УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА ТРУБЧАТОЙ КОСТИ Российский патент 2005 года по МПК A61B17/68 

Изобретение относится к устройствам для остеосинтеза трубчатых костей и может быть использовано, преимущественно, для лечения косых и поперечных переломов диафизов лучевой и локтевой костей, диафиза малоберцовой кости, а также косых и поперечных переломов диафиза плечевой кости.

В хирургической практике известно использование средств внутренней фиксации (интрамедуллярных стержней и пластин) для лечения диафизарных переломов костей предплечья.

Из интрамедуллярных фиксаторов в нашей стране широко применяют стержни Богданова и их модификацию в виде титановых штифтов прямоугольного сечения [1-3], а за рубежом – преимущественно гибкие стержни [4-7].

Однако такая фиксация не является стабильной и, как правило, требует длительной наружной иммобилизации конечности [8]. Интрамедуллярный остеосинтез недостаточно устойчив к воздействию ротационных сил, возможен диастаз отломков на стержне [1], [9], что побуждает дополнительно прибегать к установке аппаратов внешней фиксации [10-12].

Чрескостный остеосинтез, несмотря на его высокую эффективность используется вне специализированных центров довольно редко. Это отчасти объясняется тем, что диафизарные переломы костей предплечья являются наиболее сложным объектом для аппаратной фиксации [13, 14]. Этот метод сложен, трудоемок, причем при простых переломах не дает заметных преимуществ перед внутренним остеосинтезом [8, 15-17].

В Руководстве по остеосинтезу [16] предпочтение отдается пластинам, которые могут в зависимости от перелома работать в трех режимах: нейтрализующем (при спиральных, косых и некоторых оскольчатых переломах), опорном (при необходимости аутопластического замещения дефекта) и компрессирующем (при поперечных переломах).

Однако компрессия, достигаемая одномоментно на операционном столе, постепенно начинает ослабевать [9, 18-20].

Для преодоления этого недостатка предлагаются различные конструкции фиксаторов с эффектом памяти формы, обеспечивающих равномерную и постоянную компрессию отломков [21-22]. В Руководстве [23] по остеосинтезу фиксаторами с термомеханической памятью формы приведены схемы разных комбинаций конструкций из никелида титана с прочими видами остеосинтеза – интрамедуллярного и накостного.

Недостатком применяемых традиционных конструкций (скоб, колец) является то, что они требуют сочетания с другими видами остеосинтеза, так как не в состоянии гарантировать постоянную компрессию и надежное шинирование кости.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является устройство для компрессионного остеосинтеза трубчатой кости [24].

Устройство по прототипу выполнено в виде проволочной скобы из материала с термомеханической памятью формы (никелида титана), имеющей волнообразно изогнутую (гофрированную) спинку, короткую и длинную прямолинейную ножки, загнутую навстречу короткой ножке и расположенную параллельно спинке скобы.

При использовании скобы длинную ножку вводят в костномозговой канал кости через отверстие, сформированное в одном из отломков кости, спинку располагают накостно так, чтобы она перекрывала участок перелома кости, а короткую ножку вводят в поперечный канал, сформированный во втором отломке кости. Для остеосинтеза костей с костным гребнем, например, при переломе локтевого отростка одновременно используют две скобы, скручивая жгутом длинную ножку и разводя в разные стороны в виде вилки волнообразные спинки с короткими ножками скобы.

Недостатком устройства по прототипу является неадекватная поверхность кости формы накостного элемента скобы, которая при сравнительно небольшой площади контактной поверхности не обеспечивает стабильной фиксации отломков кости.

Задачей изобретения является обеспечение постоянной компрессии отломков кости при одновременном повышении надежности их фиксации.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве остеосинтеза трубчатой кости, выполненном из материала с термомеханической памятью формы в виде проволочной скобы, содержащей фигурно изогнутый накостный элемент и загнутые навстречу друг другу прямые ножки, закрепляемые в кости, фигурно изогнутый накостный элемент имеет прямолинейную спинку, по разные стороны от которой с промежутком, образующим центральную перемычку прямолинейной спинки, расположены две Ω-образные петли, а концевые перемычки прямолинейной спинки сопряжены с соответствующими ножками посредством дугообразных участков, охватывающих кость с одной и другой сторон относительно прямолинейной спинки, при этом каждая из плоскостей, образованных соответствующей ножкой и сопряженным с ней дугообразным участком, расположена перпендикулярно прямолинейной спинке, а проекция каждой из Ω-образных петель на близлежащую к ней вышеуказанную плоскость имеет форму дуги, симметрично сопряженной с дугой дугообразного участка относительно соответствующей концевой перемычки.

