КОМПРЕССИОННО-ДИСТРАКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЧРЕЗКОСТНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК A61B17/66 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к травматологии, к конструктивным элементам устройств для чрезкостной фиксации костных фрагментов, в том числе шарнирно-дистракционных аппаратов.

Известен широкий ряд аппаратов, выполняющих функции компрессии и репозиции костных фрагментов, выполненных на базе аппарата Илизарова - книга О.В.Оганесяна “Лечение заболеваний суставов с помощью шарнирно-дистракционных аппаратов”, Москва, Медицина, 1975 г., (1) стр. 29, рис.9, например аппарат Ткаченко (1), стр. 29, рис. 10, а также аппараты Волкова-Оганесяна, стр. 48-59. Все данные аппараты, в том числе содержащие шарнир, содержат снабженные спицами скобы или кольца, объединенные в фермы, фиксируемые на костных фрагментах. Фермы соединяются между собой непосредственно или через шарнир с помощью дистракторов - компрессионно-дистракционных элементов, предназначенных для пространственной репозиции между собой указанных ферм, закрепленных на костных фрагментах, и задания компрессионных либо дистракционных сил. Основой всех дистракторов является регулируемый элемент, выполненный в виде резьбовой шпильки, на которой с одной стороны закреплен регулируемый элемент, а со второй стороны либо второй регулируемый элемент или шарнир. При этом регулировка производится при помощи гаек, фиксирующих регулируемые элементы.

Общие недостатки всех данных аппаратов определяются общим недостатком используемых в них компрессионно-дистракционных элементов - отсутствие информации о величине зазора между фрагментами. Этот недостаток снижает точность репозиции фрагментов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является регулировочный элемент аппарата Илизарова (1), стр. 29, рис. 9, выбранный за прототип. Данный элемент выполнен в виде резьбовой шпильки с двумя парами регулировочных гаек, между которыми расположены регулируемые элементы.

Общими существенными признаками, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения по обоим вариантам, является наличие резьбовой шпильки для крепления на ней первого регулируемого элемента, а также наличие двух регулировочных гаек.

Данному регулировочному элементу присущ вышеуказанный недостаток.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение по обоим вариантам, является повышение точности репозиции костных фрагментов, точности задания компрессионной нагрузки и зазора между фрагментами.

Для достижения данной технической задачи по варианту 1 предлагается регулировочный элемент, преимущественно чрезкостных аппаратов, содержащий резьбовую шпильку для крепления на ней первого регулируемого элемента, на которой выполнено не менее трех продольных пазов, с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка для крепления второго регулируемого элемента, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой.

Для достижения данной технической задачи по варианту 2 предлагается регулировочный элемент, преимущественно чрезкостных аппаратов, содержащий две ортогонально расположенные резьбовые шпильки для крепления на них регулируемых элементов, при этом на каждой из шпилек выполнено не менее трех продольных пазов, с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой, при этом втулки жестко соединены между собой непосредственно или через проставку (для пространственного сопряжения осей направлений регулирования).

Кроме того, по обоим вариантам для визуализации процесса компрессии пружина (по варианту 2 пружины) протарирована по силе и величине сжатия, а на шпильке (по варианту 2 на шпильках) со стороны второй регулировочной гайки нанесена шкала в единицах силы; для визуализации и установки величины зазора между фрагментами на шпильке (по варианту 2 на шпильках) со стороны первой регулировочной гайки нанесена шкала линейных размеров.

При этом по обоим вариантам роль одного из регулируемых элементов может выполнять шарнир с регулируемым элементом (скобой или фермой). Или каждый дистрактор (как правило их в аппарате два) может быть выполнен из двух регулировочных элементов (по варианту 2 из четырех), соединенных через шарнир. При этом вторым регулируемым элементом, относительно первого, будет являться шарнир с регулируемым элементом (скобой или фермой).

Необходимо также отметить, что возможен вариант из трех ортогонально друг другу расположенных шпилек с вышеописанной конструкцией, аналогичной варианту 2, но при этом регулируемые элементы будут расположены на первой и третьей шпильке, которая будет соединена со второй шпилькой.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от прототипа по варианту 1 являются наличие на шпильке не менее трех продольных пазов, с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка для крепления второго регулируемого элемента, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от прототипа по варианту 2 являются наличие второй (или второй и третьей) резьбовой шпильки, расположенной ортогонально первой, при этом на каждой из шпилек выполнено не менее трех продольных пазов, с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой, при этом втулки жестко соединены между собой непосредственно или через проставку.

