Ортопедический трансформер
ORTHOPEDIC TRANSFORMER

Изобретение относится к медицине, а точнее к травматологии и ортопедии, а точнее к области остеосинтеза и предназначено для лечения повреждений костей опорно-двигательного аппарата устройствами внешней фиксации стержневого типа.
Существуют различные устройства для лечения переломов костей методом наружного чрескостного остеосинтеза. Лечение травмированной кости может быть выполнено с помощью внешнего фиксирующего устройства, которое включает ряд колец или полуколец с отверстиями, с закрепленными на них спицами, пропущенными через поврежденные кости, разнесенными друг от друга с использованием множества стержней (пат. №98471, SU, 1954 г.). Эти соединительные стержни вставляют в одно из нескольких отверстий, образованных в каждом выбранном кольце или полукольце, в желаемом положении по окружности и прикрепляют болтами. Недостатки устройства, известного как аппарат Илизарова, а также его многочисленных модификаций, состоят в неудобстве и дискомфорте для пациента. Проблема также состоит в том, что наблюдение за костным заживлением затруднено рентгенографическими тенями, обусловленными металлическими компонентами аппаратов подобных конструкций. Также в устройстве ограничены возможности управления костными отломками для устранения их смещения при высоких требованиях к точности проведения чрескостных элементов и манипуляции костными отломками.
Существуют стержневые конструкции наружной фиксации, стабильно фиксирующие переломы, расположенные с одной стороны сегмента, не нарушающие физиологического положения конечности, не ограничивающие движений. Кроме того, они быстро накладываются и просты в применении, а также к техническим преимуществам односторонних устройств с раздельной фиксацией на стержневой основе следует отнести то, что их конструкция обладает большей степенью подвижности репонирующих узлов.
Известно Устройство для внешней фиксации костных фрагментов (Пат. US 4662365, A61F 5/04, 1983), которое размещают с одной стороны раздробленной кости, как можно ближе к ней. Устройство содержит опорную балку квадратного или любого другого сечения. На опорной балке располагают узлы фиксации, которые перемещаются в осевом направлении и они могут быть заблокированы в необходимой точке. В узлах фиксации располагают держатели стержней. Недостатком устройства является отсутствие точно управляемой и строго дозированной аппаратной репозиции.
Известный Стержневой аппарат внешней фиксации (Пат. 2071741, SU, А61В 17/66, 1997) комплектуется основной опорой в виде резьбовой штанги, ползунами, в которых крепятся чрескостные элементы в виде стержней с резьбой на рабочем конце. Ползуны перемещают по опоре и фиксируют в требуемом положении гайками с обеих сторон. Каждый ползун имеет паз, в котором устанавливают вспомогательную резьбовую опору, зажимая с двух сторон гайками. Каждая вспомогательная опора, являясь стержневым фиксатором, выполнена с отверстием для введения чрескостных стержней. Чрескостные элементы вводят в кость, противоположный конец стержня размещают в отверстии вспомогательной опоры и зажимают гайками. В устройстве смещение по длине устраняют вращением в одном направлении гаек, удерживающих ползуны. Смещение по ширине во фронтальной плоскости устраняют путем синхронного однонаправленного вращения гаек на паре чрескостных элементов. Смещение по ширине в сагиттальной плоскости устраняют путем однонаправленного вращения гаек на фиксаторах отломков. Ротационные смещения устраняют путем вращения пар ползунов в противоположном направлении каждого из отломков. После достижения репозиции все гайки затягивают, стабилизируя аппарат. Известный аппарат имеет возможность фиксировать два смежных сегмента, но фиксация очень нестабильная и не управляемая. Практика показывает, что фиксация чрескостных элементов и других деталей в круглых отверстиях сопровождается их проворачиванием, и для устранения этого явления приходится прилагать значительные усилия для зажима гаек, что часто приводит к срыву резьбы, к разрушению крепежных деталей.
Задачей изобретения Ортопедический трансформер является повышение эффективности репозиции и стабилизации отломков костей, упрощение адаптации устройства при лечении травм с участием множественных и сложных переломов костей скелета.
Техническим результатом изобретения является то, что хирург получает устройство, в котором относительное положение комплектующих деталей может быть изменено в пространстве с большим запасом регулировки. В процессе операции легко осуществляется корректировка относительного положения устройства, что сокращает время работы на пациента. Кроме того, компоновка устройства в положении, выбранном хирургом, является стабильной в течение периода применения самого фиксирующего устройства.
