Система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза Российский патент 2019 года по МПК A61B17/60 

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, и предназначено для использования в конструкциях аппаратов для чрескостного остеосинтеза методом внешней фиксации.

Системы для внешней фиксации костей, состоящие из стандартных деталей, например, различного типоразмера плоских колец, полуколец, спиц, чрескостных и опорных стержней, болтов, гаек, спицефиксаторов, широко применяются для решения конкретных лечебных задач. В этих системах экстернальные чрескостные стержни закрепляют на опорах и от жесткости и прочности фиксации зажимного механизма зависит эффективность лечения и скорость восстановления пациента.

Известен Стержневой компрессионно-дистракционный аппарат (пат. 2140224, РФ, МПК А61В 17/56, 1998), содержащий опорные дуги с отверстиями, соединенные штангами, на которых размещают узлы фиксирующих держателей. Каждый держатель состоит из двух, соединенных крепежным элементом, разъемных идентичных корпусов, в одном из которых фиксируют чрескостный стержень, а другой является фиксатором стержня на штанге. В каждом корпусе выполнены центральное конусообразное отверстие под шайбы и проточка под крепление на штанге или под крепление чрескостного стержня, смещенная относительно этого отверстия. Известная конструкция обеспечивает необходимую степень фиксации, но может привести к деформации фиксируемых элементов в процессе эксплуатации. Кроме того, недостатком являются высокие требования к обработке поверхностей, т.к. весь узел собирается и крепится одним крепежным элементом.

Известны зажимы для дистракционных стержней, применяемые в аппарате внешней фиксации для чрескостного остеосинтеза (пат. 2663636, РФ, МПК А61В 17/56, 2017). Каждый зажим состоит из двух стыкуемых элементов для охвата опоры с двух противоположных сторон. Каждый из стыкуемых элементов имеет на одном конце со стороны стыкуемой поверхности паз для расположения опоры. На другом конце имеется сквозное отверстие для дистракционного стержня или болта-спицефиксатора, при этом ось отверстия перпендикулярна оси паза. Одно из отверстий стыкуемых элементов зажима с нестыкуемой стороны имеет фаску. При соединении элементов оси отверстий располагаются соосно, а пазы располагаются напротив друг друга. Болт-спицефиксатор выполнен в виде стержня с резьбовой нарезкой и шестигранной головкой, место перехода стержня в головку выполнено в форме конусного ободка для расположения в фаске отверстия элемента зажима, на конусном ободке вырезана канавка под спицу. Опоры в поперечном сечении имеют форму шестигранника. Известный зажим для стержней не обеспечивает прочность фиксации из-за того, что выполнен разъемным. Кроме того, зажим-фиксатор не является универсальным, т.к. рассчитан на размещение на шестигранной опоре.

Наиболее близким к заявляемому является Зажим внешнего фиксатора и система (пат. 5976133А, US, МПК А61В 17/56, 1997), предназначенные для соединения чрескостного стержня с опорным элементом. Зажим содержит корпус в виде скобы U-образного поперечного сечения, в которую помещают цилиндрическую опору в поперечном направлении, соединительный элемент и крепежный болт. Размер каждой скобы соответствует определенному диаметру опоры. Соединительный элемент имеет радиальное отверстие для приема чрескостного стержня, осевое резьбовое отверстие под крепежный болт. Проксимальный конец соединительного элемента выполнен в виде усеченного конуса. Крепежный болт вставляют через центральное отверстие в скобе для зацепления с соединительным элементом, удерживающим чрескостный стержень. После сборки зажима при затягивании крепежного болта чрескостный стержень притягивается к дистальной наружной поверхности скобы, предотвращая вращение соединительного элемента и самого чрескостного стержня. В то же время соединительный элемент, имеющий контактирующую с опорой конусную поверхность, вклинивает опору внутри скобы, увеличивая жесткость зажима, предотвращая вращение зажима вокруг опоры и вращение соединительного элемента в корпусе зажима. Но одновременное зажатие одним крепежным болтом двух элементов (опоры и чрескостного стержня) с одинаковой жесткостью для предотвращения смещения затруднительно, поэтому в процессе эксплуатации наблюдается проскальзывание стержней. Конструкция зажима и условия эксплуатации предъявляют повышенные требования к качеству обработки, что отражается на его стоимости. Недостатком также является низкая универсальность зажима, т.к. каждая скоба используется с опорой определенного диаметра и у хирурга существует возможность применения только определенной и соответствующей пары скоба-опора.

Задачей изобретения является разработка конструкции зажимных механизмов для фиксации и размещения чрескостных стержней и спиц на основной опоре с возможностью включения в различные системы аппаратных конструкций.

