УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПРЕССИОННОГО ОСТЕОСИНТЕЗА Российский патент 1998 года по МПК A61B17/68 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при лечении околосуставных переломов длинных трубчатых костей и патологий суставов, например при корригирующих остеотомиях.

Известен ряд устройств, выполненных из материалов с памятью формы, которые используют при переломах длинных трубчатых костей, например устройство для остеосинтеза [1] , представляющее собой пластину с изогнутыми боковыми ножками, полосами в средней части, попеременно выгнутыми в разные стороны, являющимися рабочими элементами, обеспечивающими компрессию, и отверстиями под фиксирующие винты. Аналогичным по принципу действия является устройство (авт.св. N 1683723), которое для лучшей адаптации к поверхности кости выполнено из двух шарнирно соединенных пластин с дугообраным компрессирующим элементом. Пластины фиксируются в кости винтами.

Данные устройства обладают рядом существенных недостатков:
1) весьма громоздки, сложны в изготовлении и установке;
2) компрессирующий элемент, проявляя эффект памяти формы, деформируется в плоскости, перпендикулярной поверхности кости, т.е. выступает над поверхностью кости, что осложняет ушивание раны, создает дополнительную травматизацию мягких тканей;
3) изогнутые боковые ножки устройства [1], внедряясь внутрь кости, могут приводить к ее разрушению;
4) использование элементов из различных металлов и сплавов (винты, пластины, компрессирующие элементы и т.д.) приводит к созданию гальванической пары, что может быть причиной отторжения металлоконструкции;
5) данные устройства практически неприменимы в околосуставных областях.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, выбранное за прототип и выполненное из материала с памятью формы в виде пластины, имеющей на одном конце две заостренные ножки, на другом - заостренный захват в виде кольцеобразного крючка, заострение которого направлено в сторону, противоположную заострениям ножек, с отверстиями под винты в центральной части пластины, соединенными прорезью. Края отверстий выгнуты в противоположные стороны [2].

Устройство применяется для остеосинтеза при косых и оскольчатых околосуставных переломах длинных трубчатых костей. В деформированном состоянии устройство заостренными ножками фиксируется в губчатом веществе большого бугорка головки кости. Кольцеобразный крючок захвата на противоположной стороне рабочей части внедряют в ранее просверленное в соединяемом костном отломке отверстие. Повышение прочности остеосинтеза достигается с помощью винтов, установленных в каналах головки и отломков, через отверстия в рабочей части. Конструкция известного устройства не только удерживает отломки, но и обеспечивает компрессию по наружному контуру кости за счет восстановления первоначальной формы прорези в рабочей части устройства.

Обладая несомненными преимуществами перед другими подобными устройствами, устройство-прототип имеет следующие недостатки:
1) сложность конструкции устройства, высокая трудоемкость в изготовлении и установке;
2) существенное уменьшение компрессирующей составляющей, развиваемой рабочим элементом устройства силы в случае значительного изменения рельефа кости в нижних и верхних третях. В данной ситуации оси устройства и кости не параллельны, что приводит к разложению сил на две составляющие, кроме того, устройство не прилегает плотно к поверхности кости;
3) изготовление винтов из стали или титановых сплавов может приводить к появлению электрохимической пары;
4) большое количество достаточно сложных по форме и крупных по размерам погружных элементов устройства (кольцо, ножки, винты) может приводить к разрушению костных структур;
5) при удалении (в случае необходимости) этих конструкций возникают значительные трудности.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и обеспечение повышения компрессии.

Поставленная задача решена за счет того, что в проволочном устройстве из материала с памятью формы, содержащем рабочую часть с фиксирующими элементами, последние выполнены в виде погружных ножек, одна из которых снабжена дугообразным элементом с формой, повторяющей форму поверхности граничащего с ним участка кости, при этом длина ножки, снабженной дугообразным элементом, в 1,5 - 2,0 раза превышает длину другой ножки, а длина рабочей части устройства в 1,5 - 2,0 раза меньше расстояния между погружными ножками.

Сущность изобретения состоит в том, что за счет выполнения рабочего элемента в 1,5-2,0 раза короче длины устройства, наличия дугообразного элемента, повторяющего по форме криволинейную поверхность метафиза (граничащего участка поверхности кости), увеличения длины прямой ножки, погружаемой в метафиз, в 1,5-2 раза по сравнению с второй, внедряемой в диафиз, удается достичь плотного прилегания устройства к поверхности кости. При этом ось рабочего элемента параллельна оси кости, что позволяет избежать возникновения "паразитной" сдвигающей составляющей силы, возникающей в устройстве при восстановлении им формы в результате нагрева. Рабочая часть может быть любой формы, но оптимальной по массогабаритным параметрам и силовым характеристикам (в случае отсутствия ограничения по поперечному размеру) является форма рабочей части в виде чередующихся дугообразных элементов с длиной дуги более 180^o, расположенных по разные стороны от прямой, соединяющей погружные ножки и точки перегиба дугообразных элементов. Кроме того, устройство с таким компрессирующим рабочим элементом очень легко деформируется в охлажденном состоянии. В отличие от традиционного подхода, реализованного в аналогах и прототипе, а именно усовершенствования рабочей части устройства для компрессионного синтеза костных отломков, в изобретении для наиболее полной адаптации к поверхности кости устройства, изменен один из его фиксирующих элементов. Такой подход ранее не был известен.

