Компрессионно-дистракционный аппарат

 

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть использовано для лечения переломов и исправления деформации конечностей. Резьбовые стержни 2 рам 1 снабжают спецификаторами 5 и соединяют в замкнутую треугольную раму с помощью угловых фиксаторов 3 и гаек 10. На одной из рам каждого блока устанавливают ползуны 11 или 12. Треугольную раму примеривают на больном, собирают аналогичную и соединяют их резьбовыми штангами в один блок. Собирают второй блок по образцу первого и накладывают на конечность. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к компрессионно-дистракционным аппаратам.

Известно много вариантов компрессионно-дистракционных аппаратов для лечения переломов и исправления деформаций конечностей, например аппараты по авт. св. 912156, 935093, 1217392, 1491493, 1496787, 1651885 и другие.

Указанные аппараты по своим классификационным характеристикам принадлежат к разряду рамочных полифункциональных наружных фиксаторов костей и суставов, являются альтернативными аппаратам кольцевой, полукольцевой, и дугообразной формы спиценесущих опор.

Известные устройства отличаются выраженной металлоемкостью, избыточной прочностью каркаса, что препятствует равномерности распределения деформирующих нагрузок между спицами и рамами, приводит в условиях циклических нагружений к пластической деформации и разрушению спиц, нарушению стабильности фиксации костных отломков и к воспалениям вокруг спиц, что затягивает сроки лечения и ухудшает его результаты. Спицефиксаторы, которыми они оснащены, способствуют преждевременному разрушению спиц в зоне их взаимного контакта со спицей, где в случаях вынужденного (в подавляющем большинстве случаев) изгиба спицы возникает участок концентрации внутренних напряжений, в последующем - источник микротрещин и т.д. Металлоемкость этих аппаратов подтверждается большой рентгенопозитивностью, что снижает информативность рентгенограмм. Репозиционные свойства перечисленных КДА ограничены.

Известны аппараты с треугольной формой каркасов. Их применяли, например, Э.Ю.Бартусявичус, П.А.Баубинас, К.С.Галубаускас, К.Ч.Скибицкас, А.А.Визгирда (1989), из погружных элементов использовавшие стержни; Дж.Хеллинжер, 1982 "Современные зарубежные аппараты внешней фиксации", (в журн. Ортоп., травм. и прот. , 1987, N 8, стр. 71-73). В 1991 г. Б.И.Сименач с соавт., - в журн. Ортопедия, травм. и прот. N 11с. 22-23.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является КДА по авт.св. 1806663 Т.А.Хасанова и других. Он содержит треугольные рамы из планок, соединяющие их попарно с образованием блоков резьбовые стержни, расположенные на рамах спицедержатели со спицами, а также соединяющие блоки механизмы продольного и ротационного перемещения.

Однако каркас этого аппарата не может обеспечить предотвращение "краш-синдрома" мягких тканей при возникшем их отеке после травмы или операции, обеспечить стабильность фиксации путем дозированного дополнительного многократного натяжения спиц, способствует разрыву истончающихся под влиянием циклических нагрузок спиц, которые подвергаются пластической деформации из-за непропорционально жестких планок рам с минимальными свойствами упругой деформации. Неизменный внутренний размер рам аппарата, лишающий возможности плавного атравматичного перемонтажа в случаях развития пролежней тканей от каркаса, сочетается с минимальной маневренностью спицефиксаторов, обеспечивающих укрепление спиц хотя и под разными углами, но только в плоскости рам, а при фиксации спиц, проведенных в иных плоскостях, последние приходится подгибать, что в дальнейшем закономерно приводит через микротрещины и разрушение к потере стабильности и всему спектру осложнений компрессионно-дистракционного остеосинтеза. Отсутствие обоснованного соответствия размеров рам длине окружности конечности не исключает избыточной массивности аппарата, снижает надежность пользования, повышает вероятность повреждения соименной конечности, способствует необходимости использовать более длинные, чем это необходимо и достаточно, спицы. Проекционные тени снижают диагностическую ценность рентгенограмм. Съемные механизмы продольного и ротационного перемещения сложны не только в производстве, но и в монтаже, и в эксплуатации, обеспечивают минимальную амплитуду угловой репозиции ввиду наступления неизбежного взаимного перекоса рам, на которых эти механизмы укреплены. Невозможность плавного перемещения спицы спицефиксатором вдоль планки рамы лишает хирурга возможности произвести репозицию отломков в плоскости этой рамы, а технические характеристики спицефиксаторов не позволяют укрепить при необходимости спицы на резьбовых штангах между рам одного блока. Подпружиненные подстопники известны в медицине, но в данном случае они не добавляют преимуществ: пружины не тарированы, что лишает хирурга возможности безошибочно назначить дозу необходимых нагружений с учетом более двух десятков условий (порозность костей, плоскость излома костей, срок после травмы, вес больного, возраст, размер аппарата и т.д.), что чревато осложнениями и удлинением срока выздоровления. К этому следует добавить необоснованное и недостаточное количество спицефиксаторов на рамах верхнего блока для укрепления дополнительных спиц, которые обеспечивают оптимальное механическое соответствие напряжений на всех уровнях проведения спиц в условиях использования опорных подстопников.