Техническим результатом от использования изобретения является расширение арсенала технических средств, применяемых для остеосинтеза костей, позволяющих стабилизировать костные фрагменты, обеспечить необходимую жесткость фиксации при свободе в выборе места фиксации спицы на опоре, при невысокой стоимости конструкции, простоте в монтаже/демонтаже, надежности и прочности фиксации элементов конструкции как в монолатеральных, билатеральных вариантах, так и в сочетании с дуго-кольцевыми конструкциями, применяемыми для чрескостного остеосинтеза.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что предлагается система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза, состоящая из чрескостных элементов, опор, крепежных деталей и зажима в виде скобы с соединительным элементом, в котором выполнено отверстие под чрескостный стержень. В указанной системе скоба дополнительно на внешней стороне имеет, выполненный заодно со скобой соосно с отверстием на конце скобы, держатель спиц в виде шайбы, на торце которой размещены радиально направленные зубцы. В створ скобы помещают прижимную трансмиссионную шайбу в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием, по боковой грани которой выполнен полукруглый паз для заклинивания в нем опоры. В качестве соединительного элемента используют шток с отверстием на конце под чрескостный стержень или спицу, которым соединяют скобу и прижимную трансмиссионную шайбу, совместив центральное отверстие с отверстиями на концах скобы.

При этом поверхность паза прижимной шайбы выполнена рифленой; сквозное отверстие прижимной трансмиссионной шайбы имеет постоянный диаметр; часть сквозного отверстия прижимной трансмиссионной шайбы выполнена с большим диаметром; шток имеет постоянный диаметр; часть штока, на котором расположено отверстие под чрескостный стержень, выполнена с большим диаметром.

Отличия заявляемого изобретения от прототипа заключаются в том, что:

- дополнение скобы держателем для спиц, предназначенным для удержания чрескостного стержня и предупреждения его самоотвинчивания, позволяет увеличить жесткость фиксации экстернальных стержней;

- выполнение прижимной трансмиссионной шайбы в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием, по боковой грани которой выполнен полукруглый рифленый паз для размещения опоры, позволяет отжимать опору на прижимную шайбу и обеспечивать последующее заклинивание штока, удерживающего чрескостные элементы;

- установка прижимной трансмиссионной шайбы с пазом в створ скобы позволяет прочно удерживать зажим на опоре, препятствует проворачиванию зажима вокруг опоры, позволяет устанавливать зажим с резьбовым стержнем в любом месте на опоре;

- выполнение соединения скобы и прижимной трансмиссионной шайбы при помощи штока, удерживающего чрескостный элемент, является простым в эксплуатации и обеспечивает надежную фиксацию чрескостного элемента в зажиме;

- конструкция зажима позволяет последовательно осуществлять фиксацию чрескостного стержня в зажиме и фиксацию на опоре, которые можно выполнить по отдельности, что повышает удобство в использовании;

- выполнение скобы с полукруглыми пазами позволяет прочно фиксировать зажим на опорах, выполненных из полимерных материалов;

- выполнение штока с фигурным отверстием для установки чрескостного элемента позволяет на скобе одного размера устанавливать чрескостные элементы трех разных диаметров,

- выполнение на концах опоры внутренней резьбы (для опор большего диаметра) и наружной резьбы (для опор малого диаметра) позволяет крепить опору к различным дуго-кольцевым конструкциям.

Эти отличительные признаки позволяют сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом техническом решении. Проведенные автором патентные исследования, а также изучение доступных научных публикаций, относящихся к конструкциям аппаратов для чрескостного остеосинтеза методом внешней фиксации, не обнаружили решений, имеющих признаки, сходные с заявляемым изобретением, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию технический уровень.

Изобретение поясняется описанием и иллюстративным материалом, где:

Фиг. 1 - схема сборки системы экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза;

Фиг. 2 - разрез зажима;

Фиг. 3 - скоба с держателем спиц;

Фиг. 4 - разрез скобы по А-А (вариант 1);

Фиг. 5 - разрез скобы по А-А (вариант 2);

Фиг. 6 - схема сборки системы экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза внешней фиксации с дополнительной скобой для фиксации карбонового стержня;

Фиг. 7 - скоба с полукруглыми пазами;

Фиг. 8 - шайба-держатель спиц;

Фиг. 9 - прижимная трансмиссионная шайба;

Фиг. 10 - разрез по А-А прижимной трансмиссионной шайбы (вариант 1);

Фиг. 11 - разрез по А-А прижимной трансмиссионной шайбы (вариант 2);

Фиг. 12 - шток для опор и чрескостных элементов большого диаметра;

Фиг. 13 - отверстие штока с профильной канавкой треугольного сечения;

Фиг. 14 - отверстие штока с профильной канавкой квадратного сечения;

Фиг. 15 - шток постоянного диаметра;

Фиг. 16 - опора с внешней резьбой на концах опоры;

Фиг. 17 - фрагмент опоры с внутренней резьбой.

