АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПРЕССИОННО-ДИСТРАКЦИОННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и предназначена для лечения костных переломов и удлинения конечностей с использованием аппаратов наружного остеосинтеза при сокращении сроков лечения за счет возможности постоянного контроля состояния костного регенерата и окружающих тканей и обеспечения оптимальной величины ежесуточной дистракции в автоматическом режиме с учетом индивидуальных особенностей организма пациента в автоматическом режиме.
Известны устройства компрессионно-дистракционных аппаратов, базирующихся на аппарате внешней чрескостной фиксации Илизарова, обеспечивающие автоматический режим работы с независимым перемещением каждого из дистракторов (А.с. СССР №1122308, №1750666, №1732956, патент РФ №2061429, аппарат автоматической дистракции АД-1).
Основными функциональными частями данных устройств, обеспечивающих автоматизацию, кроме базового аппарата Илизарова, являются индивидуальные электрические приводы каждого дистрактора и блок управления, обеспечивающий заданные, заранее запрограммированные, периодичность и величину перемещения дистракторов, и блок питания.
Недостатками указанных устройств являются сложная конструкция аппарата, что ведет к повышению требований к уровню медицинского персонала, значительная масса аппарата за счет массивных блоков управления и питания, вызывающих неудобство у пациента при постоянном ношении, многозвенная кинематическая цепь привода, не обеспечивающая, в большинстве случаев, реверсивного движения дистракторов и изменения углового положения колец аппарата и костных отломков, установление периодичности и величины дистракции врачом субъективно, без учета постоянных изменений состояния костного регенерата и окружающих тканей в процессе лечения. Эти недостатки не позволяют в процессе лечения учитывать характер перелома и расположения костных отломков, индивидуальные особенности организма пациента и их влияние на динамику восстановления.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому решению является ортопедический аппарат остеосинтеза (патент РФ №2339332, МПК А61В 17/66, F16H 25/22, F16H 1/34, опубл. 27.11.2008), включающий кольца, резьбовые дистракторы с реверсивными электроприводами линейных микроперемещений и спицы.
Недостатком прототипа является оценка состояния костного регенерата по косвенному признаку - усилию на резьбовых дистракторах и, следовательно, в зоне сочленения костных фрагментов без учета состояния окружающих тканей, кровеносной системы и нервных тканей, как известно, оказывающих значительное влияние на динамику процесса восстановления костной ткани и также претерпевающих определенные изменения. Также не учитываются колебания параметров тканей в течение суток, с учетом которых можно оптимизировать суточный график периодичности и величин микродистракций.
Техническим результатом полезной модели является улучшение условий регенерации костной ткани при использовании аппарата Илизарова и сокращение сроков лечения за счет оптимизации периодичности и величины микродистракций костных отломков в процессе лечения в автоматическом режиме, на основе более полной информации об изменении состояния участка сочленения костных фрагментов и окружающих тканей, полученной на основе многочастотной электроимпедансной спектрометрии.
Результат достигается тем, что автоматизированный компрессионно-дистракционный аппарат наружного остеосинтеза на базе аппарата Илизарова, включающий кольца, резьбовые дистракторы с реверсивными электроприводами линейных микроперемещений и спицы, отличается тем, что аппарат снабжен блоком измерения электрического импеданса тканей и блоком управления приводами резьбовых дистракторов, содержащим интерфейс для подключения к ЭВМ с целью задания и внесения соответствующих корректив в график автоматической дистракции блока измерения электрического импеданса тканей, блок измерения электрического импеданса тканей конструктивно выполнен вместе с блоком управления приводами резьбовых дистракторов и содержит интерфейс для подключения к ЭВМ с целью проведения диагностики, мониторинга и анализа состояния костной и близлежащих тканей и кровеносных сосудов, спицы выполнены в виде изолированных от колец электродов, при этом электроды, расположенные на одном кольце, являются токовыми, на другом - измерительными.
Предлагаемое устройство, схема которого изображена на фиг.1, состоит из следующих функциональных элементов: компрессионно-дистракционного аппарата Илизарова, содержащего кольца 1 и резьбовые дистракторы 2 с тремя электроприводами линейных микроперемещений 3 и изолированными от колец аппарата спицами 4, выполняющими также роль токовых и измерительных электродов; блока управления приводами, осуществляющими дистракцию, содержащего интерфейс для подключения к ЭВМ с целью задания и внесения соответствующих корректив в график автоматической дистракции 5, измерительного блока 6, определяющего импеданс исследуемых тканей, конструктивно выполненного вместе с блоком управления и содержащего интерфейс для подключения к ЭВМ с целью проведения диагностики, мониторинга и анализа состояния костной и близлежащих тканей и кровеносных сосудов; блока питания 7 в виде малогабаритных аккумуляторов и персонального компьютера 8 со специальным программным обеспечением, объединяющим и позволяющим отдельным блокам функционировать в качестве единого аппаратного комплекса.
Структурная схема системы управления аппаратом представлена на фигуре 2.
Устройство работает следующим образом. При помощи блока управления приводами 5 во время монтажа аппарата Илизарова, в ручном режиме осуществляется оперативная и точная установка аппарата Илизарова, которая контролируется рентгенограммой на завершающей стадии установки. Затем, при помощи измерительного блока 6, реализуется этап сбора, передачи в ПК 8 и анализа первичной информации о состоянии всех видов биологических тканей в зоне перелома, полученной при его зондировании электрическим сигналом сложной формы, подаваемым на спицы-электроды. Сигнал состоит из нескольких частотных составляющих в диапазоне 0-500кГц, каждая из которых является оптимальной для определения состояния отдельных видов тканей. На следующем этапе, на основе обработанных данных электроимпедансных исследований костной и близлежащих тканей, создается первичный график суточного автоматического режима дистракции, задающий периодичность и разовую величину дистракции, а затем он, посредством интерфейса связи с ПК, вносится в блок управления дистракцией 5, который при помощи разъемов и шлейфов обеспечивает объединение в единую автономную систему электроприводов резьбовых дистракторов аппарата и блока питания 7. Электроимпедансные исследования проводятся при помощи спиц-электродов, изолированных от металлических частей аппарата, причем электроды, расположенные на одном кольце, являются токовыми, а на другом - измерительными. В течение суток производятся периодические измерения импеданса тканей, результаты передаются в ПК и, при необходимости, корректируется график дистракции на следующие сутки. В зависимости от состояния тканей возможно прекращение дистракции и статическое закрепление конечного положения аппарата, при этом мониторинг состояния тканей продолжается до момента демонтажа аппарата Илизарова.
Реверсивность приводов резьбовых дистракторов обеспечивает возможность изменения углового положения костных отломков, как при установке аппарата, так и в процессе репарации, а также отвечает современным методикам лечения, при которых на заключительных стадиях лечения применяют компрессию в целях активизации конечных восстановительных процессов.