ДЕМПФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АППАРАТА ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ НА СТОПЕ

Техническое решение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, применяемым в травматологии и ортопедии в аппаратах для внешней фиксации кости. Устройство применяется при лечении пациентов с диабетической остеоартропатией Шарко в условиях использования метода чрескостного остеосинтеза для создания условий направленной эластичности на стыке сращиваемых костей артродезируемого сустава стопы.
Для фиксации костей заднего отдела стопы в известных аппаратах внешней фиксации широко применяются незамкнутые опоры, выполненные в форме ¾ кольца, с одним рядом крепежных отверстий. Также используются полукольцевые опоры, выполненные в форме ½ кольца, при этом для увеличения площади для фиксации спиц их наращивают с помощью приставных планок, либо внедряют дополнительное соразмерное полукольцо. Опоры жестко соединяются между собой резьбовыми стержнями с гайками или штангами.
Известен аппарат Г.А. Илизарова для чрескостного остеосинтеза (авторское свидетельство SU 1055499). Аппарат содержит опоры в виде плоских полуколец (дуг, кольцевых секторов) и колец с установленными на них спицами, соединенные между собой резьбовыми стержнями с гайками и образующие блоки фиксации проксимального и дистального отломков кости. Аппарат оснащен дистракторами, шарнирными узлами, узлами регулировки и фиксации положения опор и спиц. Существуют комплекты деталей аппарата Г.А. Илизарова для операций на стопе и голени (источник: электронный каталог продукции ФГУП «Опытный завод РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова» Минздрава России, размещенный на интернет сайте предприятия http://www.ozrncvto.ru, в разделе «продукция» подразделы «Инструменты и приспособления для чрескостного остеосинтеза по Г.А. Илизарову», «Комплекты деталей аппарата Илизарова». Режим доступа http://www.ozrncvto.ru/blank-sto5i). Опоры на стопе соединяют с базой аппарата на голени т.е с опорами установленными на голени, резьбовыми стержнями с гайками. Опоры на голени с опорами на стопе соединяют жестко, зажимая опору между гайками на резьбовом стержне. Аппарат, содержит опоры, выполненные в виде плоских полуколец (1/2 кольца, 5/8 кольца) и/или плоских колец с отверстиями, дуг, с установленными на них спицами и/ или стрежнями-шурупами, соединенные между собой дистракционными стержнями (резьбовыми стержнями, телескопическими стержнями) и образующие блоки фиксации и репозиции. Спицы и стрежни шурупы, закреплены на опорах. Опоры выполнены со сквозными равномерно расположенными в один ряд отверстиями, продольные оси отверстий расположены радиально симметрично продольной оси кольца, при этом опоры в виде полуколец содержат отгибы и могут быть соединены так, что образуют кольцо, часть кольца. Из описанных деталей собирают опоры аппарата для стопы с одним рядом крепежных отверстий и состоящие из 2-х полуколец. При этом для фиксации спиц проведенных в заднем отделе стопы используется одно полукольцо. Нередко для фиксации спиц на стопе с большим перекрестом, полукольцевую опору наращивают с помощью приставных планок, либо внедряют дополнительное соразмерное полукольцо.
В аппаратах внешней фиксации стопы фирм Orthofix (электронный каталог компании Ортофикс, 2019г. стр. 15, режим доступа: https://www.orthofix.com/wp-content/uploads/2019/01/PM_010_E0.pdf), и Smith&nephew (электронный каталог компании Смит и Нефью, Foot Rings, Pre-Assembled Foot and Ankle Frames стр. 2. 15, режим доступа https://www.smith-nephew.com/global/assets/pdf/products/surgical/tsf-iliz-hardware-pocket-ref-guide-05052.pdf) используют опоры стопы, предназначенные для фиксации всей стопы, не имеющие возможности изменения размеров внутреннего контура, это монолитная опора для фиксации всей стопы. Опору на стопе жестко соединяют с базовыми опорами на голени. Опора стопы позволяет фиксировать спицы, проведенные через разные отделы стопы одновременно, а учитывая наличие нескольких рядов крепежных отверстий предоставляется возможность монтажа дополнительных модулей и шарнирных соединений в необходимой плоскости. Не смотря на все положительные стороны в применении монолитных опор существует ряд недостатков: громоздкость конструкции, отсутствие регулировки размера внутреннего контура, невозможность устранения отдельных компонентов деформации стопы. Опоры на стопе соединяют с базой аппарата на голени, резьбовыми стержнями с гайками. Опоры соединяют жестко, зажимая их между гайками на резьбовом стержне.