Задача изобретения - сокращение сроков лечения за счет повышения надежности фиксации и снижение риска осложнений при компрессионно-дистракционном остеосинтезе.

Поставленная задача реализуется за счет того, что рамы выполнены из резьбовых стержней запрограммированной длины, снабженных ползунами и спицефиксаторами и соединенных через перфорированные кубовидные угловые фиксаторы; спицефиксатор выполнен составным из симметричных половин, внутренние части которых в виде шайб имеют снаружи усеченные сферические поверхности с воронкообразными заглублениями в центре, наружные части в виде торов имеют сферические заглубления по размеру сфер внутренних частей с одной стороны и прижимные гайки - с другой стороны, а механизм пространственного перемещения выполнен в виде Г- образного резьбового стержня, установленного своими концами в ползунах с возможностью их дозированного вращения на стержнях рам. В качестве ползунов может быть использован угловой фиксатор и варианты угловых фиксаторов, перфорированные не менее, чем в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а в качестве подружиненных подстопников - опорные стремена с подстопником - Устройство для лечения деформаций стоп (авт.св. СССР 1741795, кл. A 61 F 5/00,1992), при этом верхний блок рам при установке на голени снабжен не менее чем одной дополнительной парой спицефиксаторов для спиц.

На фиг. 1 изображен компрессионно-дистракционный аппарат, боковая проекция; на фиг.2 - механизм перемещения блоков компрессионно-дистракционного аппарата, вид сбоку; на фиг.3 - механизм перемещений блоков компрессионно-дистракционного аппарата в составе каркаса КДА; на фиг.4 - спицефиксатор компрессионно-дистракционного аппарата в сборе на резьбовом стержне КДА; на фиг.5 - аксонометрическая проекция коспрессинно-дистракционного аппарата.

КДА содержит рамы 1 треугольной формы из опорных элементов в виде резьбовых стержней 2, на концах которых закреплены кубовидные угловые фиксаторы 3, соединяющие рамы между собой резьбовые штанги 4, спицефиксаторы 5 спиц, устанавливающихся под острым углом к плоскостям рам 1, а рамы в свою очередь расположены во взаимно угловых позициях внутри каждого из блоков 6 или 7; блоки рам соединены механизмом (ами) взаимного смещения 8 костных фрагментов в виде Г-образного резьбового стержня 9, гаек 10, ползунов 11-12, в качестве которых являются угловые фиксаторы 3.

Спицефиксатор 5 выполнен составным из зеркально-симметричных энантиформных половин, центральные части которых в виде шайб 13 имеют со стороны наружных частей спицефиксатора усеченные сферические поверхности 14 с воронкообразными заглублениями 15 в центре, со стороны спиц 16 - параллельные прорези 17 и 18, формирующие при сопоставлении с противоположной половиной спицефиксатора спицевые каналы, а наружные части спицефиксатора в виде торов 19 со сферическими заглублениями 20 по размеру сфер 14 центральных частей 13 имеют опорные площадки 21 со стороны гаек 22 с возможностью фиксации пар спиц 16 соосно векторам обеих пар совмещаемых прорезей под углом к плоскостям рам 1; верхний блок 6 рам снабжен на случай использования аппарата вместе с подстопником на нижней конечности дополнительной парой спицефиксаторов 23 для дополнительной спицы.