Технический результат достигается тем, что разработано устройство, содержащее чрескостные стержни и основную опору в виде балки круглого сечения, узел крепления к опоре, вспомогательную опору, а также крепежные шпильки и гайки. Новым в предлагаемом устройстве является то, что оно дополнительно снабжено вспомогательными опорами, переходной скобой между узлом крепления к опоре и стержнедержателем, множеством стержнедержателей, репозиционно-дистракционным узлом, узлом дистракции и дистракционным адаптером. Узел крепления к опоре выполнен в виде корпуса на круглой платформе. Корпус имеет форму арки, а в другом варианте исполнения имеет форму крюка. На внутренней поверхности свода арки в вершине арочного и крюкового корпусов выполнена продольная профильная канавка, имеющая в разных вариантах выполнения полукруглое, квадратное, треугольное сечение. Платформа с торцевой стороны имеет радиально направленные насечки треугольного профиля и выполнена с возможностью фиксации шпильками с гайками. Переходная скоба также выполнена с торцевыми радиально направленными насечками треугольного профиля и имеет внутреннюю вогнутую сферическую поверхность с центральным сквозным отверстием. Вспомогательные опоры выполняют с 1-3 сквозным репонирующим продольным отверстием. Новым также является то, что стержнедержатели имеют взаимно перпендикулярные сквозные отверстия с профильными канавками для стержней и резьбовые несквозные отверстия для фиксирующих шпилек. Профиль канавки в разных вариантах выполнения имеет полукруглое, квадратное, треугольное сечение. Стержнедержатели по числу вводимых чрескостных стержней могут быть 2-, 3-, 4-, 5-канальными; односторонними и двусторонними. Дополнительно введен репозицонно-дистракционный узел, включающий корпус и два шарнирных блока с укрепленными стержнедержателями, причем один шарнирный блок занимает стационарное положение на корпусе, а второй, сопрягаемый со штоком, перемещается вдоль корпуса в сквозном отверстии. Узел дистракции состоит из центрального элемента с двумя хвостовиками с разнонаправленной резьбой и двух пар соединенных полузвеньев, где в одном звене укрепляют стержнедержатель, а второе звено, выполненное с профильной канавкой, сопрягают с хвостовиком. Дистракционный адаптер состоит из цилиндрического корпуса с продольным пазом, винтового штока с головкой и направляющим штифтом, совмещаемым с продольным пазом, а также регулировочного кольца для управления винтовым штоком, установленным на корпусе, причем корпус и головка штока выполнены с возможностью соединения с комплектующими устройства.
Существенные отличия Ортопедического трансформера заключаются в следующем.
Выполнение профильных канавок в узлах крепления к опоре, а также в отверстиях для стержней в стержнедержателях и т.д., устраняет проворачиваемость круглых деталей в отверстиях и повышает стабильность фиксации.
Установка стержнедержателя на переходной скобе, имеющей возможность вращения вокруг своей оси, позволяет осуществлять точную и дозированную репозицию отломков костей.
Выполнение радиально направленных насечек треугольного профиля на сопрягаемых торцах узла крепления к опоре и переходной скобы увеличивает стабильность конструкции, т.к. удержание элементов конструкции происходит за счет их совмещения по торцевым насечкам и фиксирующими гайками.
Выполнение переходной скобы с внутренней вогнутой сферической поверхностью и с центральным сквозным отверстием, и с торцевыми насечками обеспечивает точное дозированное смещение чрескостных стержней.
Выполнение множества стержнедержателей в различных вариантах дает возможность преобразования устройства в соответствии с видом перелома, сложностью и местом перелома.
Введение репозиционно-дистракционного узла обеспечивает возможность смены положения во всех плоскостях, включая фронтальную, сагиттальную плоскость и поворот в обе стороны вокруг своей оси.
Введение узла дистракции позволяет выполнять аппаратное восстановление правильного положения смещенных отломков костей при переломах.
Дистракционной адаптер это еще одна возможность аппаратной дозированной регулировки смещения отломков костей во время операции и в послеоперационном периоде.
Ортопедический трансформер снабжен несколькими взаимно дополняющими и даже дублирующими друг друга репонирующими узлами, но это и позволяет оптимально управлять костными отломками и стабильно фиксировать их в заданном положении:
Узловые соединения аппарата легко и быстро фиксируются, позволяют варьировать конфигурацию аппарата с одной стороны, при низкой стоимости с другой стороны.
Изобретение Ортопедический трансформер поясняется чертежами.
