Комбинированное кольцевое сверло для глухих отверстий в костной ткани

Изобретение относится к медицине. Комбинированное кольцевое сверло для глухих отверстий в костной ткани содержит рабочую часть и хвостовик. Рабочая часть представляет собой трубчатый корпус, выполненный прорезным в виде лепестков с режущими зубьями на торцах. Рабочая часть состоит из двух соосно и симметрично расположенных один в другом трубчатых двухлепестковых корпусов. Корпуса закреплены с помощью выполненных на них фланцев на торцовой поверхности трубчатого хвостовика с наружной резьбой для приводной вращающейся рукоятки, взаимодействующей посредством подвижной в осевом направлении поперечной траверсы и винтовой пружины, размещенных внутри хвостовика, с радиальными выступами на толкателях. Толкатели установлены в диаметрально выполненных по всей длине пазах на наружной поверхности внутреннего трубчатого корпуса, на обращенных к режущим зубьям концах которых закреплены отрезные резцы в виде фигурных упругих пластинок с отогнутыми к центру сверла концами криволинейной формы с режущими зубьями на торцах, расположенными в вырезах на торцовых криволинейных поверхностях лепестков внутреннего корпуса, прилегающих к внутренним криволинейным поверхностям кольцевых буртиков на торцах лепестков наружного трубчатого корпуса с режущими трехлезвийными зубьями. Изобретение обеспечивает получение в костной ткани шейки и головки бедренной кости глухих кольцевых отверстий и целостного по всей глубине сверления, отделенного от костной ткани извлекаемого керна. 12 ил.

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ортопедии и травматологии при хирургическом лечении асептического некроза головки бедренной кости на ранней стадии заболевания, т.е. до момента пролома хрящевого слоя, по методу фенестрирующей остеотомии, основанному на костной аутопластике очага некроза здоровой костной тканью в виде целостного цилиндрического керна, полученного (вырезанного) из этого же проксимального отдела шейки и головки бедренной кости и повернутого на 180 градусов.

Известна конструкция реверсивного кольцевого сверла, содержащая корпус зигзаобразного кольцевого профиля с наружными и внутренними стружкоотводящими канавками и режущими зубьями на пересечении канавок с противоположно направленными лезвиями (патент РФ №2377101, МПК B23B 51/04).

Известно кольцевое сверло, имеющее полый корпус со стружкоотводящими канавками и режущими зубьями с лезвиями, выполненными с обеих сторон каждого зуба, которые имеют разные по величине передние углы в плане и расположены с чередованием относительно друг друга на одинаковой или разной высоте по оси сверла (патент РФ №2287407, МПК B23B 51/04).

Известны медицинские инструменты - трепаны, представляющие собой одно- или многолезвийное кольцевое сверло, состоящее из трубчатого корпуса с режущими зубьями на торце, предназначенные для вырезания фрагментов костных тканей при вращательно-поступательном рабочем движении (ГОСТ 25725-89 «Инструменты медицинские»; www.innomed.net, Orthopedic Instruments, р. 46).

В качестве прототипа взято кольцевое сверло (патент РФ №2460613 от 10.09.2012, МПК B23B 51/04), содержащее трубчатый корпус в виде лепестков с режущими зубьями на торцовых частях, разделенных продольными прорезами переменной ширины, и полый хвостовик.

Основной недостаток, присущий как аналогам, так и прототипу, заключается в том, что при сверлении глухих отверстий в головке бедренной кости невозможно обеспечить отделение в целом виде полученного цилиндрического керна от костной ткани и хрящевого слоя без дополнительного инструмента и без повреждения последнего.

Ожидаемыми от изобретения техническими результатами являются:

- возможность отделения от костной ткани головки бедренной кости полученного цилиндрического костного керна;

- сохранение целостности костного керна;

- выполнение операции отделения керна в сечении, максимально приближенном к хрящевому слою без его повреждения.

