Адаптивная пластина для соединения костных отломков

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии. Изобретение обеспечивает повышение надежности фиксации костных отломков. Адаптивная пластина состоит из двух ветвей с закрепленным между ними шарниром для обеспечения подвижности ветвей в плоскости их установки. Каждая ветвь снабжена отверстиями под крепежные винты. Шарниры установлены на одноименных концах обеих ветвей и связаны между собой перемычкой с возможностью отклонения ветвей от их общей плоскости как индивидуально, так и совместно. На ветвях выполнены упоры для ограничения перемещения шарниров. Отверстия под крепежные винты на одной ветви смещены относительно подобных отверстий на другой ветви. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к хирургическому инструменту и может быть использовано, в частности, в травматологической практике.

Известны накладки для соединения костных отломков крупных трубчатых костей бедра, голени и других. Например, по каталогу травматологического инструмента германской фирмы Aesculap "Implants and Instruments for Osteosinthesis", p. 2.01, а также по патентам Российской Федерации 2004207 "Устройство для остеосинтеза" и 2033104 "Фиксатор М.М. Тайлашева для остеосинтеза шейки плечевой кости".

Костные накладки германской фирмы Aesculap представляют собой пластины, имеющие радиусный профиль в поперечном сечении, вдоль которых расположены отверстия под крепежные винты.

Пластины подобной конструкции не обладают способностью копировать как продольный, так и поперечный профили наружной поверхности кости. Это объясняется тем, что практически невозможно изготовить металлическую пластину, равно как и из другого материала, с радиусным профилем, который совпадал бы с кривизной поверхности кости, поскольку, будучи идентичными по строению, кости имеют различные макропрофили.

Наряду с этим известно, что идентичные радиусные поверхности сопрягаются в точке, а цилиндрические - по линии. Следовательно, изготовленная по радиусу в поперечном направлении костная пластина в идеальном случае будет прилегать к трубчатой кости лишь по прямой линии. Учитывая, что поверхность кости имеет макровпадины и макровыпуклости, можно утверждать, что пластина в продольном и поперечном направлениях будет опираться на кость в нескольких точках, образуемых вершинами выпуклостей. И поскольку длинные кости к тому же несколько изогнуты, то пластина будет прилегать к кости лишь на некоторых участках.

Естественно, что притянуть свободный край пластины к поверхности кости, то есть изогнуть ее, за счет усилия, создаваемого крепежными винтами, невозможно. Для этого требуется значительная нагрузка на пластину, под воздействием которой винты выйдут из кости. В результате нарушится жесткость крепления костных отломков, что отрицательно скажется на процессе срастания перелома кости.

Вследствие частичного прилегания к поверхности кости пластины практически невозможно обеспечить неподвижность ее крепления и, следовательно, гарантировать жесткость соединения костных фрагментов.

В зоне отсутствия контакта пластины с костью сохраняется возможность подвижности свободной части крепежных винтов в отверстиях на пластине. Поэтому при возникновении нагрузки костные отломки, соединенные винтами, могут перемещаться на величину зазора между поверхностью кости и пластиной.

Известны также костные накладки, состоящие из двух пластин. Например, по патенту РФ 2004207 "Устройство для остеосинтеза". Эта конструкция содержит накостную и внутрикостную пластины, жестко связанные между собой радиусной перемычкой. В расположенных параллельно пластинах имеются отверстия под крепежные винты. При этом внутрикостная пластина по ширине меньше накостной. По длине обе пластины одинаковы.

Для установки такой конструкции в одном из отломков кости вырезают отверстие, через которое забивается внутрикостная пластина. Затем отломки репонируют. В них по накостной пластине высверливаются отверстия для установки крепежных винтов, при помощи которых пластины стягиваются.

Обе пластины обладают достаточной жесткостью, а костномозговой канал имеет небольшой диаметр и неровные стенки, поэтому устройство может быть введено в костномозговой канал лишь при его ориентации вдоль оси канала. Следовательно, отверстие для имплантации внутрикостной пластины должно располагаться в торце кости.