Фиг. 1 - основная опора;
Фиг. 2 - узел крепления к опоре с арочным корпусом;
Фиг. 3 - узел крепления к опоре с крюковым корпусом;
Фиг. 4 - узел крепления к опоре с арочным корпусом с пазом;
Фиг. 5 - узел крепления к опоре с крюковым корпусом с пазом;
Фиг. 6 - переходная скоба;
Фиг. 7 - вспомогательная опора с тремя репозиционными отверстиями;
Фиг. 8 - вспомогательная опора с двумя репозиционными отверстиями;
Фиг. 9 - вспомогательная опора с одним репозиционным отверстием;
Фиг. 10 - стержне держатель двухканальный с односторонним введением стержней;
Фиг 11 - стержнедержатель трехканальный с односторонним введением стержней.
Фиг 12 - стержнедержатель трехканальный и двусторонний;
Фиг 13 - стержнедержатель 4-канальный и двусторонний;
Фиг. 14 - стержнедержатель 4-канальный и двусторонний;
Фиг. 15 - стержнедержатель 12-канальный двусторонний;
Фиг. 16 - стержнедержатель двухканальный односторонний с репозиционным отверстием;
Фиг. 17 - стержнедержатель трехканальный односторонний с репозиционным отверстием;
Фиг. 18 - стержнедержатель пятиканальный односторонний с репозиционным отверстием;
Фиг. 19 - репозицонно-дистракционный узел;
Фиг. 20 - увеличенный разрез корпуса шарнирного блока репозицонно-дистракционного узла;
Фиг. 21 - сечение шарового элемента шарнирного блока репозицонно-дистракционного узла;
Фиг. 22 - узел дистракции;
Фиг. 23 - внешний вид соединенных полузвеньев узла дистракции;
Фиг. 24 - внешний вид дистракционного адаптера;
Фиг. 25 - дистракционный адаптер в разрезе;
Фиг. 26 - вариант компоновки ортопедического трансформера.
Ортопедический трансформер содержит чрескостные элементы в виде стержней, основную опору, узел крепления к опоре, переходную скобу, вспомогательные опоры, множество стержнедержателей, репозицонно-дистракционный узел,, узел дистракции, дистракционный адаптер, шпильки, гайки.
Основной опорой 1 служит балка круглого поперечного сечения с внутренней резьбой на противоположных концах. Для опоры могут быть использованы балки диаметром 16÷20 мм; 8÷12 мм, 4÷6 мм.
Узел крепления к опоре содержит корпус на круглой платформе 2 (Фиг. 2), а также фиксирующие шпильки с гайками. Корпус имеет арочную форму 3, а в другом варианте исполнения корпус выполнен в форме крюка 4 (Фиг. 3). В центре платформы 2 выполнено резьбовое отверстие 5 (Фиг. 2), а в другом варианте исполнения в платформе 2 выполнен паз 6 (Фиг. 4). На внутренней поверхности свода арки в вершине арочного 3 и крюкового 4 корпусов выполнена продольная профильная канавка, имеющая в разных вариантах выполнения квадратное 7 (Фиг. 2), треугольное 8 (Фиг. 4), полукруглое 9 (Фиг. 5) сечение. Во всех вариантах исполнения на торце платформы 2 выполнены насечки 10 треугольного профиля, радиально направленные от центра отверстия 5 или паза 6.
Узел крепления к опоре используют следующим образом. Основную опору 1 вводят в арочный корпус 3 и через резьбовое отверстие 5 или паз 6 платформы 2 укрепляют резьбовой шпилькой с гайками, плотно прижимая опору 1 к профильной канавке 7 (8, 9). Опора 1 лишена возможности проворачиваться в сопрягаемых поверхностях, т.к. она жестко прижата шпилькой к профильной канавке, что заодно исключает продольное смещение опоры в узлах крепления. Аналогично используют узел крепления к опоре с крюковым корпусом 4.
Переходная скоба 11 (Фиг. 6) является промежуточным элементом между узлом крепления к опоре и стержнедержателем, и содержит платформу 2 с центральным отверстием 12 без резьбы. На торце платформы 2 выполнены радиально направленные насечки 10 треугольного профиля, а внутренняя поверхность переходной скобы 11 выполнена вогнутой. При сборке конструкции шпильку, фиксирующую узел крепления на опоре, вводят в отверстие 12 скобы 11, затем для сопряжения узла крепления к опоре с переходной скобой 11 совмещают их торцевые поверхности с насечками. Перед тем как укрепить скобу 11 жестко гайками на узле крепления к опоре, ее положение можно изменять, вращая вокруг шпильки, и дозированно (на ширину торцевой насечки) устранять смещение.
