Индивидуальный резекционный блок для выполнения опилов бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава
INDIVIDUAL RESECTION UNIT FOR MAKING BONESAW-LINES OF FEMUR DURING KNEE JOINT ENDOPROSTHESIS REPLACEMENT

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для подготовки опилов дистального отдела бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава.
В качестве прототипа по наиболее близкой технической сущности нами выбран индивидуальный резекционный блок для выполнения опилов бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава, выполненный сборно-разборным и состоящий из напечатанного на 3D принтере пластикового каркаса, металлической вставки с линейной прорезью и снабженной ручкой, а также семи металлических втулок. В дистальной части пластикового каркаса выполнена линейная прорезь для установки металлической вставки с линейной прорезью и снабженной ручкой, используемой для выполнения дистального опила мыщелков бедренной кости. В проксимальной части выполнены 4 линейные прорези для поочередной установки в них металлической вставки с линейной прорезью и снабженной ручкой. Одна из 4-х вышеуказанных линейных прорезей выполнена для осуществления переднего опила, две -косых опилов, одна - для осуществления заднего опила. В пластиковом каркасе выполнено также 7 сквозных отверстия для установки металлических втулок, 2 из которых выполнены в боковой части пластикового каркаса, а 3 - в его дистальной части, одно - между двумя расположенными на одном уровне сквозными отверстиями выше уровня их расположения, оставшиеся 2 сквозных отверстия выполнены в проксимальной части пластового каркаса.
Внутренняя поверхность пластикового каркаса является копией наружной поверхности кости, а расположение линейной прорези и сквозных отверстий, выполненных в пластиковом каркасе, соответствует полученному результату 3D моделирования, основанному на данных компьютерной томографии (КТ) бедренной кости (Патент RU №180998, 2018. Индивидуальный резекционный блок для выполнения опилов бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава).
Устройство, выбранное нами в качестве прототипа, работает следующим образом: на мыщелки бедренной кости надевают пластиковый каркас, в сквозные отверстия устанавливают 7 металлических втулок. Через сквозные отверстия со вставленными металлическими втулками проводят три пина и тем самым фиксируют пластиковый каркас. Через 4 сквозных отверстия, 2 из которых расположены в дистальном, а два - в проксимальном отделах со вставленными четырьмя металлическими втулками сверлом просверливают отверстия, после этого удаляют четыре металлические втулки. Затем в первую линейную прорезь, расположенную в проксимальном отделе пластового каркаса, держась за ручку, устанавливают металлическую вставку с линейной прорезью и осцилляторной пилой выполняют задний опил. После чего аналогично устанавливают металлическую вставку с линейной прорезью в следующую вторую линейную прорезь, держась за ручку, и выполняют первый косой опил, также устанавливают металлическую вставку с линейной прорезью в третью линейную прорезь, держась за ручку, и выполняют второй косой опил. В четвертую линейную прорезь, держась за ручку, устанавливают металлическую вставку с линейной прорезью и выполняют передний опил. В последнюю, пятую линейную прорезь, расположенную в дистальном отделе пластикового каркаса, держась за ручку, устанавливают металлическую вставку с линейной прорезью и выполняют дистальный опил. Затем металлическую вставку с линейной прорезью и снабженную ручкой, три пина и пластиковый каркас с тремя металлическими втулками удаляют.
К недостаткам прототипа можно отнести:
• недостаточно стабильную фиксацию индивидуального резекционного блока к кости при сложных деформациях;
• отсутствие возможность установки любой металлической вставки с линейной прорезью или любого направителя лезвия пилы в пластиковый каркас, позволяющей обеспечить больший размах и маневренность лезвию осцилляторной пилы для выполнения полного опила мыщелков бедренной кости;
• отсутствие учета данных о хрящевой поверхности мыщелков бедренной кости и мягких тканей, окружающих коленный сустав, что является причиной погрешности координат позиционирования индивидуального резекционного блока, а также уровня и расположения линейных прорезей в пластиковом каркасе при предварительном выполнении 3D моделирования и дальнейшим проектировании индивидуального резекционного блока, что, соответственно, снижает точность выполнения опилов бедренной кости.