В описанных аппаратах соединение опоры на стопе с базой аппарата на голени, опорами на голени, выполняется жестко, посредством металлических резьбовых стержней с гайками, путем затягивания гаек, это позволяет обеспечить жесткость аппарата, но не позволяет обеспечить условия направленной эластичности аппарата на стыке сращения артродезируемого сустава стопы. Движение (микроподвижность) является необходимым условием успешного артродеза, для этого в известных аппаратах ослабляют гайки, но это приводит к нестабильности конструкции аппарата. Опора на стопе не имеет возможности движения относительно опоры на голени, так в местах соединения с резьбовыми стержнями гайки плотно приживают опору и не содержат упругих элементов между опорой и гайкой,
Известен аппарат для устранения деформации стопы (патент RU 2732) содержащий кольцевые опоры голени и две дуговые опоры пяточной и плюсневых костей, взаимосвязанные между собой резьбовыми стержнями с шарнирными узлами, спицы и элементы их фиксации. Опора плюсневых костей связана с резьбовым стержнем, соединяющим опоры голени, узлом многоплоскостного перемещения и снабжена дополнительным узлом, содержащим два кронштейна, на которых зафиксированы резьбовые стержни с головками, соединенные между собой шарнирно, а на одном из стержней закреплена втулка, к торцам которой прикреплены спицы с упором.
Опоры жестко зажаты между гайками на резьбовых стержнях. Аппарат не позволяет обеспечить создание условий направленной эластичности аппарата на стыке сращения артродезируемого сустава стопы.
Таким образом, проблема известных аппаратов внешней фиксации для остеосинтеза костей стопы, заключается в том, что они не обеспечивают условий направленной эластичности аппарата на стыке сращиваемых костей, так как не содержат систем, обеспечивающих упруго-эластичную взаимную микроподвижность опоры стопы и опоры голени.
Задачей полезной модели, является обеспечение эластичности аппарата на стыке сращиваемых костей.
Технический результат заключается в создании устройства для аппарата внешней фиксации стопы обеспечивающего взаимную упруго-эластичную микроподвижность опор стопы и опор голени. Устройство обеспечивает стабильную «пружинящую» фиксацию, при которой не допускается нарушение стабильности конструкции аппарата и обеспечивается контролируемая подвижность костей.
Технический результат достигается тем, что демпферное устройство для аппарата внешней фиксации на стопе содержит резьбовой стержень, с гайками, между гайками установлены упругие элементы, предназначенные для размещения на резьбовом стержне с двух противоположных сторон опоры аппарата, каждый упругий элемент расположен между двумя шайбами, одна шайба предназначена для контакта с гайкой, вторая шайба предназначена для контакта с опорой аппарата.
Предусмотрено, что упругий элемент выполнен в виде металлической пружины сжатия.
Предусмотрено, что устройство содержит два упругих элемента выполненных в виде металлических пружин сжатия.
Предусмотрено, что упругий элемент выполнен в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки.
Предусмотрено, что устройство содержит два упругих элемента выполненных в виде упруго-эластичных полимерных уплощенных втулок.
Предусмотрено, что устройство содержит два упругих элемента один выполнен в виде металлической пружины сжатия, второй выполнен в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки.
Предусмотрено, что устройство содержит четыре упругих элемента, два выполнены в виде металлической пружины сжатия, два выполнены в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки.