Вспомогательные опоры это балки квадратного или круглого поперечного сечения с резьбовыми отверстиями на противоположных концах балки. На балке выполнено 1-3 сквозных продольных репозиционных отверстий 13 (Фиг. 7, Фиг. 8, Фиг. 9). Длина вспомогательных опор составляет 40-100 мм, ширина 10 мм. Вспомогательные опоры могут быть односторонние, когда репозиционные отверстия располагают по одной стороне опоры (Фиг. 7), и двусторонние, когда отверстия выполнены взаимно перпендикулярно (Фиг. 8). При сборке конструкции на вспомогательной опоре укрепляют фиксирующими шпильками с гайками переходную скобу, необходимое положение которой подбирают в репозиционном отверстии 13.
Стержнедержатель предназначен для размещения и удержания чрескостных стержней и представляет собой балку квадратного сечения с резьбовыми отверстиями по торцам 14 (Фиг. 10). Длина стержне держателя составляет 20÷100 мм, ширина 10 мм. Стержнедержатель снабжен взаимно перпендикулярными сквозными отверстиями 15 для стержней и несквозными резьбовыми отверстиями 16 для фиксирующих шпилек. Все сквозные отверстия для стержней 15 выполнены с продольной профильной канавкой фигурного сечения, например квадратного 7 (Фиг. 10), полукруглого 9 (Фиг. 11), треугольного 8 (Фиг. 12), для устранения проворачиваемости стержня. Профильную канавку выполняют на стороне отверстия, противостоящей направлению введения фиксирующей шпильки. Чрескостный стержень вставляют в отверстие 15 и укрепляют шпилькой через отверстие 16 или 14, прижимая к профильной канавке. Для увеличения возможностей преобразования и адаптации конструкции стержненедержатели были разработаны в нескольких вариантах. По числу вводимых стержней они могут быть 2-, 3-, 4-, 5- и 12-канальные (Фиг. 10 - Фиг. 15). Стержнедержатели являются односторонними, если стержни водятся с одной стороны (Фиг. 10, Фиг. 11), а если стержни вводят с двух сторон, то это двусторонние стержнедержатели (Фиг. 12 - Фиг. 15). Репозиционные возможности стержнедержателя расширяются, если в односторонний стержнедержатель дополнить продольным сквозным репозиционным отверстием 17 (Фиг. 16). Односторонние спицедержатели с репозиционным отверстием 17 могут быть 2-, 3, 5-канальными (Фиг. 16 - Фиг. 18). Репозиционное отверстие 17 позволяет выполнять осевое перемещение стержнедержателя и быть зафиксированным в необходимом положении.
При сборке конструкции стержнедержатель размещают в переходной скобе 12 и укрепляют шпилькой с гайкой. Стержнедержатель можно также укрепить шпилькой с гайками в узле крепления к опоре, в репозиционно-дистракционном узле, в узле дистракции.
Репозиционно-дистракционный узел (Фиг. 19) предназначен для выполнения осевого, а также ротационного смещения отломков костей и позволяет осуществлять аппаратную дозированную репозицию и дистракцию отломков костей благодаря шарнирному шаровому соединению. Состоит из резьбового штока с головкой 18, расположенного в корпусе 19, а также двух шарнирных блоков, размещенных перпендикулярно оси корпуса 19 в сквозных отверстиях. Каждый шарнирный блок состоит из шарового элемента в корпусе 20 (Фиг. 20), хвостовика 21 и 22. Корпус 20 выполнен с возможностью соединения со стержнедержателем, причем положение корпуса 20 фиксируется стопорным винтом 23, который прижимает шаровый элемент к продольным профильным канавкам 7, выполненным на корпусе 20 (Фиг. 21). Один шарнирный блок занимает фиксированное положение на корпусе 19 в отверстии, выполненном под хвостовик 22. Второй шарнирный блок, размещенный в продольном сквозном отверстии 24 корпуса 19, является подвижным. Для этого в хвостовике 21 выполняют сквозное резьбовое отверстие под резьбовой шток с головкой 18. Шток сопрягают с отверстием 25, затем, вращая головку штока 18, перемещают шарнирный блок в продольном отверстии 24 относительно оси корпуса 19. После достижения репозиции все гайки затягивают, стабилизируя аппарат.