В случае проведения ее через отверстие в боковой стенке кости она упрется во внутреннюю стенку костномозгового канала, а также в верхнюю и нижнюю стенки отверстия. В свою очередь накостная пластина тоже будет препятствовать имплантации устройства по тем же причинам.

Еще большая трудность возникнет при извлечении устройства из кости после срастания перелома. За это время пластины зарастут костной и рубцовой тканью. И для его извлечения потребуется вновь вырубать длинные продольные окна в кости и очищать пластины от образовавшейся костной и рубцовой ткани. Практически подобную процедуру выполнить не представляется возможным, поскольку это может привести к разрушению кости.

Известен также "Фиксатор М.М. Тайлашева для остеосинтеза шейки плечевой кости" по патенту РФ 2033104. в котором костная накладка установлена шарнирно для лучшего копирования продольного профиля наружной поверхности кости.

В данном случае разделение костной накладки на две части и подвижное их соединение существенно снижает функциональные возможности фиксатора. При размещении шарнира вблизи перелома костная накладка не способна обеспечить требуемой жесткости. В этой связи подобная конструкция может быть применена лишь для лечения шеечных переломов плеча, когда диафизарная часть кости остается неповрежденной.

Таким образом приведенные выше костные накладки не гарантируют в большинстве случаев надежного соединения фрагментов кости, что негативно скажется на процессе срастания переломов костей.

Применение заявленной конструкции адаптивной пластины для соединения костных отломков позволяет достичь технический результат, заключающийся в повышении надежности фиксации костных отломков.

Поставленная задача решается путем размещения на концах одноименных ветвей шарниров, связанных между собой перемычкой с возможностью отклонения ветвей от общей плоскости как индивидуально, так и совместно, при этом на ветвях выполнены упоры для ограничения перемещения шарниров, а отверстия под крепежные винты на одной ветви смещены относительно подобных отверстий на другой ветви, оси шарниров размещены по обеим сторонам продольной оси симметрии ветвей и на рабочих плоскостях ветвей, сориентированных к поверхности кости, расположены ребра жесткости, на которых имеются выступы; ветви с обоих концов оснащены шарнирами с перемычками.

На прилагаемых чертежах изображено: фиг.1 - адаптивная пластина с установленными в одной плоскости ветвями; фиг.2 - адаптивная пластина, закрепленная на кости (вид сверху); фиг.3 - верхняя часть адаптивной пластины с проушинами, расположенными у внешней стороны торца каждой из ветвей; фиг.4 - то же самое, но с развернутыми на 180^o ветвями; фиг. 5 - адаптивная пластина с размещенными проушинами на осевых линиях ветвей; фиг. 6 - то же самое, но проушина на правой ветви смещена вправо от осевой линии ветви; фиг. 7 - то же самое, но проушина смещена влево от осевой линии левой ветви; фиг.8 - адаптивная пластина, ветви которой оборудованы шарнирами с обеих сторон (вид с тыльной стороны); фиг.9 - то же самое, но пластина установлена на кости (вид сверху);
фиг.10 - то же самое, что на фиг.8, вид слева.

Адаптивная пластина для соединения костных отломков состоит из правой 1 и левой 2 ветвей, на концах которых с одной стороны выполнены проушины 3. Через проушины пропущены оси 4, на которых подвижно закреплены шарниры 5. Шарниры связаны между собой с возможностью перемещения в поперечном направлении перемычкой 6, установленной на осях 7.

На рабочих поверхностях ветвей, прилегающих к кости 9. вдоль обеих сторон размещены ребра жесткости 10. Каждая ветвь снабжена отверстиями 11 под крепежные винты 12. При этом отверстия на одной ветви смещены относительно подобных отверстий на другой ветви. В области этих отверстий на ребрах жесткости имеются выступы 13 (фиг.8. 9 и 10).