• ограничение пользователя в выборе материалов для изготовления пластикового каркаса, что не позволяет работать в условиях узкого операционного поля, тем самым не обеспечивая малоинвазивности операции, что повышает риск травматичности проведения операции.
Задачей изобретения является выполнение полного опила мыщелков бедренной кости, а также повышение точности выполнения опилов бедренной кости и стабильности фиксации индивидуального резекционного блока к кости при сложных деформациях, а также снижение риска травматичности проведения операции.
Техническим результатом изобретения является: возможность установки любой металлической вставки с линейной прорезью или любого направителя лезвия пилы в пластиковый каркас для выполнения опилов бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава, что обеспечит больший размах и маневренность лезвию осцилляторной пилы для выполнения полного опила;
возможность учета данных о хрящевой поверхности мыщелков бедренной кости и мягких тканей, окружающих коленный сустав;
возможность изготовления пластикового каркаса и его конструктивных элементов не только из любого твердого пластика или твердого фотополимера или твердого полиамида, но также и в сочетании с любым мягким пластиком или мягким фотополимером, что позволяет работать в условиях узкого операционного поля, тем самым обеспечивая малоинвазивность.
Технический результат изобретения достигается выполнением индивидуального резекционного блока для выполнения опилов бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава, представляющим собой пластиковый каркас, напечатанный на 3D принтере, при этом внутренняя поверхность пластикового каркаса является копией наружной поверхности кости. В пластиковом каркасе выполнены: линейная прорезь под направитель лезвия пилы для выполнения дистального опила мыщелков бедренной кости, линейная прорезь под направитель лезвия пилы для выполнения заднего опила мыщелков бедренной кости, линейная прорезь под направитель лезвия пилы для выполнения переднего опила мыщелков бедренной кости, линейная прорезь под направитель лезвия пилы для выполнения первого косого опила мыщелков бедренной кости, линейная прорезь под направитель лезвия пилы для выполнения второго косого опила мыщелков бедренной кости. Упомянутые направители имеют цилиндры, а в пластиковом каркасе выполнены сквозные отверстия под упомянутые цилиндры. В пластиковом каркасе выполнены сквозные отверстия под металлические втулки для пинов, фиксирующих пластиковый каркас к кости. В пластиковом каркасе выполнены сквозные отверстия под пины с каждой стороны каждой из упомянутых линейных прорезей. Также в упомянутых направителях с каждой стороны выполнены сквозные отверстия под пины. Расположение линейных прорезей и сквозных отверстий, выполненных в пластиковом каркасе, соответствует полученному результату 3D моделирования, основанному на данных томографии деформированной нижней конечности.
Возможно, как частный случай выполнение пластикового каркаса из пластика или фотополимера или полиамида.
В пластиковом каркасе дополнительно выполнены сквозные отверстия, для дополнительной фиксации пластикового каркаса к кости, что обеспечивает стабильную фиксацию индивидуального резекционного блока к кости при сложных деформациях или для фиксации любой металлической вставки с линейной прорезью или фиксации любого направителя лезвия пилы в условиях узкого операционного поля или при рисков смещения металлической вставки с линейной прорезью или направителя лезвия пилы.
Все 5 линейных прорезей пластикового каркаса имеют любую форму, соответствующую форме любой металлической вставке с линейной прорезью или любому направителю лезвия пилы, что не ограничивает пользователя и позволяет установить любую имеющуюся у него металлическую вставку с линейной прорезью или любой направитель лезвия пилы.
Расположение линейных прорезей и сквозных отверстий, выполненных в пластиковом каркасе, соответствует полученному результату 3D моделирования, основанному на данных МРТ и КТ деформированной нижней конечности, или соответствуют полученному результату 3D моделирования, основанному на данных только МРТ деформированной нижней конечности или только КТ деформированной нижней конечности.