Репозиционно-дистракционный узел используют следующим образом. После введения чрескостных стержней в отломки костей их фиксируют в стержнедержателе, который сопрягают с корпусом 20 шарнирного блока. Перемещение костных отломков во всех трех плоскостях с устранением их смещения по длине, оси и периферии обеспечивают выбором положения шарнирного блока, а также путем вращения головки штока 18, перемещающего шарнирный блок. После выполнения репозиции производят фиксацию узла.
Узел дистракции (Фиг. 22) предназначен для осуществления аппаратного дозированного углового смещения отломков костей, осуществляемого за счет шарнирного соединения. Узел дистракции состоит из центрального элемента 27 с двумя хвостовиками 28 и 29 с разнонаправленной резьбой, а также двух пар последовательно соединенных между собой полузвеньев с цилиндрическим основанием (30 и 31) и (31 и 32). Каждая пара полузвеньев выполнена неразъемной в виде единой детали (Фиг. 23). Полузвено 31 через цилиндрическое основание соединяется со спицедержателем. Полузвено 30 через резьбовое отверстие в цилиндрическом основании соединяется с хвостовиком 28 с правой резьбой. Полу звено 32 через резьбовое отверстие в цилиндрическом основании соединяется с хвостовиком 29 с левой резьбой. Полузвенья 30 и 32 выполнены с внутренней продольной профильной канавкой 33. Фиксацию положения деталей выполняют стопорными винтами 34 через резьбовые отверстия 35. При сборке конструкции стержнедержатель с чрескостными стержнями укрепляют стопорным винтом 34 в полузвене 31 и, изменяя положение полузвена 31, устраняют угловое смещение костных отломков. Вращая центральный элемент 27, прижимают полузвено 30, а также полузвено 32 к профильной канавке 33, стабилизируя достигнутое положение стопорными винтами 34 через отверстия 35.
Дистракционный адаптер, внешний вид которого представлен на Фиг. 24, состоит из основного корпус 36 в виде цилиндра с продольным пазом 37, винтового штока 38 с головкой 39 и направляющим штифтом 40, установленным в резьбовом отверстии 41, а также регулировочного кольца 42. Основной корпус 36 снабжен канавкой 43 (Фиг. 25) для удержания регулировочного кольца 42. Регулировочное кольцо 42 выполнено с внутренней резьбой, соответствующей резьбе винтового штока 38, занимающей 1/3 кольца, а остальная часть кольца выполнена без резьбы для сопряжения с основным корпусом 36. Регулировочное кольцо 42 прижимают к корпусу 36 винтовыми штифтами 44, совмещая с канавкой 43. Основной корпус 36 выполнен с возможностью соединения, например со стержнедержателем 45, или репозиционно-дистракционным узлом (Фиг. 19), а головка 39 винтового штока 38 также выполнена с возможностью соединения с одним из множества стержнедержателей 45. При сборе узла регулировочное кольцо 42 устанавливают на корпусе 36, слабо прижимают винтовыми штифтами 45 в канавке 43 и ввинчивают в кольцо 42 винтовой шток 38. Вращая шток 38, совмещают продольный паз 37 основного корпуса и отверстие 41 на штоке 38, в которое вводят направляющий штифт 40, прекращая тем самым круговое вращение штока 38. Вращая регулировочное кольцо 42, совершают осевое перемещение штока 41 относительно корпуса 36. После этого регулировочное кольцо 42 в необходимом положении окончательно фиксируют штифтами 45.
Вариант компоновки ортопедического трансформера представлен на Фиг. 26. Круглую опору ∅ 12 мм и длиной 20 см размещают крюковом корпусе 6 узла крепления к опоре и укрепляют шпилькой с гайкой, плотно прижимая к профильной канавке корпуса. На шпильку устанавливают переходную скобу 11, совмещая с торцевыми насечками узла крепления к опоре 6. В переходной скобе 11 размещают один из спицедержателей с чрескостным стержнем, сопрягая отверстие 15 со шпилькой. Прежде чем сборку стабилизировать гайкой, осуществляют репозицию костных отломков, выполняя поворот переходной скобы 11 со спицедержателем в обе стороны вокруг своей оси (шпильки). Достигнутую репозицию костных отломков закрепляют верхней гайкой. С противоположной стороны опоры 1 выполняют аналогичную сборку, используя арочный корпус 3.
Основные технические особенности и преимущества предлагаемого технического решения представлены в иллюстративном варианте осуществления. Использование изобретения не ограничивается приведенным примером, а предусматривает различные варианты исполнения в соответствии с общей концепцией, изложенной в формуле изобретения.