Способ дистанционной репозиции при закрытых переломах костей голени и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при лечении закрытых переломов костей голени. Для осуществления репозиции используют электромеханическую манипуляционную систему. На обладающей поступательными степенями подвижности вдоль вертикальной и горизонтальной осей системы и вращательной степенью подвижности вокруг вертикальной оси стойке жестко фиксируют ступню. На второй стойке системы жестко фиксируют коленный сустав. Затем выполняют репозицию костей голени без вскрытия мягких тканей под рентгеном. Репозицию осуществляют с контролем передаваемых на экраны изображений сопрягаемых участков костей и пациента. При репозиции управляют манипуляционной системой, рентгеноаппаратом и видеокамерой с дистанционного пульта. Устройство для осуществления репозиции содержит электромеханическую манипуляционную систему со следящим электроприводом для всех кинематических пар и блокировочными элементами. Манипулятор системы установлен на подвижной платформе и содержит продольно перемещаемую и вращаемую стойку, снабженную основанием и опорной площадкой. Вторая стойка с устройством жесткой фиксации коленного сустава может перемещаться в вертикальном направлении. Подвижная излучающая головка рентгеновского аппарата подключена к органам дистанционного управления. Изобретение позволяет повысить точность соединения костных фрагментов при закрытых переломах и исключить возможность облучения врачей в процессе проведения репозиции. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в травматологии, ортопедии. По данным статистических исследований сравнительно высокий процент переломов голени наблюдается в зимний период. Причем в большинстве случаев имеют место закрытые переломы костей голени. Методы современного чрескостного остеосинтеза не всегда позволяют осуществить точное сопоставление (репозицию) костей без вскрытия мягких тканей, т.к. эта операция представляет собой довольно трудную задачу.

Вскрытие же тканей часто ведет к различным послеоперационным осложнениям, удлинению сроков выздоровления, повторным операциям и другим нежелательным эффектам. Установлено также, что в большинстве случаев закрытых переломов костей голени вполне можно было бы обойтись и без вскрытия тканей, например, при отсутствии дополнительных отломков костей, но при этом необходимо существенно повысить точность и надежность выполнения операми репозиции. Выполнить эти условия можно, лишь осуществляя операцию под рентгеном при отсутствии врача непосредственно в операционном поле.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ дистанционной репозиции при переломах костей голени, включающий осуществление репозиции без вскрытия мягких тканей под рентгеном с помощью манипуляторов (US 4.558.697 A 17.12.1985.). Конструкция манипуляторов в известном способе не позволяет достаточно точно осуществлять репозицию и полностью исключить возможность облучения врачей.

Известна также следяще-направляющая роботизированная система для точного сведения элементов костей голени (US 5086401 A, 04.02.92), состоящая из рентгеновской установки, видеокамер, в 3-х плоскостях перемещающегося манипулятора в виде элементов, соединенных кинематическими парами, снабженными электроприводами, подключенными к системе управления с выносным пультом, рассмотренная в качестве ближайшего аналога устройства. Следует отметить, что работизированная система не обладает достаточной жесткостью для осуществления репозиции, что снижает надежность выполнения операции.

Таким образом, цель изобретения заключается в том, чтобы максимально повысить точность соединения костных фрагментов при закрытых переломах костей голени под рентгеном и полностью исключить возможность облучения врачей в процессе осуществления репозиции.

Поставленная цель достигается тем, что репозиция осуществляется дистанционно, с вынесенного из операционного поля пульта управления с помощью специального устройства, содержащего электромеханическую манипуляционную систему со следящим электроприводом для всех кинематических пар и блокировочными элементами и пульт с органами дистанционного управления и экраном, соединенный с видеокамерой, при этом электромеханический манипулятор системы установлен на подвижной платформе и содержит стойку, выполненную с возможностью продольного перемещения и вращения относительно ее вертикальной оси и поступательного перемещения вдоль горизонтальной оси платформы, снабженную основанием и упорной площадкой, а вторая стойка с устройством жесткой фиксации коленного сустава выполнена с возможностью перемещения в вертикальном направлении, при этом подвижная излучающая головка рентгеноаппарата подключена к органам дистанционного управления.

