УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ПЕРЕЛОМА, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В КОСТНОМОЗГОВОЙ ПОЛОСТИ Российский патент 2024 года по МПК A61B17/72 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к ортопедическим медицинским инструментам, в частности к инструменту для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Согласно закону Вольфа для ортопедической хирургии, на рост костей будет влиять механическая стимуляция, направленная на изменение их структуры, а именно ее использование или неиспользование. Обычно считается, что на ранней стадии заживления перелома для фиксации требуются достаточные прочность и жесткость. Однако вследствие длительной фиксации стальными материалами костная структура становится слабой и сокращается, что создает риск вторичных переломов. В последнем издании отечественного учебника «Хирургия» и известнейшей отечественной (для Китая) монографии «Практическая ортопедия» предполагается, что наличие напряжений вращения, изгиба и сдвига на сломанной конечности является важным фактором, влияющим на плавный рост тканей в сломанной конечности. Благодаря клиническим исследованиям в области доказательной медицины и биомеханики нами впервые было обнаружено, что до тех пор, пока сломанная конечность не вернет свое изначальное напряжение, управляемые прерывистые напряжения вращения, изгиба и сдвига действуют аналогично осевому напряжению с точки зрения заживления перелома и способны ускорять заживления перелома. Иначе говоря, напряжение, которому кость подвергается изначально, способствует заживлению перелома, в то время как напряжение, которому кость не подвергается изначально, не способствует заживлению перелома. Таким образом, нами впервые использовано это открытие для изучения его механизма воздействия в сочетании с генетическими факторами, и раскрыт секрет технологии с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений для содействия быстрому заживлению переломов.

[0003] На начальной стадии применяется упругий интрамедуллярный гвоздь с головкой в форме клюшки для гольфа и упругим полированным стержнем, который широко используется в клинической практике. Однако в этом случае минимально инвазивная операция, при которой гвоздь легко удаляется, является сложной, и недоступна функция сокращения для защиты от перелома.

[0004] В 2000 году нами был разработан ключичный упругий интрамедуллярный гвоздь. Проксимальный конец гвоздя выполнен в виде правильной конической головки, за которой следует резьбовой фиксатор, возвышающийся над корпусом, направляя упругий интрамедуллярный гвоздь таким образом, чтобы он проходил по стенке медуллярной полости, затрудняя проникновение гвоздя в кортикальную кость. Дистальный конец гвоздя представляет собой правильный треугольный кончик, который способствует ретроградному проникновению в кортикальную кость на дистальном конце перелома в обратном направлении. Он реализует полную интрамедуллярную фиксацию и минимально инвазивную или закрытую операцию, предотвращает извлечение гвоздя и в определенной степени способствует раннему заживлению перелома, но не имеет функции сокращения для предотвращения перелома.

[0005] В 2016 году вышеуказанный ключичный упругий интрамедуллярный гвоздь был усовершенствован, и был создан упругий блокирующий интрамедуллярный гвоздь. Проксимальный конец гвоздя представляет собой правильную коническую головку, за которой следует резьбовой фиксатор, возвышающийся над корпусом. Дистальный конец гвоздя представляет собой правильный треугольный кончик, который способствует ретроградному проникновению в кортикальную кость на дистальном конце перелома. Середина гвоздя имеет резьбовой фиксатор, который возвышается над корпусом и шаг резьбы которого отличается от шага резьбы кончика. Два резьбовых фиксатора перекрывают сломанные концы, поддерживая длину кости и стабильность сломанных концов. Он реализует полную интрамедуллярную фиксацию и минимально инвазивную или закрытую операцию, предотвращает удаление гвоздя, способен уводить в сторону и сжимать сломанные концы и в определенной степени способствовать заживлению перелома.