При условиях отсутствия противопоказаний к проведению МРТ и КТ, а также аппаратуры в учреждении возможно учитывать не только костные структуры, но и хрящевую поверхность, а также мягкие ткани, окружающие коленный сустав. Такая комбинация позволяет повысить точность выполнения опилов бедренной кости, без увеличения лучевой нагрузки.
При условиях отсутствия противопоказаний к проведению МРТ или при условии отсутствии компьютерного томографа в учреждении, не ограничивает пользователя в проведении исследования, не влияя
при этом на точность выполнения опилов бедренной кости, при этом не увеличивает лучевую нагрузку.
При условиях отсутствия противопоказаний к проведению КТ, при выявлении у больного противопоказаний к проведению МРТ (наличие: искусственного водителя сердечного ритма, клипсов сосудов головного мозга, аортальных клипсов, электродов, имплантатов и различных металлоконструкций имеющие противопоказания к проведению данного исследования и др.).
Пластиковый каркас изготавливают из любого твердого пластика или твердого фотополимера или твердого полиамида или в сочетании с любым мягким пластиком или мягким фотополимером, что позволяет не ограничивать пользователя в выборе материалов.
Комбинация твердого и мягкого материала позволяет работать в условиях узкого операционного поля, обеспечивая малоинвазивность.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1-24, где: 1 - мыщелки бедренной кости; 2-пластиковый каркас;
3 - сквозное отверстие №1, выполненное в дистальной части пластикового каркаса;
4 - сквозное отверстие №2, выполненное в дистальной части пластикового каркаса;
5 - сквозное отверстие №3, выполненное в дистальной части пластикового каркаса;
6 - сквозное отверстие №4, выполненное в боковой части пластикового каркаса;
7 - сквозное отверстие №5, выполненное в боковой части пластикового каркаса;
8 - сквозное отверстие №6, выполненное в боковой части пластикового каркаса;
9 - сквозное отверстие №7, выполненное в боковой части пластикового каркаса;
10 - сквозное отверстие №8, выполненное в проксимальной части пластикового каркаса;
11 - сквозное отверстие №9, выполненное в проксимальной части пластикового каркаса;
12 - металлическая втулка;
13 - линейная прорезь №1 выполненная в пластиковом каркасе, для установки направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192 и выполнения дистального опила мыщелков бедренной кости;
14 - рукоятка направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192;
15 - цилиндр направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192;
16 - корпус направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192;
17 - ручка направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192;
18 - сквозное отверстие №10, выполненное в дистальной части пластикового каркаса;
19 - линейная прорезь №2 выполненная в пластиковом каркасе, для установки направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192 и выполнения заднего опила мыщелков бедренной кости;
20 - сквозное отверстие №11, выполненное в проксимальной части пластикового каркаса;
21 - линейная прорезь №3 выполненная в пластиковом каркасе, для установки направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192 и выполнения переднего опила мыщелков бедренной кости;
22 - сквозное отверстие №12, выполненное в проксимальной части пластикового каркаса;
23 - линейная прорезь №4 выполненная в пластиковом каркасе, для установки направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192 и выполнения первого косого опила мыщелков бедренной кости;
24 - сквозное отверстие №13, выполненное в проксимальной части пластикового каркаса;
25 - линейная прорезь №5 выполненная в пластиковом каркасе, для установки направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192 и выполнения второго косого опила мыщелков бедренной кости;
26 - сквозное отверстие №14, выполненное в проксимальной части пластикового каркаса;
27-2 сквозных отверстия, расположенных в двух верхне-боковых симметрично расположенных относительно друг друга полуовальных выступах, выполненных на корпусе направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192;
28 - сквозное отверстие №15, выполненное в пластиковом каркасе для фиксации металлической вставки в нем;
29 - сквозное отверстие №16, выполненное в пластиковом каркасе для фиксации металлической вставки в нем;
30 - два сквозных отверстия, выполненные в полукругах расположенных на полуцилиндрах корпуса направителя лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192;
Изобретение может быть использовано следующим образом:
После получения результатов 3D моделирования по данным КТ и МРТ деформированной нижней конечности или только по данным МРТ или только по данным КТ проектируют индивидуальный резекционный блок, затем с помощью 3D печати изготавливают пластиковый каркас из любого твердого пластика или твердого фотополимера или твердого полиамида или в сочетании с любым мягким пластиком или мягким фотополимером.