Предусмотрено, что шайбы выполнены плоскими, или вогнутыми округлыми (в форме чаши).
Демпферное устройство для аппарата внешней фиксации на стопе (далее устройство) поясняется графическими материалами:
Фиг.1 - детали устройства;
Фиг.2 - общий вид устройства (пример №1), два упругих элементы выполнены в виде металлической пружины сжатия, шайбы выполнены плоскими;
Фиг.3 - общий вид устройства (пример №2), два упругих элемента выполненных в виде упруго-эластичных полимерных уплощенных втулок, одна шайба выполнена вогнутой, другая плоской;
Фиг.4 - общий вид устройства (пример №3), два упругих элемента, один выполнен в виде металлической пружины сжатия, второй выполнен в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки;
Фиг.5 - общий вид устройства (пример №4), четыре упругих элемента, два выполнены в виде металлической пружины сжатия, два выполнены в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки.
Фиг.6 - вид аппарата внешней фиксации сбоку, между опорами установлено устройство;
Фиг.7 - вид аппарата внешней фиксации спереди, между опорами установлено устройство.
На графических материалах цифрами обозначено:
1 - резьбовой стержень;
2 - гайка;
3 - упругий элемент: 3а- пружина сжатия, 3б- упруго-эластичная полимерная уплощенная втулка;
4- аппарата;
5 - шайба: 5а- плоская шайба; 5б-вонутая шайба в форме чаши.
Осуществление устройства.
Демпферное  устройство  для аппарата внешней фиксации на стопе применяется для артродезирования суставов стопы, при лечении пациентов с диабетической остеоартропатией Шарко, при устранении деформаций различного генеза, замещении дефектов, удлинении, лечении переломов костей, путем чрескостного остеосинтеза.
Общее описание устройства. Демпферное устройство для аппарата внешней фиксации на стопе (фиг.1;6;7) содержит металлический (из нержавеющей стали или из сплава титана) резьбовой стержень 1, с гайками 2. Винтовая нарезка выполнена метрической резьбой М6х1. Гайки 2 шестигранные под ключ на 10мм. Между гайками 2 установлены упругие элементы 3, предназначенные для размещения на резьбовом стержне 1 с двух противоположных сторон опоры 4 аппарата. Каждый упругий элемент 3 расположен между двумя шайбами 5. Одна шайба 5 предназначена для контакта с гайкой 2, вторая шайба 5 предназначена для контакта с опорой 4 аппарата.
Частный пример №1 (фиг.2;6;7). Демпферное устройство для аппарата внешней фиксации на стопе содержит металлический стальной резьбовой стержень 1, с металлическими гайками 2, резьба М6х1. Гайки 2 шестигранные под ключ на 10мм. Между гайками 2 установлены упругие элементы 3, предназначенные для размещения на резьбовом стержне 1 с двух противоположных сторон опоры 4 аппарата. Упругие элементы 3 выполнены в виде двух металлических пружин сжатия 3а. Каждая пружина сжатия 3а расположена между двумя плоскими шайбами 5а. Одна шайба 5а предназначена для контакта с гайкой 2, вторая шайба 5а предназначена для контакта с опорой 4 аппарата. Пружины сжатия 3а при установке устройства на опору 4 поджимаются гайками 2 с противоположных сторон от опоры 4. Шайбы 5а наружным диаметром 9 мм. Пружины 3а внутренним диаметром 7мм выполняют функцию упругой вставки, обеспечивают и демпфируют колебания опор 4 аппарата.