Достижение указанных результатов осуществляется за счет того, что в комбинированном кольцевом сверле для костной ткани, содержащем рабочую часть, представляющую собой трубчатый корпус, выполненный прорезным в виде лепестков с режущими зубьями на торцах, и хвостовик, рабочая часть состоит из двух соосно и симметрично расположенных один в другом трубчатых двухлепестковых корпусов, закрепленных с помощью выполненных на них фланцев на торцовой поверхности трубчатого хвостовика с наружной резьбой для приводной вращающейся рукоятки, взаимодействующей посредством подвижной в осевом направлении поперечной траверсы и винтовой пружины, размещенных внутри хвостовика, с радиальными выступами на толкателях, установленных в диаметрально выполненных по всей длине пазах на наружной поверхности внутреннего трубчатого корпуса, на обращенных к режущим зубьям концах которых закреплены отрезные резцы в виде фигурных упругих пластинок с отогнутыми к центру сверла концами криволинейной формы с режущими зубьями на торцах, расположенными в вырезах на торцовых криволинейных поверхностях лепестков внутреннего корпуса, прилегающих к внутренним криволинейным поверхностям кольцевых буртиков на торцах лепестков наружного трубчатого корпуса с режущими техлезвийными зубьями.

Между совокупностью заявляемых признаков изобретения и ожидаемыми техническими результатами, получаемыми с помощью предлагаемого изобретения, существует причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что наличие в конструкции кольцевого сверла отрезных резцов, расположенных возле вершины сверла и выполненных в виде фигурных пластин с отогнутыми и выдвигаемыми к центру сверла концами криволинейной формы с режущими зубьями на торцах, обеспечивает отделение от костной ткани головки бедренной кости и ее хрящевого слоя целостного костного керна максимально возможной длины без применения дополнительного инструментария.

На фиг. 1 показана конструкция сверла в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение по В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение по Г-Г на фиг. 1; на фиг. 7 - конструкция отрезного резца; на фиг. 8 - вид по стрелке Д на фиг. 7; на фиг. 9 - схема расположения зоны поражения костной ткани головки бедренной кости некрозом; на фиг. 10 - схема сверления шейки и головки бедренной кости; на фиг. 11 - схема отрезки (отделения) керна от костной ткани и хрящевого слоя; на фиг. 12 - форма полученного костного керна и кольцевой глухой полости.

Комбинированное кольцевое сверло включает в себя рабочую часть, выполняющую непосредственно формообразование глухого отверстия и отрезку костного керна, и хвостовик, для закрепления сверла и передачи крутящего момента.

Рабочая часть сверла (фиг. 1) представляет собой трубчатую сборную прорезную конструкцию с наружным диаметром d₁ и внутренним d₂, состоящую из расположенных осесимметрично один в другом двухлепестковых трубчатых корпусов - внутреннего 1 и наружного 2, прикрепленных с помощью соответственно фланцев 3 и 4 к донной части хвостовика 5 (фиг. 2 и 4).

На внешних торцовых поверхностях лепестков 6 и 7 (фиг. 3) наружного трубчатого корпуса, образованных его стенками и внутренними кольцевыми буртиками 8 (фиг. 1), выполнены режущие зубья 9, имеющие три лезвия: одно торцовое 10 с передним γ₁=0 и задним α₁ углами и два боковых - наружные 11, расположенные на диаметре d₃, и внутренние 12, расположенные на диаметре d₄, с передними углами γ₂=0 и задними α₂ (фиг. 2). Разница между диаметрами d₁ и d₃, а также d₂ и d₄, обеспечивает образование радиальных зазоров, позволяет устранить контакты поверхностей рабочей части сверла с костной тканью, уменьшить момент трения и величину приводного крутящего момента, прикладываемого к хвостовику.

Внутренние поверхности 13 буртиков на лепестках наружного трубчатого корпуса выполнены криволинейными с радиусом кривизны, равным радиусу закругления r отогнутых под углом ϕ к центру сверла концов 14 шириной k и толщиной δ с режущими зубьями 15 на торцах отрезных резцов 16 в виде фигурных упругих пластинок (фиг. 7, 8), закрепленных с помощью козырьков 17 в отверстиях толкателей 18, которые установлены в продольных пазах 19, выполненных в одной диаметральной плоскости на наружной цилиндрической поверхности внутреннего трубчатого корпуса. Зубья отрезных резцов разведены с чередованием в разные стороны симметрично по отношению к плоскости их расположения, что увеличивает ширину кольцевого прореза и уменьшает величину сил трения, возникающих при контакте поверхностей концов резцов с костной тканью.

Расположенные внутри хвостовика концы толкателей снабжены радиальными козырьками 20 для взаимодействия с элементами приводного механизма их перемещения.