Затем после проведения процедур очистки и стерилизации на мыщелки бедренной кости (1) надевают пластиковый каркас (2) (Фиг. 1). В сквозные отверстия (3-11), устанавливают 9 металлических втулок (12) (Фиг. 2-3). Через сквозные отверстия (3, 6-9) со вставленными металлическими втулками (12) проводят 5 пинов, тем самым фиксируя пластиковый каркас к кости (Фиг. 2-3). Через сквозные отверстия (4, 5, 10, 11) со вставленными четырьмя металлическими втулками (12) сверлом просверливают отверстия (Фиг. 4). После чего две металлические втулки, установленные в сквозные отверстия (10, 11), удаляют. Затем в линейную прорезь №1 (13), держась за рукоятку (14), устанавливают, например, направитель лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей (по патенту №191192) таким образом, чтобы цилиндр вышеуказанного направителя (15), расположенный рядом с местом фиксации корпуса направителя (16) и его ручкой (17), оказался в сквозном отверстии (18) пластикового каркаса (Фиг. 5). После чего лезвием осцилляторной пилы выполняют дистальный опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 6). Аналогично в линейную прорезь №2 (19) устанавливают вышеуказанный направитель таким образом, чтобы его цилиндр (15), расположенный рядом с местом фиксации его корпуса (16) и его ручкой (17), оказался в сквозном отверстии (20) пластикового каркаса (Фиг. 7). Затем лезвием осцилляторной пилы выполняют задний опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 8). В линейную прорезь №3 (21) аналогичным образом устанавливают вышеуказанный направитель таким образом, чтобы его цилиндр (15), расположенный рядом с местом фиксации его корпуса (16) и его ручкой (17), оказался в сквозном отверстии (22) пластикового каркаса (Фиг. 9). После чего лезвием осцилляторной пилы выполняют передний опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 10). В линейную прорезь №4 (23) аналогичным образом устанавливают вышеуказанный направитель таким образом, чтобы его цилиндр (15), расположенный рядом с местом фиксации его корпуса (16) и его ручки (17), оказался в сквозном отверстии (24) пластикового каркаса (Фиг. 11). Лезвием осцилляторной пилы выполняют первый косой опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 12). В линейную прорезь №5 (25), аналогичным образом устанавливают вышеуказанный направитель таким образом, чтобы его цилиндр (15), расположенный рядом с местом фиксации его корпуса (16) и его ручки (17), оказался в сквозном отверстии (26) пластикового каркаса (Фиг. 13). После чего лезвием осцилляторной пилы выполняют второй косой опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 14). После выполненных всех 5-ти опилов мыщелков бедренной кости вышеуказанный направитель, 5 пинов, 7 втулок и сам пластиковый каркас удаляют (Фиг. 15).
При условии узкого операционного поля после этапов надевания пластикового каркаса на мыщелки бедренной кости и его фиксации пинами (Фиг. 1-4) устанавливают, например, направитель лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей (по патенту №191192) в линейную прорезь пластикового каркаса №1 (13), учитывая при этом занятое положение его цилиндра (15) в сквозном отверстии (18) пластикового каркаса. Рукоятку вышеуказанного направителя и его ручку снимают, затем фиксируют вышеуказанный направитель к кости пинами, проходя через 2 сквозных отверстия этого же направителя (27) и через два сквозных отверстия (28, 29) пластикового каркаса. Лезвием осцилляторной пилы выполняют дистальный опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 16, 17). После чего 2 пина, фиксирующие вышеуказанный направитель, удаляют. Поддев вышеуказанный направитель любым тонким инструментом или винтом через его два сквозных отверстия (30), вышеуказанный направитель удаляют (Фиг. 17).