Частный пример №2 (фиг.3;6;7). Демпферное устройство для аппарата внешней фиксации на стопе содержит металлический стальной резьбовой стержень 1, с металлическими гайками 2, резьба М6х1. Гайки 2 шестигранные под ключ на 10мм. Между гайками 2 установлены упругие элементы 3, предназначенные для размещения на резьбовом стержне 1 с двух противоположных сторон опоры 4 аппарата. Упругие элементы 3 выполнены в виде двух упруго-эластичных полимерных уплощенных втулок 3б, округлой формы. Каждая упруго-эластичная полимерная уплощенная втулка 3б расположена между двумя шайбами 5. Одна плоская шайба 5а предназначена для контакта с опорой 4, вторая вогнутая шайба 5б, в форме чаши, предназначена для контакта с гайкой 2. Упруго-эластичная полимерная уплощенная втулка 3б уложена в шайбу 5а, при установке устройства на опору 4 втулки 3б поджимаются гайками 2 с противоположных сторон от опоры 4. Шайбы 5а и 5б имеют наружный диаметр 20мм. Втулки 3б выполняют функцию упругой вставки, обеспечивают и демпфируют колебания опор 4 аппарата.
Частный пример №3 (фиг.4;6;7). Демпферное  устройство  для аппарата внешней фиксации на стопе содержит металлический стальной резьбовой стержень 1, с металлическими гайками 2, резьба М6х1. Гайки 2 шестигранные под ключ на 10мм. Между гайками 2 установлены два упругих элементы 3, предназначенные для размещения на резьбовом стержне 1 с двух противоположных сторон опоры 4 аппарата. Один упругий элемент 3 выполнен в виде металлической пружины сжатия 3а, второй упругий элемент 3 выполнен в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки 3б. Пружина сжатия 3а расположена между двумя плоскими шайбами 5а с наружным диаметром 9мм. Одна шайба 5а предназначена для контакта с гайкой 2, вторая шайба 5а предназначена для контакта с опорой 4 аппарата. Упруго-эластичная полимерная уплощенная втулка 3б расположена между двумя шайбами 5а с наружным диаметром 20 мм. Одна плоская шайба 5а предназначена для контакта с опорой 4, вторая плоская шайба 5б, предназначена для контакта с гайкой 2. Упругие элементы 3 при установке устройства на опору 4 поджимаются гайками 2 с противоположных сторон от опоры 4. Упругие элементы 3 выполняют функцию упругой вставки, обеспечивают и демпфируют колебания опор 4 аппарата.
Частный пример №4 (фиг.5;6;7). Демпферное  устройство для аппарата внешней фиксации на стопе содержит металлический стальной резьбовой стержень 1, с металлическими гайками 2, резьба М6х1. Гайки 2 шестигранные под ключ на 10мм. Между гайками 2 установлены упругие элементы 3, предназначенные для размещения на резьбовом стержне 1 с двух противоположных сторон опоры 4 аппарата. На резьбовом стержне расположены четыре упругих элемента 3, два выполнены в виде металлической пружины сжатия 3а, два выполнены в виде упруго-эластичной полимерной уплощенной втулки 3б. Каждая пружина сжатия 3а расположена между двумя плоскими шайбами 5а с наружным диаметром 9мм. Одна шайба 5а предназначена для контакта с гайкой 2, вторая шайба 5а предназначена для контакта с опорой 4 аппарата. Пружины сжатия 3а при установке устройства на опору 4 поджимаются гайками 2 с противоположных сторон от опоры 4. Пружины 3а внутренним диаметром 7мм выполняют функцию упругой вставки, обеспечивают и демпфируют колебания опор 4 аппарата. Каждая упруго-эластичная полимерная уплощенная втулка 3б расположена между двумя шайбами 5 с наружным диаметром 20мм. Одна плоская шайба 5а предназначена для контакта с опорой 4, вторая вогнутая шайба 5б, в форме чаши, предназначена для контакта с гайкой 2. Упруго-эластичная полимерная уплощенная втулка 3б уложена в шайбу 5а, при установке устройства на опору 4 втулки 3б поджимаются гайками 2 с противоположных сторон от опоры 4. Втулки 3б выполняют функцию упругой вставки, обеспечивают и демпфируют колебания опор 4 аппарата.