Основные конструктивные особенности репозиционной установки представлены на фиг. 1. Общая кинематическая схема маницуляционной системы представлена на фиг. 2, на фиг. 3 представлен общий вид устройства. Электромеханическая манипуляционная система смонтирована на подвижной платформе 1 и состоит из следующих элементов: электромеханического трехстепенного опорного манипулятора, имеющего стойку 5 с поступательной степенью подвижности вдоль вертикальной оси, поступательной степени подвижности 11 вдоль горизонтальной оси установки, вращательной степени подвижности 9 вокруг вертикальной оси манипулятора с углом поворота на 45^o в обе стороны относительно оси, опорной площадки 4, упорной площадки 3 с регулируемым углом установки для жесткой фиксации ступни, второй опорной стойки 7, имеющей одну поступательную степень подвижности в вертикальном направлении, фиксирующее устройство 6 и конические винты 12 для жесткой фиксации коленного сустава.

Для всех кинематических пар разработан унифицированный следящий электропривод на базе серийного авиационного электромеханизма МП-100М для поступательных пар и МЗК-2 для вращательных кинематических пар. Примененные электромеханизмы имеют достаточно высокие весогабаритные характеристики с развитием усилий до 150 кг для поступательных пар и полезный вращающий момент на выходном устройстве 20 Нм для вращательных пар.

Все применяемые в установке электромеханизмы снабжены специальными тормозными муфтами, предотвращающими выбег исполнительного устройства после отработки заданного перемещения.

На установке находятся местный пульт управления 2 для выполнения установочных перемещений по всем управляемым координатам манипуляционной системы.

Оперируемая голень патента закрепляется на специальной репозиционной установке 1 пяткой на основании 4 стойки 5 с прижимом ступни к упорной площадке 3 и жесткой ее фиксации при помощи ремней и бинтов. Коленный сустав закрепляется на стойке 7 в специальном фиксирующем устройстве 6 с помощью конических винтов 12 и ремней.

Подвижная излучающая головка 14 (фиг. З) рентгенаппарата 5 выставляется врачом над местом закрытого перелома кости голени.

Видеокамера 13, связывающая визуально пациента с врачом, передает изображение на дистанционный пульт 16. Здесь же установлен и второй экран с изображением места закрытого перелома кости голени патента. На дистанционный пульт выведены все органы управления репозиционной установкой, включением видеокамеры и рентгенаппарата. Врач анализирует визуально положения сопрягаемых участков костей и при помощи кнопок подает управляющие сигналы на соответствующие входы следящих систем отдельных степеней подвижности с учетом визуальной оценки достигнутого результата. Врач по выбору может выставить желаемую скорость отработки следящих систем в регулируемом диапазоне 1: 10.

Таким образом, выполняя дозированные перемещения по отдельным степеням подвижности (в зависимости от текущего результата) врач дистанционно осуществляет репозицию непосредственно под визуальным контролем всего операционного поля и пациента.

Для повышения надежности система управления имеет двойную блокировку как со стороны врача, так и со стороны пациента от возможных нештатных ситуаций. С целью повышения электробезопасности все функциональные блоки репозиционной установки имеют питающие напряжения, не превышающие 24 В.

Формула изобретения

1. Способ дистанционной репозиции при закрытых переломах костей голени без вскрытия мягких тканей под рентгеном с помощью манипулятора, отличающийся тем, что используют электромеханическую манипуляционную систему, на одной стойке которой, имеющей поступательные степени подвижности вдоль вертикальной и горизонтальной осей системы и вращательную степень подвижности вокруг вертикальной оси стойки, жестко фиксируют ступню, на второй стойке системы жестко фиксируют коленный сустав, после чего выполняют репозицию, контролируя передаваемые на экраны изображения сопрягаемых участков костей и пациента и управляя при этом манипуляционной системой, рентгенаппаратом и видеокамерой с дистанционного пульта.

2. Устройство для дистанционной репозиции при закрытых переломах костей голени, содержащее электромеханическую манипуляционную систему со следящим электроприводом для всех кинематических пар и блокировочными элементами и пульт с органами дистанционного управления и экраном, соединенный с видеокамерой, отличающееся тем, что электромеханический манипулятор системы установлен на подвижной платформе и содержит стойку, выполненную с возможностью продольного перемещения и вращения относительно ее вертикальной оси и поступательного перемещения вдоль горизонтальной оси платформы, снабженную основанием и упорной площадкой, а вторая стойка с устройством жесткой фиксации коленного сустава выполнена с возможностью перемещения в вертикальном направлении, при этом подвижная излучающая головка рентгенаппарата подключена к органам дистанционного управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3