Система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза (Фиг. 1) состоит из чрескостных стержней 1, опоры 2 и зажима для фиксации чрескостных стержней, спиц и размещения их на опоре, который содержит (Фиг. 2) скобу 3, прижимную трансмиссионную шайбу 4, шток 5 (Фиг. 2), а также крепежные гайки 6, болты 7. Систему применяют следующим образом. Чрескостный стержень 1 (или спицу) вводят в отверстие в штоке 5. Прижимную трансмиссионную шайбу 4 устанавливают в створ скобы 3, совмещая соосно отверстия скобы и прижимной трансмиссионной шайбы 4, в которые вводят шток 5 и фиксируют гайкой 6. В скобу 5 вводят опору 2 и крепежным болтом 7 отжимают опору 2 на прижимную трансмиссионную шайбу 4. Одновременно усилие передается на шток 5 и достигается дополнительное удержание штока в поперечном направлении, что позволяет осуществить более прочную фиксацию чрескостного элемента 1 в отверстии штока 5, предотвратить его смещение, особенно при ротационной нагрузке. Детали изготавливаются из нержавеющей стали или титанового сплава на обычном оборудовании и не требуют повышенных требований к качеству обработки.

Скоба (Фиг. 3) имеет U-образное поперечное сечение и резьбовое отверстие 8 в спинке скобы для крепежного элемента, который вводится перпендикулярно оси опоры 2 и отжимает опору 2 на прижимную трансмиссионную шайбу 4. Отверстия на концах скобы 3 предназначены для установки штока 5. Отверстия 9 (Фиг. 4) могут иметь одинаковый диаметр d или отверстия 9, 10 (Фиг. 5) могут иметь разный диаметр d-D. Скоба 3 содержит держатель спиц 11 в виде шайбы, выполненной заодно со скобой, размещенной с внешней стороны скобы соосно с отверстием на конце скобы. На торце держателя спиц 11 исполнены радиально направленные зубцы, на которых размещается чрескостный стержень 1 после установки штока 5. При работе с опорами, выполненными из полимерных композиционных материалов, например карбоновыми опорами, предлагается скоба 12, которую дополнительно устанавливают на собранный зажим для предотвращения проскальзывания карбонового стержня в зажиме и увеличения жесткости фиксации (Фиг. 6). Скоба 12 (Фиг. 7) имеет на концах полукруглые пазы 13. Скобу 12 устанавливают на шпильку 7 собранного зажима и крепежной гайкой отжимают на опору 2, добиваясь жесткой фиксации карбонового опоры 2. В случаях использования в системе внешней фиксации скобы (см. пат. №2680593.2017, РФ), для удержания спицы или чрескостного стержня целесообразно применять обособленную шайбу 14, на торце которой выполнены радиально направленные зубцы 15 (Фиг. 8). Шайба 14 по назначению и конструктивным особенностям (зубцы) аналогична шайбе держателя спиц 11 скобы 3.

заявляемой системе внешней фиксации предлагаются скобы различного типоразмера для возможности установки в створ скобы опоры основного диаметра, так и опоры меньшего диаметра и без прецизионной привязки (Таблица).

Приведенная таблица предназначена для иллюстрации возможности установки трех опор разного диаметра в одну скобу. При необходимости опора может иметь диаметр 12, 14, 16 мм, при соответствующем увеличении размеров створа скобы, что не противоречит общей концепции изобретения.

Прижимная трансмиссионная шайба 4 устанавливается в створ скобы 3 для удержания зажима на опоре 2 и осуществляет передачу прижимного усилия от крепежного болта, фиксирующего опору 2, на шток 5, фиксирующий чрескостный элемент 1. Корпус прижимной трансмиссионной шайбы 4 (Фиг. 9) выполнен в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием 16. Сквозное отверстие 16 может иметь постоянный диаметр d по всей длине шайбы (Фиг. 10) и может быть с диаметрами d-D (Фиг. 11). По боковой грани прижимной трансмиссионной шайбы 4 выполнен полукруглый паз 17, поверхность которого контактирует с опорой 2 при установке прижимной шайбы 4 в скобу 3. Целесообразно поверхность паза выполнить рифленой с насечками для дополнительного предупреждения проскальзывания опоры. Увеличение жесткости зажима, предотвращение вращения зажима вокруг опоры 2 происходит благодаря контакту прижимной трансмиссионной шайбы 4 с опорой 2, зафиксированному крепежной шпилькой 7.