[0006] Однако, хотя вышеуказанный упругий блокирующий интрамедуллярный гвоздь фиксируется в медуллярной полости, вследствие его упругости будет происходить его упругая деформация в медуллярной полости в соответствии с формой медуллярной полости, и интрамедуллярный гвоздь будет в целом зафиксирован в контакте с внутренней стенкой медуллярной полости, вместо реальной интрамедуллярной фиксации у центральной оси, что приводит к смещению сломанных концов и к неудовлетворительной самопроизвольной редукции перелома. Таким образом, как упругий фиксирующий интрамедуллярный гвоздь, так и сломанный конец подвергаются неравномерному напряжению, так что усталостная прочность интрамедуллярного гвоздя ослабляется, что легко приводит к поломке гвоздя и в определенной степени мешает заживлению перелома. Кроме того, эффект самопроизвольного сращивания перелома является неудовлетворительным, и необходимы стальные проволоки или проволочные тросики для содействия фиксации, чтобы достигнуть восстановленного состояния сломанного конца. Таким образом, на сломанном конце будут возникать неблагоприятные напряжения и повреждения, которые будут влиять на нормальное заживление перелома.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть вышеупомянутые недостатки и создать инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений, корпус которого не фиксируют в контакте с внутренней стенкой медуллярной полости, а подвешивают и поддерживают у центральной оси медуллярной полости, достигая максимальной усталостной прочности и минимального экранирования напряжений. По сравнению с предыдущими интрамедуллярными гвоздями, обеспечивается возможность самопроизвольной редукции переломов. Корпус, сломанный конец и каллюс воспринимают одинаковое напряжение. Когда усилие, создающее упругое напряжение, находится в равновесии, величина экранирования напряжения в инструменте для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений равна нулю, заживление перелома не нарушается, и сломанный конец может воспринимать изначальную стимуляцию напряжения, которая имела место до перелома и которая становится движущей силой заживления перелома. В месте перелома сильно экспрессируются гены остеобластов, ускоряется соответствующий белковый синтез для остеогенеза, стволовые клетки костномозговой стромы быстро эволюционируют в костные клетки, затем подвергаются быстрой пролиферации, окостенению и кальцификации каллюса, и происходит стимулирование и ускорение заживления места перелома до изначальных формы и структуры, имевших место до перелома. Это является важным результатом серии клинических исследований в области доказательной медицины, биомеханики и молекулярной биологии, проверявшихся на практике авторами настоящего изобретения в течение 26 лет. Инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений обеспечил быстрые восстановительные эффекты при клиническом лечении переломов.

[0008] Задача данного изобретения решена посредством следующих технических решений: инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений, включающий в себя часть в виде упругого корпуса, которая является цилиндрической и два конца которой снабжены кончиками различной формы, и отличающийся тем, что он дополнительно содержит спиральную деталь, которая представляет собой спиральную лопатку полной высоты, причем множество спиральных лопаток расположены соосно на части в виде упругого корпуса.

[0009] Часть в виде упругого корпуса может быть изготовлена из нержавеющей стали 317L, титанового сплава или никель-титанового сплава.

[0010] Часть в виде упругого корпуса может иметь диаметр 1-8 мм.

[0011] Спиральная деталь на части в виде упругого корпуса может иметь осевую ширину 0,4-12 мм.

[0012] Расстояние от основания лопатки спиральной детали, соединенного с частью в виде упругого корпуса, до кромки лопатки может составлять 0,5-8 мм.

[0013] Основание спиральной детали, соединенное с частью в виде упругого корпуса, может иметь ширину 0,5-5 мм.

[0014] Угол наклона между спиральной деталью и осью части в виде упругого корпуса может составлять 10-70 градусов.

[0015] 2-20 спиральных деталей расположены соосно на части в виде упругого корпуса и образуют набор спиральных деталей.

[0016] Кончик может представлять собой конический кончик, пирамидальный кончик, плоскую треугольную кромку, иметь треугольную форму или сферическую форму.

[0017] Настоящее изобретение имеет следующие преимущества и полезные эффекты.

[0018] 1. Благодаря идее подвесной фиксации, инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений обеспечивает минимально инвазивную редукцию и фиксацию, характеризующуюся интрамедуллярным подвешиванием, секционированием и упругостью, что фактически обеспечивает редукцию с поддержанием у центральной оси. В соответствии с потребностями редукции места перелома, количество, местоположение, ширина, угол наклона и высота спиральных деталей предусмотрены такими, что кромка лопатки спиральной детали контактирует с внутренней стенкой медуллярной полости режущим способом. Корпус подвешен и поддерживается у центральной оси медуллярной полости и не контактирует с внутренней стенкой медуллярной полости. Такой инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений максимизирует усталостную прочность, предотвращает поломку гвоздя и минимизирует экранирование напряжений, так что каллюс на сломанном конце во время процесса заживления воспринимает равномерную стимуляцию напряжений, что способствует быстрому заживлению перелома, обеспечивая самопроизвольную редукцию перелома и создавая хороший эффект заживления перелома.

[0019] 2. Если исходить из биомеханики, то в медуллярной полости размещают инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений, при этом его корпус будет создавать упругую деформацию при перемещении сломанного конца, и усилие экранирования напряжений будет оптимизировано. В этом случае усилие корпуса, создающее упругое напряжение, выполняет функцию сопротивления перемещению сломанного конца. Когда усилие корпуса, создающее упругое напряжение, и усилие взаимодействия мышц и связок вокруг места перелома находятся в уравновешенном статическом состоянии, величина экранирования напряжений в инструменте для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений на сломанном конце равна нулю. Нулевое экранирование напряжений воспроизводит изначальное напряжение на костях, обеспечивая движущую силу и идеальную механическую среду, которая стимулирует и ускоряет быстрое заживление переломов.