Кроме этого, в предлагаемом устройстве каждая ножка расположена по диаметру полуокружности, образованной соответствующей парой симметрично сопряженных дуг.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

фиг.1 – общий вид устройства,

фиг.2 – чертеж конструкции устройства,

фиг.3 – схема установки устройства.

Согласно фиг.1, 2 устройство выполнено с виде проволочной скобы с загнутыми навстречу друг другу прямыми ножками 1 и 2 длиной d и фигурно изогнутым накостным элементом, который содержит прямую спинку длиной L, состоящую из центральной перемычки 3 и концевых перемычек 4 и 5, одинаковой длины l, два дугообразных участка 6, 7 с внутренним радиусом R₁, посредством которых концевые перемычки 4 и 5 сопряжены с ножками 2 и 1 скобы соответственно, и две Ω-образные петли 6 и 7 с внешним радиусом R₂, расположенные по разные стороны от прямой спинки с промежутком между их шейками, образующим центральную перемычку 3 прямой спинки.

Плоскости, образованные ножкой 1 с дугообразным участком 7 и ножкой 2 с дугообразным участком 6, расположены перпендикулярно прямой спинке скобы. Дугообразные участки 6, 7 сформированы в угловых секторах 90^о и расположены по разные стороны от спинки скобы, каждая, со стороны, противоположной расположению близлежащей Ω-образной петли. Поверхности Ω-образных петель в поперечном сечении имеют цилиндрическую форму, при этом каждая Ω-образная петля 8 (9) в проекции на плоскость близлежащих дугообразного участка 6 (7) и ножки 2 (1) имеет форму дуги, симметрично сопряженной с дугой дугообразного участка 6 (7), образуя полуокружность, диаметр которой образует ножка 2 (1).

Устройство изготовлено из материала с термомеханической памятью формы, например из никелида титана марок ТН-IХЭ, ТН-10, ТН-20.

При изготовлении и выборе фиксатора размеры его определяются исходя из диаметра кости (по длине имплантируемой ножки d). Остальные составляющие конструкции должны удовлетворять соотношениям

l₁=d;

L=3d+2⊘;

h=1/2d+2⊘;

D=d+⊘

R₁=d/2;

R₂=πd/8,

где ⊘ – диаметр проволоки, из которой изготовлена скоба, h - высота скобы, D – ширина скобы.

Таким образом, для изготовления скобы требуется проволока длиной, равной

2d+3l+2(2πR₂)+2(2πR₁)/4, или

2d+3d+π²d/2+πd/2=d(10+π+π²)/2,

где d – длина имплантируемой ножки, равная диаметру фиксируемой кости. Если d=10 мм, то для изготовления фиксатора потребуется ≈ 11,5 см проволоки, плюс 3-5 мм на изгиб.

С практических позиций целесообразно увеличить длину ножки примерно на 2 мм, чтобы ее свободный конец перекрывал кортикальный слой кости, но при этом указанную разницу не включать в расчеты при изготовлении и выборе фиксатора.

Исходя из диаметров диафизов костей, предлагаются следующие типоразмеры скобы (табл. 1, 2):

Для костей предплечья и малоберцовой (табл. 1):

№⊘ (мм)d (мм)61,2681,28101,310121,312141,414

Для плечевой кости (табл. 2):

№⊘ (мм)d (мм)221,822,0241,824,0262,026,0282,028,0302,230,0322,232,0

При выборе фиксатора целесообразно подбирать длину ножки, на один размер меньший, чем диаметр кости. Так, при диаметре кости, равном 10 мм, выбирается фиксатор №8.

Устройство используется при оперативном лечении переломов диафизов трубчатых костей. Показанием для применения данной конструкции являются поперечные и косые переломы, преимущественно диафизы малоберцовой, локтевой и лучевой костей. В некоторых случаях (у лиц пожилого и старческого возраста, у ослабленных больных, при множественных повреждениях, когда требуется минимально инвазивное вмешательство) возможно использование фиксатора при переломах плечевой кости. Остеосинтез с применением данной конструкции может стать методом выбора при повреждении диафизов проксимального отдела лучевой и дистального отдела локтевой костей (в непосредственной близости от шеек этих костей).

В процессе планирования операции на основании рентгенограмм и скиограмм определяется приблизительный размер фиксатора, место и направление внедрения ножек имплантата.

При поперечных переломах место имплантации ножек располагается так, чтобы линия излома приходилась на середину центральной перемычки 3. При этом расчет ведется от истинного размера фиксатора (№ фиксатора соответствует диаметру кости), тогда как во время операции выбирается конструкция на один размер меньше. Так, если диаметр кости равен 10 мм, то внутрикостный поперечный канал должен быть расположен на расстоянии от линии перелома, равном L/2=(3d+2⊘)/2=(30+2,6)/2≈17 мм. При этом выбирается фиксатор №8, и, следовательно, его деформация по длине составит 17–(24+2,4)/2≈4 мм.