Компрессионно-дистракционный аппарат используют следующим образом. Перед операцией выполняют R-графию в двух проекциях поврежденного сегмента конечности и по боковой рентгенограмме производят сборку аппарата. При подборе длин резьбовых стержней рам учитывают наличие на рентгенограммах теней от мягких на уровне предполагающегося размещения рам. По формуле определяют, какой длины должны быть стержни для сборки рам, отдельно на каждом уровне. Резьбовые стержни 2 рам 1 снабжают спицефиксаторами 5 и соединяют в замкнутую треугольную раму с помощью угловых фиксаторов 3 и гаек 10. На одной из рам каждого блока должны быть установлены ползуны 11 или 12, изготовленные в виде угловых фиксаторов рам или иной конфигурации, но имеющие взаимно перпендикулярные отверстия и внутренние каналы по диаметру резьбовых стержней в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Спицефиксаторы располагают вблизи угловых фиксаторов, а ползуны - между спицефиксаторами на резьбовых стержнях одной из каждого блока рам. Заранее можно составить таблицу соответствий длин стержней различным длинам окружностей конечностей и использовать ее.

Треугольную раму примеривают на больном, собирают аналогичную, их соединяют резьбовыми штангами в один блок. Конструктивно резьбовые стержни рам и соединяющие рамы резьбовые штанги различаются между собой только длиной. Уровни проведения спиц помечают на коже красителем, а на соединяющих рамы резьбовых штангах (на вариант сборки) устанавливают спицефиксаторы в качестве резервных или дополнительных для спиц в особо трудных клинических случаях.

Собирают второй блок рам по образцу первого. При примеривании обоих блоков 6, 7 расстояние до кожи от ползунов, размещаемых по центрам резьбовых стержней рам, задают не менее чем 2 см в расчете на возможное развитие отека мягких тканей после операции. Полезная длина стержней внутри собираемых перед операцией рам меньше их истинной длины на величину B = a + b + c, где a- толщина углового фиксатора рам, b - толщина гайки со стороны углового фиксатора рам, c - резервный свободный конец резьбового стержня.

Спицей проверяют работоспособность спицефиксаторов. Внутренний размер каждого стержня заранее перед операцией уменьшают гайками не менее, чем на 1 см путем прогона их от угловых фиксаторов 3 в направлении к ползунам 11 или 12. При планировании установки подстопников блоки рам должны быть снабжены ползунами. В отверстиях, не занятых Г-образными стержнями, после операции укрепляют опорные стремена или подстопники. При планировании проведения дополнительных спиц на резьбовых штангах между рам устанавливаю спицефиксаторы.

Стерилизуют собранный аппарат перед операцией любым из доступных способов.

Гайки 10 вблизи опорных фиксаторов 3 не должны быть затянуты, а Г - образные резьбовые стержни 8 могут быть установлены в каналах ползунов любого из блоков рам или с их помощью блоки могут быть соединены в единый каркас аппарата.

В операционной под наркозом в намеченных до операции зонах проводят спицы. Их размещают между прорезями центральных частей спицефиксаторов 5 соосно с формирующимися спицевыми каналами. Задействованы могут быть сразу два канала для двух параллельно проведенных спиц, либо только 1 канал. Спицы зажимают в спицефиксаторе гайки 10 по обеим сторонам спицефиксатора. Гаечным ключом увеличивают внутренний размер рам, обеспечивая оптимизацию размера аппарата и натяжение всех спиц.

Репозиция по длине осуществляется с помощью продольного перемещения гаек 10 вдоль длинного плеча Г-образного резьбового стержня 9 на каждой из сторон рам одновременно. Угловые смещения репонируют путем дистракции по двум Г-образным стержням. При этом ползун 11 третьего Г-образного стержня не должен быть зафиксирован на резьбовом стержне рамы и иметь возможность вращения вокруг него.

