КОМПРЕССИОННО-ДИСТРАКЦИОННЫЙ АППАРАТ ПЛАТОВА Российский патент 1996 года по МПК A61B17/60 

Аппарат относится к медицинской технике, а именно к ортопедии и травматологии, и предназначен для лечения костных переломов, ложных суставов, удлинения или укорочения конечностей путем создания равномерной дозированной атравматической микродистракции.

Известен компрессионно-дистракционный аппарат, содержащий кольца со спицами, невращающиеся резьбовые стержни, одними концами закрепленные на одном из опорных колец, а другими ввинченными в ведущие гайки -- храповые колеса, получающими импульсное вращательное движение от собачек, установленных на гайках, в свою очередь охваченных гибким тросом последовательно между собой и ползуном, совершающим возвратно-поступательное движение под воздействием кулачка, установленного на выходном валу общего электрического привода (см. например, авторское свидетельство СССР N 1122308, кл. A 61 B 17/18, 1984 г.).

Недостатками такого типа аппаратов с храповыми парами, общей гибкой связью и одним групповым электроприводом являются:
низкий КПД преобразователя вращения в поступательное движение резьбового стержня на основе обычной винтовой пары с трением скольжения;
лишний расход энергии источника питания из-за того, что рабочий ход осуществляется при движении ползуна только в одну сторону;
наличие больших потерь из-за отсутствия упорных подшипников, воспринимающих усилие дистракции (и веса тела при работе аппарата на нижней конечности);
невозможность корректировки положения плоскости опорного кольца без демонтажа устройства;
отсутствие возможности регулирования скорости каждого дистрактора;
отсутствие реверсивного движения;
сложность конструкции и ее громоздкость из-за наличия проходящей по контуру общей гибкой связи, натяжных роликов, выступающих из гаек концов резьбовых стержней.

Целью изобретения является создание компрессионно-дистракционного аппарата с автономными дистракторами и возможностями регулирования и реверсирования скорости каждого дистрактора, с существенно улучшенными энергетическими характеристиками и возможностью корректирования процесса лечения без демонтажа конструкции при сохранении безопасности нарушения регенеративного процесса костной ткани из-за длительного нагружения конечности увеличенным усилием дистракции.

Поставленная цель достигается тем, что в компрессионно-дистракционном аппарате, содержащем кольца со спицами, соединенные резьбовыми стержнями с установленными на них храповыми колесами, гайками, связанными гибким элементом между собой и ползуном общего приводного устройства, установленного на одном опорном кольце, приводное устройство выполнено в виде автономных электрических приводов, выходные валы которых смонтированы на одном шариковом и другом упорном подшипниках и соединены при помощи торцевых пазовых соединений и накидных гаек с имеющими возможность вращения резьбовыми стержнями дистракторов, винтовые пары которых выполнены на основе ролико-винтовых пар с промежуточными телами качения в виде роликов, гайки дистракторов закреплены неподвижно к другому опорному кольцу, двигатели электрических приводов выполнены реверсивными и подсоединены с помощью кабелей и электрических соединителей к блоку управления, включающего в свой состав блок питания и систему управления, имеющий на корпусе ответные части электрических соединителей как для прямого, так и для обратного ходов. Система управления обеспечивает для каждого электрического привода раздельное независимое регулирование и стабилизацию скорости, а также обеспечивает возможность изменения режимов работы аппарата с помощью коммутационных элементов по выбранной программе по длительности и частоте следования микродистракций.

Применение в дистракторах ролико-винтовых пар не только значительно увеличивает КПД преобразователя за счет замены трения скольжения трением качения, но и существенно повышает редукцию за счет имеющегося планетарного эффекта вращения роликов между винтом и гайкой.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображен компрессионно-дистракционный аппарат (общий вид), а на фиг.2 -- продольный разрез электропривода с закрепленным на его валу дистрактором на основе ролико-винтовой передачи с тремя резьбовыми роликами.

Аппарат содержит два опорных кольца 1 и 2 со спицами 3. На опорном кольце 1 размещено приводное устройство в виде автономных электрических приводов 4, выходные валы которых установлены на одном шариковом 5 и другом упорном 6 подшипнике и связаны через редуктор с цилиндрическими шестернями с реверсивным электродвигателем 7.

Опорные кольца соединены между собой дистракторами, выполненными в виде трубчатых гаек 8 и резьбовых стержней 9, одни из концов которых входят в глухие отверстия выходных валов электрических приводов 4 и соединены с ними посредством торцевых пазовых соединений и накидных гаек 10, а трубчатые гайки 8 соединены с другим опорным кольцом 2.

Между резьбовыми стержнями 9 и трубчатыми гайками 8 расположены в сепараторах 11 резьбовые ролики 12, входящие своими кольцевыми выступами одновременно во впадины трубчатых гаек 8 и резьбовых стержней 9. На концах резьбовых стержней 9, расположенных внутри трубчатых гаек 8, установлены центрирующие шайбы 13 из антифрикционного материала.