Шток 5 (Фиг. 12) предназначен для установки чрескостного стержня и формирования соединения между чрескостным стержнем и опорой. Шток выполнен в виде цилиндрического сплошного стержня с резьбой на одном конце штока и отверстием 18 для чрескостного стержня на противоположном конце. В соответствии с изобретением (см. пат. №2680593, 2017, РФ) в отверстии выполняют профильную канавку, которая может иметь треугольное сечение (Фиг. 13), или квадратное сечение (Фиг. 14). Для опор большого диаметра (12 мм, 14 мм и более) часть штока, на котором расположено отверстие под чрескостный стержень, выполняют с большим диаметром, а для опор диаметром 10 мм и менее применяют шток 19 постоянного диаметра (Фиг. 15). При сборке узла зажима для штока 5 используют прижимную трансмиссионную шайбу 4 с отверстием по Фиг. 11, а для штока 19 - прижимную трансмиссионную шайбу 4 с отверстием по Фиг. 10. Очевидно, что для образования соединения необходимо чтобы диаметр штока не превышал диаметров отверстий на концах скобы 3, а также отверстия 16 прижимной трансмиссионной шайбы 4.

В качестве внешней опоры 2 для установки зажимов и фиксации чрескостных стержней в изобретении применяют цилиндрические стержни определенной длины и определенного диаметра (Фиг. 16). Опоры малого диаметра имеют короткую наружную резьбу с обеих концов, опоры большего диаметра имеют с торцовых концов резьбовые отверстия для переходных шпилек (Фиг. 17). Стержни с внешней резьбой предназначены для крепления к кольцевой опоре различных вариантов аппаратных конструкций.

Предложенные зажимы экстернальных стержней и опор могут использоваться в монолатеральных, билатеральных, а также в гибридных аппаратных конструкциях; при необходимости крепления опор на кольцевые опоры различных аппаратов внешней фиксации, независимо от фирмы производителя при условии наличия коаксиальных отверстий соответствующего диаметра в кольцевой опоре.

Использование изобретения не ограничивается приведенными примерами, а предусматривает различные варианты сборки в соответствии с общей концепцией, изложенной в формуле изобретения.

Изобретение относится к медицине. Система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза содержит чрескостные элементы, опоры, крепежные гайки и шпильки, а также зажим в виде скобы с соединительным элементом, в котором выполнено отверстие под чрескостный элемент. Скобу дополняют выполненным заодно со скобой держателем для спиц в виде шайбы, на торце которой выполнены радиально направленные зубцы. Шайбу располагают на внешней стороне скобы соосно с отверстием на конце скобы. Дополнительно в створ скобы устанавливают прижимную трансмиссионную шайбу в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием, по боковой грани которой выполнен полукруглый паз для размещения опоры. В качестве соединительного элемента используют шток с отверстием на конце под чрескостный стержень или спицу, которым соединяют скобу и прижимную трансмиссионную шайбу, совместив центральное отверстие прижимной трансмиссионной шайбы с отверстиями на концах скобы. Изобретение обеспечивает стабилизацию костных фрагментов и необходимую жесткость фиксации при свободе в выборе места фиксации спицы на опоре. 5 з.п. ф-лы, 17 ил., 1 табл.

1. Система экстернальных фиксаторов для чрескостного остеосинтеза, содержащая чрескостные элементы, опоры, крепежные гайки и шпильки, а также зажим в виде скобы с соединительным элементом, в котором выполнено отверстием под чрескостный элемент, отличающаяся тем, что скобу дополняют выполненным заодно со скобой держателем для спиц в виде шайбы, на торце которой выполнены радиально направленные зубцы, причем шайбу располагают на внешней стороне скобы соосно с отверстием на конце скобы, дополнительно в створ скобы устанавливают прижимную трансмиссионную шайбу в виде четырехгранной призмы с осевым сквозным центральным отверстием, по боковой грани которой выполнен полукруглый паз для размещения опоры, а в качестве соединительного элемента используют шток с отверстием на конце под чрескостный стержень или спицу, которым соединяют скобу и прижимную трансмиссионную шайбу, совместив центральное отверстие прижимной трансмиссионной шайбы с отверстиями на концах скобы.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность паза прижимной трансмиссионной шайбы выполнена рифленой.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сквозное отверстие прижимной трансмиссионной шайбы имеет постоянный диаметр.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что часть сквозного отверстия прижимной трансмиссионной шайбы выполнена с большим диаметром.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что шток имеет постоянный диаметр.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что часть штока, на котором расположено отверстие под чрескостный стержень, выполнена с большим диаметром.