Проушина 3 может быть отнесена от продольной оси симметрии ветви к одной из ее боковых сторон. На фиг.4, 6 и 7 показаны варианты смещения проушин к краям ветвей, что позволяет изменять расстояние между ними путем их разворачивания на осях 7 на 180^o. Варианты размещения проушин 3 могут быть разнообразными, что существенно расширяет диапазон применения одной и той же адаптивной пластины для лечения переломов костей различной толщины.

При расположении ветвей 1 и 2 в одной плоскости шарниры 5 допускают их ограниченную подвижность относительно друг друга в продольном направлении. Но после того как ветви развернуты под углом к своему исходному положению, упоры 8 препятствуют любому перемещению шарниров 5. Соответственно, блокированы и ветви от смещения в вертикальном направлении. Таким образом создается жесткая система, способная воспринимать значительные ударные и циклические нагрузки.

В то же время, препятствуя перемещению ветвей друг относительно друга в продольном направлении, шарниры 5 сохраняют возможность вращения ветвей на осях 4, обеспечивая тем самым хирургу свободу выбора места крепления ветвей на поверхности кости.

Шарниры опираются на упоры 8, ограничивающие их перемещение в продольном направлении. Упоры могут быть расположены как на одной, так и на обеих сторонах ветви.

Каждый шарнир обладает возможностью поворачиваться на оси 4 в пределах, определяемых их контактами с упорами 8. Это составляет около 180^o.

Работает указанная адаптивная пластина для соединения костных отломков следующим образом.

Одна из ветвей укладывается на кость в зоне перелома и крепится к ней винтами. Проворачивая шарнир 5 на оси 7 в поперечном направлении, вторая ветвь может быть размещена вдоль первой ветви или под небольшим углом к ней и также крепится к кости.

При любом рабочем положении на поверхности кости плоскости обеих ветвей располагаются под углом друг к другу. Вследствие этого вектор возникающей нагрузки по линии перелома воздействует на ветви адаптивной пластины в различных направлениях. Если он направлен по нормали к одной из ветвей, то к другой - под углом к плоскости ее установки. Во втором случае вектор раскладывается на составляющие силы, из которых наименьшая будет направлена перпендикулярно к плоскости ветви, а наибольшая - вдоль плоскости крепления ветви.

Таким образом нагрузка на кость в области перелома воспринимается двумя ветвями одновременно, что существенно снижает ее величину, приходящуюся на каждую из ветвей. При этом усилие, возникающее на ветви, установленной под углом, редуцируется в результате разложения вектора нагрузки на составляющие. И наибольшая составляющая, ориентированная вдоль плоскости крепления этой ветви, работает на срез крепежных винтов, а не на их вытягивание из кости. В результате повышается прочность крепления отломков травмированной кости.

Предусмотрен вариант оснащения ветвей шарнирами с обеих сторон (фиг.8). Это позволяет использовать подобную адаптивную пластину как стандартную для лечения несложных переломов кости.

Выступы 13 на ребрах жесткости уменьшают размеры участков поверхности кости, воспринимающих давление ветвей пластины, что улучшает условия жизнеобеспечения надкостницы.

Формула изобретения

1. Адаптивная пластина для соединения костных отломков, состоящая из двух ветвей с закрепленным между ними шарниром, способным обеспечить ветвям подвижность в плоскости их установки, причем каждая ветвь снабжена отверстиями под крепежные винты, отличающаяся тем, что шарниры установлены на одноименных концах обеих ветвей и связаны между собой перемычкой с возможностью отклонения ветвей от их общей плоскости как индивидуально, так и совместно, при этом на ветвях выполнены упоры для огpaничeния перемещения шарниров, а отверстия под крепежные винты на одной ветви смещены относительно подобных отверстий на другой ветви.

2. Адаптивная пластина по п.1, отличающаяся тем, что оси шарниров смещены от продольных осей симметрии ветвей.

3. Адаптивная пластина по п.1, отличающаяся тем, что на рабочих плоскостях ветвей, сориентированных к поверхности кости, расположены ребра жесткости, на которых имеются выступы.

4. Адаптивная пластина по п.1, отличающаяся тем, что ветви с обеих концов оснащены шарнирами с перемычками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10