[0020] Нулевое экранирование напряжений обеспечивает возможность того, чтобы на сломанном конце воспроизводилась изначальная стимуляция напряжений, имевшая место до перелома, то есть напряжений того типа, который изначально воспринимался костью, и напряжения этого типа необходимы во время процесса заживления перелома. Величина усилия - это напряжение на сломанном конце во время безболезненной функциональной тренировки, и напряжение в этом случае становится «движущей силой» заживления переломов.

[0021] 3. С точки зрения молекулярной биологии, внешние причины происходящего работают через внутренние причины происходящего. При заживлении переломов, чем меньше экранирование напряжений, тем лучше эффект стимуляции восстановления посредством напряжений. Содействие заживлению переломов посредством стимуляции напряжений представляет собой внешнюю причину. Путем стимулирования экспрессии ряда остеогенных внутренних факторов в месте перелома, то есть повышающей и понижающей регуляции родственных генов, создают различные уровни остеогенных белков для стимулирования и ускорения заживления перелома. После редукции перелома посредством инструмента для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений, восстанавливаются изначальные костные напряжения, стимулируется сильная экспрессия генов остеобластов в каллюсе в месте перелома, стволовые клетки костномозговой стромы быстро эволюционируют в костные клетки и затем подвергаются быстрой пролиферации, окостенению и кальцификации каллюса, стимулируется и ускоряется соответствующий белковый синтез для остеогенеза, стимулируется и ускоряется восстановление места перелома до изначальных формы и структуры и ускоряется заживление перелома.

[0022] 4. Инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений может быть использован для минимально инвазивной редукции и интрамедуллярной упругой фиксации переломов всех трубчатых костей и нетрубчатых костей, таких как ключица, плечевая кость, лучевая кость, кости кистей рук, бедренная кость, большеберцовая кость, малоберцовая кость, коленная чашечка и кости стопы.

[0023] 5. Способ закрытой редукции, режим упругой редукции и поддержания, время заживления перелома, механика и молекулярно-биологический механизм инструмента для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений аналогичны шинной технологии в традиционной китайской медицине, но они отличаются местом фиксации, а именно: инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений размещается в медуллярной полости, в то время как шинная технология в традиционной китайской медицине является экстракорпоральной.

[0024] Итак, инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений был теоретически обоснован с точки зрения механики, молекулярной биологии и клинической доказательной медицины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] На ФИГ. 1 представлен схематический конструктивный вид настоящего изобретения.

[0026] На ФИГ. 2 представлен частично увеличенный вид по ФИГ. 1.

[0027] На ФИГ. 3 представлен рентгеновский снимок инструмента для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений при переломах ключицы.

[0028] На ФИГ. 4 представлен рентгеновский снимок инструмента для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений при переломах бедренной кости, большеберцовой кости и плечевой кости.

[0029] На ФИГ. 5 представлен рентгеновский снимок инструмента для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений при переломах костей кисти и стопы.

[0030] Обозначения на чертежах:

[0031]

1 - часть в виде упругого корпуса,

2 - спиральная деталь,

3 - головка и

4 - хвостовик.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0032] Вариант осуществления: как показано на ФИГ. 1 и 2, инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений включает в себя часть 1 в виде упругого корпуса, которая может быть изготовлена из нержавеющей стали 317L, титанового сплава или никель-титанового сплава. Часть 1 в виде упругого корпуса выполнена в виде цилиндра с диаметром 1-12 мм, и два ее конца снабжены кончиками 3 различной формы, в зависимости от различных мест фиксации перелома. Кончик может представлять собой конический кончик и/или пирамидальный кончик, или треугольное лезвие. Спиральная деталь выполнена с возможностью направления части 1 в виде упругого корпуса для медленного перемещения вдоль внутренней стенки медуллярной полости. Инструмент для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений также включает в себя от двух до двадцати спиральных деталей 2, которые расположены соосно через промежутки на части 1 в виде упругого корпуса и все из которых представляют собой спиральные лопатки полной высоты. Ширина лопатки, то есть осевая ширина лопатки на части 1 в виде упругого корпуса составляет 0,4-12 мм. Высота лопатки, то есть расстояние от основания лопатки, где лопатка соединена с частью 1 в виде упругого корпуса, до кромки лопатки составляет 0,5-8 мм. Толщина лопатки, то есть толщина основания, где лопатка соединена с частью в виде упругого корпуса, составляет 0,5-5 мм. Угол наклона между спиральной деталью 2 и осью части в виде упругого корпуса составляет 10-70 градусов.