Репозицию по ширине производят путем дозированного перемещения парой гаечных ключей ползуна той из сторон рамы, резьбовой стержень которой параллелен вектору предстоящего смещения, при этом гайки свинчивают в противоположном направлении, а Г-образные резьбовые стержни двух других ползунов удлиняют пропорционально величине репозиционного перемещения по горизонтали из расчета n · 1,4 где n - величина смещения (в см или в мм) по горизонтали. В этом случае гайки ползунов, фиксировавшие их положение на раме, должны быть распущены, а ползуны занять положение под углом к плоскости несущей их рамы. Более сложные смещения устраняют под экраном электронно-оптического преобразователя путем дозированных комбинаций перемещений по высоте и по горизонтали между блоками.

При наложении аппарата на голень верхняя рама верхнего блока должна быть снабжена парой дополнительных спицефиксаторов. В ней укрепляют по меньшей мере 1 дополнительную спицу в порядке компенсации механических перегрузок спиц верхнего блока аппарата, в расчете на функционально-нагрузочный режим лечения. Необходимость усиления верхнего блока дополнительной спицей (как вариант использование более толстых спиц на верхнем блоке аппарата) доказана экспериментально и подтверждена клинически.

После операции аппарат может быть дополнен подстопниками и стременными устройствами разработанных ранее конструкций Р.Л.Шевца, патенты NN 1380745; 1741795.

Таким образом предлагающийся компрессионно-дистракционный аппарат, лишенный недостатков своего прототипа, обеспечивает реализацию цели, а именно повышает надежность фиксации костей и сегментов конечностей за счет того, что его каркас имеет в основе резьбовые стержни круглого сечения, обладающие упругой деформацией и предупреждающей пластическую деформацию спиц и, следовательно, механическое их разрушение. Эта же упругая деформация стержневых элементов каркаса способствует профилактике воспаления кожи возле спиц и остеомиелита, что подтверждено большими клиническими испытаниями. Исключены возникновения пролежней кожи при отеках, поскольку размеры рам аппарата рассчитаны точно в соответствии с размерами окружностей конечности, при этом также устранен лишний вес металлоконструкции как стимулятор пролежней на костях в зонах проведения спиц. Спицефиксаторы обеспечивают шатровообразную - по спектру необходимых векторных направлений спиц и достаточную для надежности - фиксацию спиц, при которой площадь контакта спицы с зажимными канавками элементов спицефиксатора максимальная, усилия компрессии со стороны гаек распределены равномерно, полностью отсутствует зона изгиба спицы (в технике эта зона - "концентратор напряжений") и обеспечена при этом траектория ее проведения под любым необходимым углом и к оси конечности, и к плоскости рамы.

Такой спектр преимуществ спицефиксатора обеспечивается сферической поверхностью центральной части, размещение которой в сферическом заглублении наружной части спицефиксатора позволяет сформировать между двух зеркальных половин каналы под спицы, причем направление каналов можно задавать в соответствии с клинической ситуацией и изменять без применения изгибающих спицы усилий. Известно, что при цикловых нагружениях именно касательные напряжения провоцируют разрушение металлических конструкций в узлах соединения, а по теории образования и роста трещины, изгиб спиц наиболее опасен: отсутствие этого фактора выгодно и существенно отличает новую конструкцию от прототипа.

Резьбовые штанги между рамами не только соединяют - в отличие от прототипа - рамы, они способны нести дополнительную функциональную нагрузку опоры для спиц и в этом случае при сборке блоков они заранее снабжены спицефиксаторами. Возможность изменения внутреннего размера аппарата и его увеличение обеспечивает не только профилактику пролежней от отека тканей, но и плавное натяжение спиц на любом этапе лечения больного, даже без использования спиценатягивателя, хотя противопоказаний к его использованию нет.

