участка 17. Это подобрано по рентгенограммам и исключает травму кости. Длина L1 среднего участка 8 составляет 0,6-0,68 от осевой длины L штифта, а отступ L2 ближнего торца 12 среднего участка, от торца 13 штифта составляет 0,2-0,26 от осевой длины L штифта, что получено на основы рентгенограмм и повышает точность расположения среднего участка 8 штифта в канале в диафизарном отделе кости. Средний участок 8 расположен в штифте, с осевым поворотом относительно призмы 1 и цилиндрического участка 17, и с расположением плоскостей больших граней 9 параллелепипеда симметрично, и под углом 45° к диагонали «г», и, параллельному ей, диаметру D сечений соответственно призмы 1 и цилиндрического участка 17. Этот угол направлен по (и против) часовой стрелке, соответственно для левой (и правой) ноги.
Дополнительный изгиб 14 параллелепипеда среднего участка выполняют в направлении меньших граней 15. Форма изгиба 14 получена ранее по рентгенограммам, и соответствует изгибу естественного канала, перпендикулярному медиальному сегменту болыпеберцовой кости. При соотношении сторон прямоугольного сечения, соответствующем «б»:«в»=1.5÷2, эластичные свойства среднего участка не препятствуют выполнению дополнительного изгиба 14 в направлении меньшей грани.
Перед операцией проводят репозицию фрагментов перелома. Разрез длиной 2 см выполняют под связкой надколенника, оттянутой кнаружи, выше бугристости большеберцовой кости. Вскрытие интрамедуллярного канала выполняют над бугристостью, на 1 см ниже уровня плато. В спонгиозной ткани проксимального фрагмента формируют полость, сообщенную с каналом. При введении в канал, средний участок штифта направлен большими гранями 9, параллельно медиальному сегменту кости. Введение штифта и его продвижение в канале выполняют под контролем электронно-оптического преобразователя (ЭОП). В канале большие грани 9 параллелепипеда среднего участка 8 штифта обращены к плоскому (по статистике) участку канала, параллельно медиальному сегменту кости. Прямоугольное сечение штифта на этом участке 8 (см. фиг 4, фиг.5), как указано, подобрано по рентгенограммам, а выбор указанного выше соотношения сторон «б»:«в»=1.5÷2 рассчитан на максимальное соответствие штифта с каналом. Выполнение дополнительного изгиба на среднем участке 14, в соответствии с изгибом канала, перпендикулярным медиальному сегменту, сводит к минимуму возможность раскола фрагментов при введении штифта в канал и устранит концентрацию напряжений в период лечения. Расположение среднего участка в канале, выбор его сечения, выбор указанных выше осевых параметров среднего участка, а также наличие дополнительного изгиба 14 среднего участка позволят штифту максимально адаптироваться в интрамедуллярном канале, обеспечив ему способность препятствовать силам сгибания и скручивания, что создает стабильное соединение отломков и существенно сокращает сроки сращения фрагментов.
Далее выполняют дистальную блокировку, дополнительную компрессию фрагментов и проксимальную блокировку. При параллельном положении среднего участка, относительно медиального сегмента кости, призма 1 и цилиндрический участок 17 штифта располагаются в канале, с поворотом (их сечений) относительно медиального сегмента на угол 45° (по и против часовой стрелки, соответственно, для левой, и правой ноги). Указанное расположение призмы 1 и цилиндрического участка 17, совместно с ориентацией в канале (см. с.7) выполненных в них блокировочных отверстий (3-7 и 21-24), позволит блокирующим винтам, пропущенным через эти отверстия, выполнить дистальную и проксимальную блокировку штифта, с обеспечением максимального доступа к фрагментам перелома, и с одновременным исключением повреждения суставных поверхностей.
Технико-экономический эффект предложенного решения состоит в максимальной адаптации штифта к интрамедуллярному каналу большеберцовой кости, в повышении надежности остеосинтеза и надежности осевой и ротационной стабильности, в повышении прочности конструкции штифт-кость, с одновременным исключением повреждения суставов, снижением травмы кости и мягких тканей и сокращением сроков лечения.