Аппарат для фиксации отделов стопы представляет собой внешнюю полукольцевую опору (фиг.6;7), обеспечивающую стабильное удержание и/или и дозированное перемещение одного (дистального) костного отломка или сегмента конечности относительно другого (проксимального) костного отломка или сегмента конечности в разных плоскостях. При этом перемещение дистального костного отломка или сегмента конечности по длине и оси выполняют подкруткой гаек на продольной резьбовой штанге, а по ширине - на поперечной резьбовой штанге. Кроме этого, опора позволяет прочно закрепить в необходимой плоскости, проведенные через кость спицы, с силой натяжения 130 кгс и более.
Аппарат для фиксации отделов стопы (фиг.6;7) с демпферным устройством, позволяет адаптировать размеры внутреннего контура опоры под стопу оперируемого больного, беспрепятственно фиксировать проведенные через различные отделы стопы спицы и устанавливать шарнирные соединения, репозиционные узлы, с учетом имеющихся деформаций, без утраты жесткости конструкции.
Использование устройства.
Демпферное  устройство  для аппарата внешней фиксации на стопе используется для соединения опор 4 аппарата (фиг.6,7). Устройство позволяет обеспечить создание условий направленной эластичности аппарата на стыке сращения артродезируемого сустава стопы.
Для примера 1;2;3. На резьбовой стержень 1, устанавливают первую гайку 2, первую шайбу 5, первый упругий элемент 3, вторую шайбу 5, свободный конец резьбового стержня 1 вводят в отверстие первой опоры 4, на свободный конец резьбового стержня 1 надевают третью шайбу 5, второй упругий элемент 3, четвертую шайбу 5, навинчивают вторую гайку 2, затягивают первую и вторую гайки 2 зажимают опору 4 на резьбовом стержне 1. На оставшийся свободным конец резьбового стержня 1 посредством гаек фиксируют вторую опору. Таким образом, две опоры 4 (на голени и стопе) соединены резьбовым стержнем 1, так что одна опора, установленная между упругих элементов 3, имеет возможность, под действием нагрузки, совершать микродвижения, колебаться в ограниченном по объему диапазоне, объем движений ограничен жесткостью упругих элементов 3 и силой поджатия гаек 2. Обеспечивается упруго-эластичная взаимная микроподвижность опор стопы и опоры голени.
Для примера 4. На резьбовой стержень 1, устанавливают первую гайку 2, первую шайбу 5, первый упругий элемент 3, вторую шайбу 5, свободный конец резьбового стержня 1 вводят в отверстие первой опоры 4, на свободный конец резьбового стержня 1 надевают третью шайбу 5, второй упругий элемент 3, четвертую шайбу 5, навинчивают вторую гайку 2, затягивают первую и вторую гайки 2 зажимают опору 4 на резьбовом стержне 1. На резьбовой стержень 1 с другого конца устанавливают третью гайку 2, пятую шайбу 5, третий упругий элемент 3, шестую шайбу 5, свободный конец резьбового стержня 1 вводят в отверстие второй опоры 4, на свободный конец резьбового стержня 1 надевают седьмую шайбу 5, четвертый упругий элемент 3, восьмую шайбу 5, навинчивают четвертую гайку 2, затягивают третью и четвертую гайки 2 зажимают опору 4 на резьбовом стержне 1. Таким образом, две опоры 4 (на голени и стопе) соединены резьбовым стержнем 1, так что обе опоры 4 (на голени и стопе) установленные между упругих элементов 3 имеют возможность, под действием нагрузки, совершать микродвижения, колебаться в ограниченном по объему диапазоне, объем движений ограничен жесткостью упругих элементов 3 и силой поджатия гаек 2. Обеспечивается упруго-эластичная взаимная микроподвижность опор стопы и опоры голени.
Таким образом, устройством  решается проблема известных аппаратов внешней фиксации для остеосинтеза костей стопы, обеспечиваются условия направленной эластичности аппарата на стыке сращиваемых костей. Устройство обеспечивает стабильную «пружинящую» фиксацию, при которой не допускается нарушение стабильности конструкции аппарата и обеспечивается контролируемая подвижность костей, в диапазоне ограниченном жесткостью упругих элементов и силой поджатия гаек.