Каналы 10, 11 для ножек формируют в кости 12 под углом ≈ 110° к продольной оси (20° к поперечнику), как показано на фиг.3, чтобы при имплантации ножек 1, 2 их свободные концы отдалились друг от друга. Это позволяет при восстановлении формы достичь равномерной компрессии по всей площади излома.

При косых переломах отправной точкой для определения расстояния до места имплантации ножек является середина линии излома. Плоскость расположения ножек имплантата должна быть, по возможности, перпендикулярна плоскости излома. При этом если длина линии излома значительная, то ножки внедряют в оба отломка.

Помимо деформации охлажденной конструкции по длине перед имплантацией увеличивают и радиус кривизны дуг, образуемых Ω-образными петлями 8, 9, т.к. после нагревания восстановление исходной кривизны позволит добиться прочного охвата конструкцией фиксируемой области.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в следующем:

Наличие достаточно большого количества элементов накостной фиксации (две накостные дуги 6, 7 и две Ω-образные петли 8, 9) позволяет уменьшить степень их деформации при охлаждении.

В отличие от кольцевидных фиксаторов из никелида титана контакт с костью осуществляется не по всей окружности, а по полуокружности кости, что позволяет сохранить ее кровоснабжение.

Геометрическое расположение элементов накостной фиксации приближает конструкцию по объему охвата скрепляемого дефекта к полутрубчатой пластине, однако в отличие от накостных пластин контакт с костью минимален, что позволяет избежать развития типичных реакций на границе имплантат-кость и не требует формирования дополнительных отверстий для винтов.

При поперечных переломах расположение Ω-образных петель препятствует смещению отломков по ширине, при косых – способствует компрессии по линии излома.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемое устройство может быть изготовлено из известных материалов согласно приведенному описанию и чертежам и использовано по прямому назначению для оперативного лечения поперечных и косых переломов трубчатых костей.

Список литературы

1. Ефимов В.Н. Отдаленные результаты оперативного лечения при закрытых диафизарных переломах костей предплечья /В.Н.Ефимов // Ортопед., травмотол. – 1989. - №2. – С.20-23.

2. Зверев Е.В. Лечение переломов длинных трубчатых костей функциональным внутрикостным остеосинтезом титановыми стержнями / Е.В.Зверев // VI съезд травматологов России: Тезисы. – Нижний Новгород, 1997. – С.392.

3. Ключевский В.В. Хирургия повреждений / В.В.Ключевский. – Ярославль: ДИА-пресс. – 1999. – 46 с.

4. Feraboli F. Le fratture diafisari di avambrassio ed il loro trattamento con inchiodamento elastico endomedollare e esterna / F. Feraboli, R. Mannenti // Minerva Ortop. - 1992/ - T. №43. – Р.333-343.

5. Van Den Wildenberg F/ Intramedullary stabilization of a bowing fracture of the forearm with Ender's lails / F. Van Den Wildenberg, J.W. Greve // J. Trauma. – 1995. – V/ 35, №5. – P.808-810.

6. Heimel B. Uber die Bundelnagelung von Schaftfracturen an obern und unteren Extramitat / B. Heimel, H. Okumusogly // Unfallheilkunde. 1999. – Bd. 82, H. 5. – S. 206-212.

7. Boussuoga M. Surgical management of isolated fractures of ulna shaft / M. Boussuoga, K. Lazrek, H. Taobane // Acta Orthop. Belg. – 2002. – T. 68, №4. – P.343-347.

8. Ткаченко С.С. Остеосинтез / Под ред. С.С. Ткаченко – М.: Медицина, 1987. – 271 с.

9. Герасимов О.Н. Об эффективности применения компрессирующих устройств с памятью формы при лечении повреждений костей и суставов / О.Н.Герасимов, С.О.Герасимов // Актуальные вопросы имплантотологии и остеосинтеза. – Новокузнецк; СПб., 2001. – С.43-44.

10. Барабаш А.П. Комбинированный напряженный остеосинтез / А.П.Барабаш, Л.Н.Соломин. – Благовещенск: АмурЭко. 1992. – 71 с.

11. Мамонов Ю.П. Применение комбинированного остеосинтеза при диафизарных переломах костей предплечья / Ю.П.Мамонов // Ортопед., травмотол. – 1993. - №6. – С.50-52.

12. Корнилов Н.В. Комбинированный остеосинтез: определение, место в восстановительной травматологии-ортопедии / Н.В.Корнилов, Л.Н.Соломин, А.В.Войтович и др. // VII съезд травматологов-ортопедов России. – Новосибирск, 2002. – Ч. II. – С.72-73.

13. Девятов А.А. Чрескостный остеосинтез / А.А.Девятов. – Кишинев: Штиинца, 1990. – 315 с.