Кроме того, по обоим вариантам пружина (по варианту 2 пружины) протарирована по силе и величине сжатия, а на шпильке (по варианту 2 на шпильках) со стороны второй регулировочной гайки нанесена шкала в единицах силы; на шпильке (по варианту 2 на шпильках) со стороны первой регулировочной гайки нанесена шкала линейных размеров.

Благодаря данным отличительным признакам по обоим вариантам достигается следующий технический результат - повышена точность репозиции костных фрагментов (особенно по варианту 2 за счет двухстепенного регулирования), а также возможность точного задания и регулирования компрессионной нагрузки и зазора между фрагментами. При этом первая регулировочная гайка (гайки) выполняет роль позиционера регулируемых элементов, а вторая регулировочная гайка (гайки), поджимающая пружину к втулке, играет роль задатчика компрессионной силы, а также роль датчика взаимного касания костных фрагментов.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемый регулировочный элемент, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности "новое".

На основании сравнительного анализа предложенного устройства с известным уровнем техники по источникам научно-технической и патентной литературы можно утверждать, что между совокупностью признаков, в том числе и отличительных, и выполняемых ими функций и достигаемых целей существует неочевидная причинно-следственная связь. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что техническое решение не следует явным образом из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности “изобретательский уровень”.

Предложенный регулировочный элемент может найти применение в медицине, а именно в травматологии, в аппаратах для послеоперационного восстановления функции любых суставов - локтевых, коленных, голеностопных и плечевых, а также для точной репозиции любых костных фрагментов. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности "промышленно применима".

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен регулировочный элемент по варианту 1 формулы.

На фиг.2 изображен аппарат с двумя одностепенными регулировочными элементами по варианту 1 формулы.

На фиг.3 изображен аппарат с двумя двухстепенными регулировочными элементами по варианту 2 формулы.

Изображенный на фиг.1 регулировочный элемент содержит резьбовую шпильку 1, закрепленный на ней первый регулируемый элемент - скобу 2 (как правило, две скобы, объединенные в фермы). На шпильке 1 выполнено не менее трех продольных пазов 3 с шариками 4, вставленными в сепаратор 5, снаружи которого на шарики 4 по посадке надета втулка 6, на которой закреплен второй регулируемый элемент - скоба 7 (как правило, две скобы, объединенные в фермы). Втулка 6 контактирует с одной стороны с первой регулировочной гайкой 8, а со второй стороны через пружину 9 со второй регулировочной гайкой 10.

Изображенный на фиг.2 аппарат включает два изображенных на фиг.1 одностепенных регулировочных элемента. При этом скоба 2 закреплена на первом костном фрагменте 11, а скоба 7 - на втором костном фрагменте 12. При этом целесообразным является выполнение закрепления регулируемого элемента 7 с возможностью его наклона относительно вертикальной оси, в данном случае это шарнир, реализованный в виде шарнирной шайбы 13.

Изображенный на фиг.3 аппарат включает два двухстепенных регулировочных элемента, каждый из которых выполнен из двух ортогонально расположенных элементов, по конструкции аналогичных элементам на фиг.1, на шпильках 1 которых закреплены регулировочные элементы - скобы 2, при этом втулки 6 жестко соединены между собой.

Изображенный на фиг.2 аппарат с одностепенными регулировочными компрессионно-дистракционными элементами (фиг.1) работает следующим образом.

После операции через костные фрагменты проводятся спицы (на чертежах не изображены), на которых затем закрепляются скобы (или фермы) 2 и 7. Скобы 2 и 7 соединяются между собой двумя регулировочными элементами, которые закрепляются на скобах 2 и 7, например, при помощи ввинчивания резьбовой части шпилек 1 в резьбовые отверстия скоб 2, 7. Как правило, после операции между фрагментами 11 и 12 имеется зазор. Вращением гайки 8 для ее перемещения в сторону скобы 2 мы даем возможность двигаться под воздействием упругой силы сжатой пружины 9 втулке 6. Тем самым перемещается скоба 7, а следовательно, и фрагмент 12. Шарнир 13 при этом дает возможность скобе 7 поворачиваться в плоскости листа (если гайка 8 второго элемента не вращается). Если гайка 8 второго элемента вращается синхронно с первой, то костный фрагмент 12 перемещается линейно без вращения в плоскости листа. Таким образом, гайки 8 регулировочных элементов являются позиционерами костных фрагментов 11 и 12 по одной линейной и одной угловой координате. Далее, после соприкосновения костных фрагментов 11 и 12, если сила упругости сжатой пружины меньше, чем сила деформации кости, гайка 8 при дальнейшем вращении выходит из контакта со втулкой 6. Появление зазора между ними свидетельствует о моменте касания фрагментов 11, 12, и поскольку глаз человека различает зазоры в 0,1 мм, то репозиция костей будет произведена в данном аппарате с этой точностью. Вращением гайки 10 можно сжимать пружину 9, тем самым регулируя силу компрессии. При этом пружина 9 может быть протарирована по силе и величине сжатия. Таким образом, нанеся на шпильку 1 шкалу в единицах силы, мы получаем в лице гайки 10 регулятор силы компрессии.