[0033] На ФИГ. 3 в качестве примера показана редукция при переломе ключицы, которая относится к фиксации переломов смешанных костей посредством упругого напряжения. Часть 1 в виде упругого корпуса имеет длину 150-260 мм и диаметр 1,5-4,0 мм. Кончики 3 на двух ее концах представляют собой головку и хвостовик соответственно. Головка представляет собой правильный конус или правильную пирамиду и выполнена с возможностью управления инструментом для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений таким образом, чтобы затруднить его проникновение в корковый слой кости. Хвостовик представляет собой правильную пирамиду, которая выполнена с возможностью управления инструментом для поддержания редукции перелома с минимальными инвазией и экранированием микронапряжений таким образом, чтобы он легко проникал в корковый слой кости. Через каждые 10-50 мм, начиная с проксимального конца части 1 в виде упругого корпуса, расположены от шести до девяти спиральных деталей 2. Ширина каждой спиральной детали 2, то есть осевая ширина на части в виде упругого корпуса, составляет 1,4-3,0 мм. Толщина, то есть толщина основания, соединенного с частью в виде упругого корпуса, составляет 0,5-1,5 мм. Высота, то есть расстояние между основанием лопатки, соединенным с частью в виде упругого корпуса, и кромкой лопатки, составляет 0,5-2,5 мм. Угол наклона между каждой спиральной деталью 2 и осью части 1 в виде упругого корпуса составляет 20-60 градусов. Во время редукции спиральная деталь 2 направляет часть 1 в виде упругого корпуса таким образом, чтобы она медленно перемещалась к дистальному концу вместе с внутренней стенкой ключичной медуллярной полости. Часть 1 в виде упругого корпуса подвергается в медуллярной полости упругой деформации, которая соответствует форме ключичной медуллярной полости, и посредством спиральных деталей 2 часть 1 в виде упругого корпуса подвешена и поддерживается у центральной оси ключичной медуллярной полости. Поскольку спиральные детали 2 расположены вплотную по касательной к внутренней стенке медуллярной полости и фиксируют ключицу в сечениях, будет происходить самопроизвольная редукция перелома, что обеспечивает хороший эффект поддержания редукции. Поскольку часть 1 в виде упругого корпуса подвешена и поддерживается у центральной оси медуллярной полости, реализуется надлежащая упругая биомеханическая фиксация, индуцируется высокая экспрессия различных генов остеогенных белков и обеспечивается хороший молекулярно-биологический эффект лечения, а именно быстрое заживление переломов, то есть быстрое восстановление после переломов.

[0034] На ФИГ. 4 в качестве примера показана фиксация бедренной кости, большеберцовой кости и плечевой кости, что относится к упругой редукции переломов крупных трубчатых костей. Упругая часть 1 в виде корпуса имеет длину 240-480 мм и диаметр 3,0-8,0 мм. Кончики 3 на двух ее концах представляют собой головку и хвостовик соответственно. Головка представляет собой правильную треугольную пирамиду, а хвостовик - треугольную призму, так что обеспечивается возможность легкого введения головки в медуллярную полость, при этом хвостовик соединяют со сверлильным инструментом. Хвостовик 4 части 1 в виде упругого корпуса соосно снабжен шестью спиральными деталями 2, расположенными через промежутки 5-20 мм. Головка 3 части 1 в виде упругого корпуса соосно снабжена одной спиральной деталью 2. Шесть спиральных деталей 2 расположены через промежутки 20-50 мм между головкой и хвостовиком части 1 в виде упругого корпуса. Ширина каждой спиральной детали 2, то есть осевая ширина на части 1 в виде упругого корпуса, составляет 3-20 мм. Высота, то есть расстояние от основания лопатки, соединенного с частью 1 в виде упругого корпуса, до кромки лопатки составляет 4,0-6,0 мм. Толщина, то есть толщина основания лопатки, соединенного с частью 1 в виде упругого корпуса, составляет 1,5-5 мм. Угол наклона между каждой спиральной деталью 2 и осью части 1 в виде упругого корпуса составляет 40-60 градусов. Во время поддержания редукции часть 1 в виде упругого корпуса подвешена и поддерживается у центральной оси медуллярной полости соответственно бедренной кости, большеберцовой кости или плечевой кости, которые сломаны. Кромка спиральной лопатки располагается вплотную по касательной к внутренней стенке медуллярной полости бедренной кости, большеберцовой кости или плечевой кости, фиксируется ею и осуществляет фиксацию кости в сечениях. Перелом будет самопроизвольно редуцироваться, обеспечивая хороший эффект поддержания редукции. Поскольку часть 1 в виде упругого корпуса подвешена и поддерживается у центральной оси медуллярной полости, достигается надлежащая упругая биомеханическая фиксация, индуцируется высокая экспрессия различных генов остеогенных белков и обеспечивается хороший молекулярно-биологический терапевтический эффект, а именно быстрое заживление переломов.