14. Ли А.Д. Чрескостный остеосинтез в травматологии / А.Д. Ли – Томск: изд-во Томского университета, 1992. – 198 с.

15. Кузьменко В.В. Современная концепция погружного остеосинтеза / В.В.Кузьменко // Ортопед., травматол. – 1991. - №7. – С.67-70.

16. Muller M.E. Manual of internal fixation. – 3^rd ed. / M.E/ Muller, M. Allgower, R. Schneider, H. Willenegger. – Berlin: Springer Verlag, 1995. – 750 p.

17. Boyer M.I/ Fractures of the upper extremity: new concepts in surgical treatment / M.I. Boyer, L.M. Galatzi, J. Borrelli et al. // Instr. Course Lect. – 2003. – V. 52. P. 591-605.

18. Кузьминых А.П. О законе заживления перелома / А.П.Кузьминых, О.Н.Штанаков // Ортопед., травматол. – 1991. - №7. – С.67-70.

19. Lukacs I. Komplikationen nach Verplattung von Unterarmbruchen / L.Lukacs, E. Tortely // Akt. Traumatol. – 1996. – Bd. 6, H. 4. – S. 221-225/.

20. Perren S.M. Evolution of internal fixation of long bone fractures / S.M. Perren // J. Bone Joint Surg. – 2002. – V. 84-B, №8. – P.1093-1110.

21. Жуков А.Е. Остеосинтез устройствами с памятью формы в лечении травматологических больных / А.Е.Жуков // Имплантаты с памятью формы в травматологии и ортопедии: Рефераты докладов / II международный конгресс. – Новокузнецк. 1993. – С.23-24.

22. Баранов М.Ю. Фиксаторы с памятью формы и ургентный остеосинтез / М.Ю.Баранов, М.А.Талерчик, А.В.Поветьев // VI съезд травматологов-ортопедов России: Тезисы. – Нижний Новгород. 1997. – С.363.

23. Руководство по остеосинтезу фиксаторами с термомеханической памятью. Ч. I. Компрессирующие скобы и кольцевидные фиксаторы / Под ред. В.В.Котенко – Новокузнецк: ВНПЦ ИПФБ 1996. – 94 с.

24. Авт. свид. СССР №1057025, МПК А 61 В 17/18, публикация 30.11.83 г., прототип.

Изобретение относится к устройствам для остеосинтеза трубчатых костей и может быть использовано преимущественно для лечения косых и поперечных переломов диафизов лучевой и локтевой костей, диафиза малоберцовой кости, а также косых и поперечных переломов диафиза плечевой кости. Изобретение обеспечивает постоянную компрессию отломков кости при одновременном повышении надежности их фиксации. Устройство выполнено из материала с термомеханической памятью формы в виде проволочной скобы, содержащей фигурно изогнутый накостный элемент и загнутые навстречу друг другу прямые ножки, закрепляемые в кости. Фигурно изогнутый накостный элемент имеет прямолинейную спинку, по разные стороны от которой с промежутком, образующим центральную перемычку прямолинейной спинки, расположены две Ω-образные петли. Концевые перемычки прямолинейной спинки сопряжены с соответствующими ножками посредством дугообразных участков, охватывающих кость с одной и другой сторон относительно прямолинейной спинки. Каждая из плоскостей, образованных соответствующей ножкой и сопряженным с ней дугообразным участком, расположена перпендикулярно прямолинейной спинке. Проекция каждой из Ω-образных петель на близлежащую к ней вышеуказанную плоскость имеет форму дуги, симметрично сопряженной с дугой дугообразного участка относительно соответствующей концевой перемычки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Устройство для остеосинтеза трубчатой кости, выполненное из материала с термомеханической памятью формы в виде проволочной скобы, содержащей фигурно изогнутый накостный элемент и загнутые навстречу друг другу прямые ножки, закрепляемые в кости, отличающееся тем, что фигурно изогнутый накостный элемент имеет прямолинейную спинку, по разные стороны от которой с промежутком, образующим центральную перемычку прямолинейной спинки, расположены две Ω-образные петли, а концевые перемычки прямолинейной спинки сопряжены с соответствующими ножками посредством дугообразных участков, охватывающих кость с одной и другой сторон относительно прямолинейной спинки, при этом каждая из плоскостей, образованных соответствующей ножкой и сопряженным с ней дугообразным участком, расположена перпендикулярно прямолинейной спинке, а проекция каждой из Ω-образных петель на близлежащую к ней вышеуказанную плоскость имеет форму дуги, симметрично сопряженной с дугой дугообразного участка относительно соответствующей концевой перемычки.2. Устройство для остеосинтеза по п.1, отличающееся тем, что каждая ножка расположена по диаметру полуокружности, образованной соответствующей парой симметрично сопряженных дуг.