Если с помощью гайки 8 мы можем определить момент касания фрагментов, то, вращая гайку 8 в обратном направлении (от скобы 2), мы обеспечим гарантированный зазор между фрагментами 11 и 12. Для определения этого зазора достаточно на шпильке со стороны первой регулировочной гайки 8 нанести шкалу линейных размеров. Таким образом, предложен элемент, позволяющий точно репонировать костные фрагменты, точно задавать компрессионные силы и создавать необходимый зазор между фрагментами.

Изображенный на фиг.3 аппарат с двухстепенными регулировочными компрессионно-дистракционными элементами работает аналогично аппарату на фиг.1, но за счет ортогонального соединения регулировочных элементов каждый регулировочный элемент обеспечивает две линейные и две угловые степени свободы. Таким образом, применение данных регулировочных элементов позволяет обеспечить четыре угловые и четыре линейные степени регулирования скоб (как правило, ферм) 2 друг относительно друга. Такая конструкция уже будет содержать четыре регулятора-позиционера и четыре регулятора-задатчика сил (точнее 2-х сил и 2-х моментов).

Возможно также применение и трехстепенных регулировочных элементов, в которых все втулки расположены ортогонально.

Для использования в шарнирно-дистракционных аппаратах используется по четыре вышеописанных регулировочных элемента, которые жестко соединяются с каждой фермой, а также попарно между собой через шарнир.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к травматологии, к конструктивным элементам устройств для чрезкостной фиксации костных фрагментов, в том числе шарнирно дистракционных аппаратов. Изобретение обеспечивает повышение точности репозиции костных фрагментов, точности задания компрессионной нагрузки и зазора между фрагментами. По первому варианту регулировочный элемент содержит резьбовую шпильку для крепления на ней первого регулируемого элемента, на которой выполнено не менее трех продольных пазов, с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка для крепления второго регулируемого элемента, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой. По второму варианту регулировочный элемент содержит две ортогонально закрепленные резьбовые шпильки для крепления на них регулируемых элементов. На каждой из шпилек выполнено три продольных паза с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарике по посадке надета втулка, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой. Втулки жестко соединены между собой непосредственно или через проставку. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Регулировочный элемент, преимущественно чрезкостных аппаратов, характеризующийся тем, что он содержит резьбовую шпильку для крепления на ней первого регулируемого элемента, на которой выполнено не менее трех продольных пазов, с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка для крепления второго регулируемого элемента, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой.2. Регулировочный элемент по п.1, отличающийся тем, что пружина протарирована по силе и величине сжатия, а на шпильке со стороны второй регулировочной гайки нанесена шкала в единицах силы.3. Регулировочный элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что на шпильке со стороны первой регулировочной гайки нанесена шкала линейных размеров.4. Регулировочный элемент, преимущественно чрезкостных аппаратов, характеризующийся тем, что он содержит две ортогонально расположенные резьбовые шпильки для крепления на них регулируемых элементов, при этом на каждой из шпилек выполнено не менее трех продольных пазов с шариками, вставленными в сепаратор, снаружи которого на шарики по посадке надета втулка, контактирующая с одной стороны с первой регулировочной гайкой, а со второй стороны через пружину со второй регулировочной гайкой, при этом втулки жестко соединены между собой непосредственно или через проставку.5. Регулировочный элемент по п.4, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна пружина протарирована по силе и величине сжатия, а на шпильке со стороны второй регулировочной гайки нанесена шкала в единицах силы.6. Регулировочный элемент по любому из п.4 или 5, отличающийся тем, что, по крайней мере, на одной шпильке со стороны первой регулировочной гайки нанесена шкала линейных размеров.