На фиг. 1 изображен вид сверху устройства в рабочем состоянии; на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - устройство в деформированном после охлаждения виде; на фиг. 4 - устройство в рабочем состоянии, установленное на кости; на фиг. 5, 6 - вид сверху и сбоку устройства с рабочей частью, состоящей из чередующихся дугообразных элементов с длиной дуги более 180^o, расположенных по разные стороны от прямой, соединяющей погружные ножки и точки перегиба элементов (линии компрессии).

Устройство содержит рабочую часть 1, погружные ножки 2, 3, одна из которых снабжена дугообразным элементом 4. Все элементы выполнены из материала с памятью формы, например из никелида титана марки ТН 1, проявляющего эффект памяти формы при температурах, близких к температуре человеческого тела (36,6^oC).

Исполнение устройства с рабочей компрессирующей частью короче в 1,5-2,0 раза изделия в целом (расстояние между ножками), а также снабжение одной и ножек дугообразным элементом с формой, повторяющей форму поверхности граничащего участка кости (метафиза), позволяет разместить его на кости таким образом, что вектор силы, развивающейся в устройстве при восстановлении формы, направлен параллельно оси кости, оси компрессии. При этом компрессия максимальна при минимальных геометрических параметрах устройства (длина, ширина, диаметр проволоки). Этого не происходит, если не выполняется условие длины рабочей части по сравнению с общей длиной устройства. Соотношение длин погружных ножек выбрано таким образом, чтобы прямая, соединяющая концы ножек, была параллельна оси компрессии (кости). Если ножка, погружаемая в метафиз, будет короче, чем 1,5 длины ножки, погружаемой в диафиз, то будет недостаточно надежной фиксации ее в губчатой кости метафиза (мыщелка). Если ее длина будет больше двойной длины короткой ножки, то велика вероятность того, что при восстановлении формы устройства диафизарная погружная ножка может выскочить из отверстия.

Выполнение рабочей части устройства в виде чередующихся дугообразных элементов с длиной дуги более 180^o существенно облегчает деформацию их в охлаждаемом состоянии. Если длина дуги дугообразных элементов будет менее 180^o, то для их деформирования нужно использовать специальный инструмент.

Перед установкой устройство охлаждают до температуры 5-10^oC. Рабочую часть деформируют таким образом, чтобы увеличилось расстояние между погружными ножками за счет уменьшения кривизны рабочей части. Дугообразный элемент фиксирующей ножки, погружаемой в метафиз, не деформируют. Короткую ножку устанавливают в специально приготовленное отверстие в диафизарной части длинной трубчатой кости, а длинную - в губчатую кость метафиза. При нагреве устройства (самопроизвольном или от орошения теплым физраствором) рабочая часть принимает заранее заданную форму, погружные ножки сближаются друг к другу. Ножки прочно фиксируются в кости, а костные отломки - между собой. При этом устройство развивает необходимую компрессию (силу). Если устройство необходимо удалить, его перекусывают и извлекают по частям.

Устройство изготавливается из проволоки диаметром 2-3,5 мм. Для изготовления выбираются сплавы на основе никелида титана с незначительным избытком никеля. Придание изделию необходимой формы осуществляется при температуре 550-650^oC. Для обеспечения восстановления формы при температурах, близких к температуре человеческого тела (30-40^oC), устройства подвергают термообработкам по известным режимам. Окончательная обработка устройств проводится химическим травлением.

Предлагаемое устройство прошло клиническую опробацию с положительным результатом в ходе корригирующей вальгизирующей подмыщелоковой остеотомии большеберцовой кости больного, страдающего идиопатическим артрозом II степени с варусной деформацией левого коленного сустава. Пациенту выполнена шарнирная остеотомия большеберцовой кости в подмыщелоковой зоне.

После одномоментной коррекции деформации отломки больберцовой кости фиксированы по наружной и внутренним поверхностям предлагаемыми устройствами. Мягкие ткани ушиты без натяжения за счет адаптации устройства к криволинейной поверхности участка кости, прилегающего к устройству. Получена стабильная фиксация отломков, которая позволила отказаться от внешней иммобилизации конечности (на 4-е сутки) и приступить к ранней разработке движений в коленном суставе.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для лечения околосуставных переломов длинных трубчатых костей и патологий суставов, например, при коррегирующих остеотомиях. Перед установкой устройство охлаждают до 5 - 10^oC. Рабочую часть деформируют таким образом, чтобы увеличилось расстояние между погружными ножками за счет уменьшения кривизны рабочей части. Дугообразный элемент погружной ножки, расположенной в метафизене, деформируют. Короткую ножку устанавливают в подготовленное отверстие в диафизарной части длинной трубчатой кости, а длинную - в губчатую кость метафиза. При нагреве устройства рабочая часть принимает заранее заданную форму, погружные ножки сближаются друг с другом. Ножки прочно фиксируются в кости, а костные отломки - между собой, при этом устройство обеспечивает необходимую компрессию. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для компрессионного остеосинтеза, выполненное из материала с эффектом памяти формы в виде рабочей части с погружными ножками, отличающееся тем, что одна из погружных ножек снабжена дугообразным элементом с формой, повторяющей форму поверхности, граничащего с ним участка кости, при этом длина ножки, снабженной дугообразным элементом в 1,5 - 2 раза превышает длину другой ножки, а длина рабочей части устройства в 1,5 - 2,0 раза меньше расстояния между погружными ножками. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая часть образована дугообразными элементами с длиной дуги более 180^o, при этом соседние элементы расположены по разные стороны от прямой, соединяющей точки их перегиба и погружные ножки.