Торцовые поверхности лепестков 21 и 22 внутреннего трубчатого корпуса (фиг. 3) выполнены криволинейными, сопряжены с внутренними криволинейными поверхностями буртиков на лепестках наружного трубчатого корпуса и содержат пазы шириной k и глубиной δ под отогнутые концы отрезных резцов.

Механизм перемещения (выдвижения) толкателей с отрезными резцами для отделения полученного в результате сверления цилиндрического костного керна состоит из круглой приводной рукоятки 23, установленной с помощью резьбы на наружной поверхности хвостовика и взаимодействующей с козырьками толкателей посредством размещенных в прорезах 24 концов 25 поперечной траверсы 26 и винтовой пружины 27 (фиг. 1 и 5). Для возврата толкателей в исходное положение до упора в ограничительную гайку 28 предназначено свободно установленное на хвостовике фигурное кольцо 29 с упругими радиальными лепестками 30, размещенными в прорезах 31 (фиг. 6).

Образовавшаяся в процессе сверления глухого отверстия и отрезки полученного керна костная стружка отводится из зоны резания с помощью разделяющих лепестки обоих трубчатых корпусов конусообразных, сходящихся к хвостовику прорезах 32.

Использование предлагаемой конструкции комбинированного кольцевого сверла для хирургического лечения некроза головки бедренной кости (фиг. 9) по методу, основанному на костной аутопластике, реализуется следующим образом.

В исходном положении приводная круглая рукоятка 23 находится в положении, обеспечивающем контакт поперечной траверсы 26 с ограничительной гайкой 28 (фиг. 1), а толкатели 18 с отрезными резцами 16 задвинуты с помощью лепестков 30 фигурного кольца 29 в продольные пазы 19 на внутреннем трубчатом корпусе 1.

Производится сверление глухого кольцевого отверстия в головке бедренной кости на максимально возможную глубину (фиг. 10), исключающую контакт режущих зубьев с хрящевым слоем, которая контролируется электронно-оптическим преобразователем.

После достижения требуемой глубины сверления вращение сверла прекращается и без извлечения сверла из полученного отверстия, вращением рукоятки 23 осуществляется перемещение траверсы 26, сжатие винтовой пружины 27, перемещение толкателей 18 и выдвижение концов 14 отрезных резцов 16 из пазов на торце внутреннего трубчатого корпуса до контакта с керном (фиг. 11). Возобновляется вращение сверла, создается крутящий момент M_p и осуществляется процесс врезания отрезных резцов в тело керна с усилиями подачи F, создаваемыми накопленной в пружине 27 энергии упругой деформации при сжатии, до отделения (отрезки) керна от прилегающей к хрящевому слою костной ткани (фиг. 12). Максимальная величина врезания (глубина резания) отрезных резцов в тело керна, диаметром d_к, ограничена величиной перемещения толкателей H (фиг. 1), что исключает механический контакт режущих зубьев 15 отрезных резцов 16 между собой. Затем сверло вместе с целостным керном извлекается из полученного отверстия.

Комбинированное кольцевое сверло для глухих отверстий в костной ткани, содержащее рабочую часть, представляющую собой трубчатый корпус, выполненный прорезным в виде лепестков с режущими зубьями на торцах, и хвостовик, отличающееся тем, что рабочая часть состоит из двух соосно и симметрично расположенных один в другом трубчатых двухлепестковых корпусов, закрепленных с помощью выполненных на них фланцев на торцовой поверхности трубчатого хвостовика с наружной резьбой для приводной вращающейся рукоятки, взаимодействующей посредством подвижной в осевом направлении поперечной траверсы и винтовой пружины, размещенных внутри хвостовика, с радиальными выступами на толкателях, установленных в диаметрально выполненных по всей длине пазах на наружной поверхности внутреннего трубчатого корпуса, на обращенных к режущим зубьям концах которых закреплены отрезные резцы в виде фигурных упругих пластинок с отогнутыми к центру сверла концами криволинейной формы с режущими зубьями на торцах, расположенными в вырезах на торцовых криволинейных поверхностях лепестков внутреннего корпуса, прилегающих к внутренним криволинейным поверхностям кольцевых буртиков на торцах лепестков наружного трубчатого корпуса с режущими трехлезвийными зубьями.