[0035] На ФИГ. 5 в качестве примера показана фиксация переломов пястной кости и фаланги, что относится к упругой фиксации переломов мелких трубчатых костей. Часть 1 в виде упругого корпуса имеет длину 8-15 мм и диаметр 1,0-2,0 мм. Кончики 3 на двух ее концах представляют собой головку и хвостовик соответственно. Головка и хвостовик представляют собой правильные пирамиды, так что обеспечивается возможность введения кончиков на двух концах в медуллярную полость и их выведения из нее. Проксимальный конец части 1 в виде упругого корпуса, то есть головка 3, соосно снабжен четырьмя-десятью спиральными деталями 2, расположенными через промежутки 5-20 мм. Ширина каждой спиральной детали 2, то есть осевая ширина на части 1 в виде упругого корпуса, составляет 0,5-1,5 мм. Высота, то есть расстояние от корня лопатки, соединенного с частью 1 в виде упругого корпуса, до кромки лопатки составляет 4,0-6,0 мм. Толщина, то есть толщина основания лопатки, соединенного с частью 1 в виде упругого корпуса, составляет 0,5-1,5 мм. Угол наклона каждой спиральной детали 2 относительно оси части 1 в виде упругого корпуса составляет 20-60 градусов. Во время поддержания редукции часть 1 в виде упругого корпуса подвешивают и поддерживают у центральной оси медуллярной полости пястной кости и/или фаланги, которая/которые сломана/сломаны. Кромка спиральной лопатки фиксируется внутренней стенкой медуллярной полости пястной кости и проксимальной фаланги режущим способом, и фиксирует пястную кость, проксимальную фалангу, плюсневую кость и дистальную фалангу в сечениях. Перелом будет самопроизвольно редуцироваться, обеспечивая хороший эффект поддержания редукции. Поскольку часть 1 в виде упругого корпуса подвешена и поддерживается у центральной оси пястной полости, достигается надлежащая упругая биомеханическая фиксация, индуцируется высокая экспрессия различных генов остеогенных белков, и обеспечивается хороший молекулярно-биологический терапевтический эффект, а именно быстрое заживление переломов.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для фиксации перелома, используемому в костномозговой полости. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, содержит часть в виде упругого корпуса. Часть в виде упругого корпуса является цилиндрической, и два ее конца снабжены кончиками. Устройство дополнительно содержит спиральные детали, все из которых представляют собой спиральные лопатки и соосно расположены на части в виде упругого корпуса. Основание спиральной детали соединено с частью в виде упругого корпуса и имеет ширину 0,5-5 мм. Использование изобретения позволяет обеспечить быстрые восстановительные эффекты при лечении переломов. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, содержащее часть в виде упругого корпуса, причем часть в виде упругого корпуса является цилиндрической, и два ее конца снабжены кончиками, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит спиральные детали, все из которых представляют собой спиральные лопатки и соосно расположены на части в виде упругого корпуса, причем основание спиральной детали, соединенное с частью в виде упругого корпуса, имеет ширину 0,5-5 мм.

2. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, по п. 1, в котором часть в виде упругого корпуса имеет диаметр 1-8 мм.

3. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, по п. 1, в котором спиральная деталь на части в виде упругого корпуса имеет осевую ширину 0,4-12 мм.

4. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, по п. 1, в котором расстояние от основания лопатки, где спиральная деталь соединена с частью в виде упругого корпуса, до кромки лопатки составляет 0,5-8 мм.

5. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, по п. 1, в котором угол наклона между спиральной деталью и осью части в виде упругого корпуса составляет 10-70°.

6. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, по п. 1, в котором 2-20 спиральных деталей расположены соосно на части в виде упругого корпуса и образуют набор спиральных деталей.

7. Устройство для фиксации перелома, используемое в костномозговой полости, по п. 1, в котором кончик представляет собой конический кончик, пирамидальный кончик, плоскую треугольную кромку или имеет треугольную форму.