Электроприводы 4 соединены посредством кабелей и двухполюсных соединителей с блоком управления 14, имеющего в своем составе блок питания, коммутационные элементы, ответные части соединителей как для прямого, так и для обратного ходов, систему управления с регулировкой и стабилизацией скорости каждого электрического привода независимо.

Аппарат монтируется и работает следующим образом.

Через костные фрагменты проводятся спицы 3, которые в натянутом состоянии фиксируются в опорных кольцах 1 и 2. Последние соединяются между собой с помощью дистракторов, трубчатые гайки которых 8 закрепляются в опорном кольце 2, а резьбовые стержни 9 вставляются в выходные валы заранее установленных на опорном кольце 1 электрических приводов 4 и закрепляются с помощью накидных гаек 10.

После этого посредством кабелей и соединителей электрические приводы 4 подключаются к блоку управления 14, кратковременными включениями создают предварительное усилие растяжения костного фрагмента, необходимое для начала дистракции, и переводят блок управления в нужный автоматический режим работы.

В процессе работы возможна корректировка углового положения плоскости опорного кольца 2 относительно плоскости опорного кольца 1 отсоединением нужного электропривода или его реверсивное включение в соответствующее гнездо на блоке управления 14.

Кроме того, блок управления позволяет обеспечить разовые включения и регулировать с последующей стабилизацией скорость каждого электропривода независимо.

Таким образом, при удлинении конечностей аппарат позволяет осуществлять как в автономном режиме работы, так и в режиме разовых включений, дозированные микроперемещения костных фрагментов и корректировать процесс лечения на любой стадии без демонтажа устройства, что улучшает условия регенерации костной ткани, обеспечивает постоянное и равномерное растяжение мягких тканей, исключающее их травматизацию или необратимые функциональные расстройства.

В КБ "Южное" по рабочим чертежам автора было изготовлено четыре опытных образца аппарата. Испытаниями подтверждены основные характеристики (регулирование, стабилизацию и реверсирование скорости, статическую прочность при нагрузках до 150 кгс, отсутствие заклинивания, работу по различным программам, перемещение дистракторов с различными скоростями и даже в разные стороны), в том числе и повышенную редукцию ролико-винтовой передачи. Блок питания, состоящий из 4-х серийно выпускаемых элементов питания А-136, общей массой 0,1 кг обеспечивает автоматическую работу в течение 200 суток.

При шаге винта 0,8 мм перемещение гайки на один оборот винта составило 0,533 мм. Кроме того подтверждено наличие самоторможения в дистракторе при нагрузках до 150 кгс и отсутствие напряжения на двигателе электрического привода.

После испытания все образцы сохранили работоспособность.

Аппарат относится к медицинской технике, а именно к ортопедии и травматологии, и предназначен для лечения костных переломов, ложных суставов, удлинения или укорочения конечностей путем создания равномерной дозированной атравматической микродистракции. Для снижения травматизации и улучшения условий регенерации костной ткани процесс дистракции с помощью автономного блока управления с источником питания обеспечивается равномерным в течение всего периода лечения, а частота включения аппарата и величина одной микродистракции легко устанавливается в широком диапазоне с помощью коммутационных элементов блока управления. Аппарат содержит разъемные опорные кольца, связанные между собой разработанными специально для аппарата самотормозящими дистракторами на основе ролико-винтовых передач с промежуточными телами качения между винтом и гайкой, устанавливаемые на кольцах спицедержатели со спицами, причем каждый резьбовой стержень дистрактора приводится во вращение с помощью электропривода, подключаемых к блоку управления, имеющего автономный блок питания и обеспечивающего регулирование и стабилизацию скорости перемещения каждого дистрактора независимо от величины нагрузки. Существенно также, что винтовые пары дистракторов могут работать без смазки, а блок управления обеспечивает возможность отключения и реверсивного перемещения любого дистрактора, с помощью чего возможна коррекция углового положения плоскости подвижного кольца. 2 ил.

Компрессионно-дистракционный аппарат, содержащий кольца со спицами, соединенные резьбовыми стержнями дистракторов, связанными через преобразователь вращательного движения в поступательное с приводным устройством, соединенным через блок управления с блоком питания, отличающийся тем, что приводное устройство выполнено в виде закрепленных на одном или обоих кольцах автономных электрических приводов, выходной вал каждого из которых установлен на двух подшипниках, хотя бы один из которых упорный, соединен маханически с одним из резьбовых стержней дистракторов, а преобразователь вращательного движения в поступательное выполнен в виде роликовинтовой передачи с промежуточными телами качения, причем двигатель каждого из электрических приводов выполнен реверсивным, а блок управления снабжен коммутационными элементами реверсирования каждого электрического привода.