Аналогичным способом в линейную прорезь №2 (19) пластикового каркаса, точно также устанавливают и фиксируют пинами вышеуказанный направитель, проходя через 2 сквозных отверстия этого же направителя (27) и через два сквозных отверстия (31, 32) пластик ового каркаса, учитывая при этом занятое положение цилиндра этого же направителя в сквозное отверстие (20) пластикового каркаса. Лезвием осцилляторной пилы выполняют задний опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 18, 19). Точно так же, как описано ранее, удаляют два пина и сам вышеуказанный направитель.
В следующую линейную прорезь №3 (21) пластикового каркаса точно так же устанавливают и фиксируют пинами вышеуказанный направитель, проходя через 2 сквозных отверстия этого же направителя (27) и через два сквозных отверстия (33, 34), пластикового каркаса, учитывая при этом занятое положение цилиндра вышеуказанного направителя в сквозное отверстие (22) пластикового каркаса. Лезвием осцилляторной пилы выполняют передний опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 18, 20). Точно также, как описано ранее, удаляют два пина и вышеуказанный направитель.
В линейную прорезь №4 (23) пластикового каркаса, точно также устанавливают и фиксируют пинами вышеуказанный направитель, проходя через 2 сквозных отверстия этого же направителя (27) и через два сквозных отверстия (35, 36) пластикового каркаса, учитывая при этом занятое положение цилиндра вышеуказанного направителя в сквозное отверстие (24) пластикового каркаса (Фиг. 21, 22). Лезвием осцилляторной пилы выполняют первый косой опил мыщелков бедренной кости. Точно также, как описано ранее, удаляют два пина и вышеуказанный направитель.
В последнюю линейную прорезь №5 (25) пластикового каркаса точно также устанавливают и пинами фиксируют вышеуказанный направитель, проходя через 2 сквозных отверстия этого же направителя (27) и через два сквозных отверстия (37, 38) пластикового каркаса, учитывая при этом занятое положение цилиндра вышеуказанного направителя в сквозное отверстие (26) пластикового каркаса. Лезвием осцилляторной пилы выполняют второй косой опил мыщелков бедренной кости (Фиг. 23, 24). Точно также, как описано ранее, удаляют два пина и этот же направитель. После выполненных всех 5-ти опилов мыщелков бедренной кости, 5 пинов, 7 втулок и сам пластиковый каркас удаляют (Фиг. 15).
Металлические втулки и направитель лезвия пилы для выполнения остеотомии трубчатых костей по патенту №191192 или любые другие металлические вставки с линейной прорезью/направители лезвия пилы изготавливают методом фрезеровки или 3D печати или литья из любых металлов, сплавов.
Таким образом, разработано изобретение, позволяющее:
• устанавливать любую металлическую вставку с линейной прорезью или любого направителя лезвия пилы в пластиковый каркас сборно-разборного индивидуального резекционного блока для выполнения опилов бедренной кости при эндопротезировании коленного сустава, обеспечивая больший размах и маневренность лезвию осцилляторной пилы;
• учитывать данные о хрящевой поверхности мыщелков бедренной кости и мягких тканей, окружающих коленный сустав,
• изготавливать пластиковый каркас и его конструктивные элементы не только из любого твердого пластика или твердого фотополимера или твердого полиамида, но также и в сочетании с любым мягким пластиком или мягким фотополимером,
что в совокупности позволяет выполнять полные опилы мыщелков бедренной кости, повышает точность выполнения опилов бедренной кости, а также стабильность фиксации индивидуального резекционного блока к кости при сложных деформациях, позволяет работать в условиях узкого операционного поля, тем самым обеспечивая малоинвазивность, что снижает риск травматичности проведения операции.