Легкость конструкции и возможности многоплоскостного шарнира, заложенные в механизмах взаимного смещения костных фрагментов, их повышенная рентгенопозитивность, выгодно отличаются от конструкции прототипа не только простотой сборки, но и четкостью управления в соответствии с законами механики: ползуны вращают Г-образный стержень вокруг продольных осей стержней рам, круглое сечение Г-образного стержня в зависимости от того, короткое или длинное плечо зафиксировано в ползунах, обеспечивает либо взаимную продольную ротацию блоков рам, либо установку их в угловой позиции; так как ползуны укреплены с обеих сторон гайками, обеспечивается возможность плавного дозированного перемещения их по периметру рам. Поскольку в качестве ползунов использованы могут быть перфорированные угловые фиксаторы известных рамочных аппаратов, (например, пат. 1616640, кл. A 61 B 17/58, 2015687, кл. A 61 B 17/58 и др.) обеспечивается их взаимозаменяемость. Предпочтительны варианты, в которых несколько сквозных каналов: они легче и могут служить опорой для монтажа дополнительных стержней (при необходимости). В данном варианте предложено использовать угловые фиксаторы рам, но по новому назначению - для соединения блоков между собой. Конфигурация треугольного аппарата позволяет включать в конструкцию известные опорные элементы кольцевой или полукольцевой форм и, наоборот, использовать треугольные рамы в составе аппаратов иных конструкций. Это же касается конструкции спицефиксаторов: в предлагаемом аппарате могут использоваться спицефиксаторов: в предлагаемом аппарате могут использоваться спицефиксаторы упомянутых рамочных аппаратов конструкции данного изобретения.

Надежность фиксации при использовании подстопника обеспечивается в аппарате за счет дополнительной спицы (или пары спиц). Это выравнивает распределение деформирующих - прежде всего спицы верхнего блока - энергий массы веса больного между блоками КДА: величина (кг) веса больного или распределении на спицы верхнего блока превышает нагрузку, приходящуюся на спицы нижнего блока в аппаратах с парно-рамными блоками на 27 (в фазе начальной регенерации_ - 18% (в фазе прочной костной мозоли). В предлагаемой конструкции предусмотрено размещение дополнительной пары спицефиксаторов на рамах верхнего блока, что является профилактикой разрушения спиц и костного регенерата, и даже более одной пары с учетом наличия спицефиксаторов на штангах между рам. (Р. Л. Шевц, С. Б.Жидков. Опорное стремя в системе аппарат чрескостной наружной фиксации - нижняя конечность. //Экспериментальная травматология и ортопедия. ЦИТО - М., 1990, с. 104)в

Формула изобретения

1. Компрессионно-дистракционный аппарат, содержащий соединенные попарно с образованием блоков треугольные рамы из опорных элементов, установленные на них спицефиксаторы в виде шайб с параллельными прорезями под спицы, соединяющие рамы резьбовые штанги и механизм пространственного перемещения блоков рамы, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены в виде резьбовых стержней, снабженных ползунами и соединенных посредством перфорированных кубовидных угловых фиксаторов, каждый спицефиксатор выполнен составным из симметричных половин с прижимными гайкам, расположенных напротив одна другой, внутренние части которых выполнены в виде шайб, имеющих с одной стороны усеченные сферические поверхности с воронкообразными заглублениями в центре, а наружные части - в виде торов, имеющих сферические заглубления для установки под заданным углом сферических поверхностей внутренних частей, с одной стороны и прижимных гаек - с другой стороны, причем параллельные прорези под спицы выполнены с другой стороны шайб, механизм перемещения выполнен в виде Г-образного резьбового стержня, соединяющего блоки рам и установленного своими концами в ползунах с возможностью их вращения на резьбовых стержнях рам и перемещения по периметру рам при осуществлении дистракции и компрессии между блоками.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что каждый резьбовой стержень выполнен с круглым поперечным сечением длиной где a - длина резьбового стержня внутри рамки; L - длина по окружности сегмента конечности; π - константа; b - параметр, определяющий минимально допустимое количество сантиметров между кожей конечности и резьбовым стержнем рамы, запас длины на случай отека тканей; C - параметр, определяющий количество сантиметров резьбового стержня, занимаемых угловыми фиксаторами с гайками со стороны угловых фиксаторов рам.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что ползун выполнен в виде перфорированного параллелепипеда, имеющего по меньшей мере в двух взаимно перпендикулярных плоскостях сообщающиеся каналы под Г-образный резьбовой стержень.

4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что один из крайних блоков рам снабжен дополнительными двумя спицефиксаторами со спицами для использования подстопника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5