Аппарат для разработки сустава Советский патент 1985 года по МПК A61B17/58 

Изобретение относится к медицинской промышленности, а точнее к трав матологии и ортопедии. Целью изобретения является предотвращение травмирования суставных поверхностей коленного сустава в процессе разработки сустава. На фиг, 1 изображен аппарат для разработки суставов, установленный на костях нижней конечности, общий вид; на фиг. 2 - пружинный узел; на фиг. 3 - поршневой механизм аппарата; на фиг„4 - схема расположения пружинных узлов относительно сухожил но-мьпделшых волокон сустава. Аппарат для восстановления функци суставов состоит из системы чрезкост ной наружной фиксации, содержащей два кольца 1 и 2 со спицами 3, образующими дистальную пару для фиксации этих колец к большеберцовой кости 4 голени, и два кольца 5 и 6 со спицами 7j образуюпщми проксимальную пару для их фиксации к кости бедра 8. Кольцо 1 зафиксировано вблизи голеностопного сустава с максимально возможным удалением от разрабатываемого сустава. Положение кольца 6 относительно сустава безразлично, а кольца 2 и 5 должны быть закреплены в зоне мьщелков соответствующих костей и имеют сложную форму. Кольца 1 и 2, 5 и 6 соединены резьбовыми стержнями 9 в дистальную и проксимал ную пары, . На кольце 5 с латеральной и медиальной сторон установлены шаровые опоры 10 латерального и медиального дуговых коромысел 11. Шаровые опоры 10 кольцом 5 вьгаесены в зону расположения мыщелков бедра-8 и вместе с обеими дуговыми коромыслами 11 рас положены на цилиндрической поверхнос ти 12 (фиг. 4), образующая 13 (фиг.4 которой проходит через точки прикреп ления к мьщелкам бедра Lig.collartera 1е fibulare и Lig, collaterale tibiale. Радиус этой поверхности 12 ка и радиус изгиба дуговых коромысел 11 равен длине резьбовых штанг 14, которые шарнирно закреплены на латерал ной и медиальной планках 15, Последние подвижно, с возможностью регулировки положения их концов, установле вы на резьбовых стержнях 9 вблизи кольца 1. Наклонное положение планок 15 обеспечивает увеличение жесткости системы без дополнительной нагрузки на костный аппарат голени. Каждая резьбовая штанга 14 закреплена с задней стороны конечности на одном из концов дугового коромысла 11 подвижно,- с возможностью перемещения вдоль него как по направляющей, и поджата пружинным узлом 16 к опорному винту 17. Выступ 18 резьбовой щтанги 14 и свободньй конец коромысла гаарнирно соединены с тросовыми тягами 19 и 20 рабочего цилиндра .21 порщневого механизма. Тросовые тяги 19 и 20 огибают ролики 22 и 23 и соединены со штангами 24 (фиг. 1) поршня 25 рабочего цилиндра 21 (фиг. 3). Полости 26 и 27 его соединены трубопроводами 28 и 29 с управляющими цилиндрами 30 и 31 переключателя 32, нагруженного регулируемой пружиной 33 и источником рабочей среды 34. Поршневой механизм установлен на щтангах 9 колец 5 и 6, Кольца 2 и 5, смежные в зоне разрабатываемого сустава, соединены между собой пружинным имитатором сухожильно-мьш1ечного аппарата конечности, включающим пять пар пружинных узлов. Одни концы пружинных элементов 35, 36, 37 и 38 шарнирно закреплены на дуговых коромыслах 11, а другие - шарнирно на опоре 39 кольца 2, расположенной в плоскости 40 (фиг. 4), проходящей через мыщелки большеберцовой кости 4 голени - через точки прикрепления Lig.collaterale fibulare и Lig. collaterale tibiale.. Первая пара пружинных элементов 36расположена в плоскости 41, проходящей через точки прикрепления к мыщелкам бедра и большеберцовой кости Lig. collaterale fibulare и Lig. collaterale tibiale (фиг. 4). I Вторая пара пружинных элементов 35 лежит в одной плоскости 42 с Lig. patellae propriae (фиг. 4). Третья пара пружинных элементов 37лежит в одной плоскости 43 с сухожилием т. biceps femoris латеральной с сухожилием т. semitendinosus, m. semimembranosus, m. gracilis, m. sartorius медиально, четвертая пара пружинных элементов 38 лежит в одной плоскости 44 с сухожилиями т. gastrocnemius в зоне сустава. Пятая пара пружинных узлов 16 имитатора описана ранеео Каждый пружинный узел имитатора сгибательно-разгибательного приспособления (фиг, 2) состоит; из оси 45 с проушиной 46 для шарнирного крепления по месту к дуговому коромыслу 11 и винтовым пазом 47 длч удержания пружины 48, которая вторым конусом расположена в подобном винтовом пазу 49 направляющей втулки 50, перемещаемой в осевом направлении относительно кронштейна 51 гайками 52 для регулировки усилия сжатия пружиныКронштейн 51 своей осью 53 шарнир но соединен с опорой 39 кольца 2, Установка аппарата производится следующим образом. Ввод спиц 3 и 7, их натяжение и фиксация на кольцах 1, 2 и 5, 6, а такж попарная фиксация колец между собой с помощью штанг 9 производится общеи вестным способом, кроме одной из спи 3 кольца 2 и одной из спиц 7 кольца которые должны быть проведены через точки прикрепления Lig. collaterale fibulare, Lig. collaterale tibiale к мыщелкам большеберцовой 4 и бедрен ной костей 8 соответственно. С латеральной и медиальной сторон кольца 5 на его шаровые опоры 10 устанавливают дуговые коромысла 11 с заранее подвешенными пружинными узлами 35, 36, 37 и 38, Пружины 48 этих элементов поджаты гайками 52с усилиемпредварительного сжатия,: выбираемого исходя из механи ческих характеристик данного типораз мера пружины. Нижние концы пружинных узлов шарнирно устанавливают осями 53 кронштейнов 51 в отверстия опоры 39, кол ца 2, согласуя их направления: пружинных элементов 35 с направлением Lig,patellae propriae,пружинных элементов 36 с направлением Lig. collaterale fibulare, Lig. collaterale tibiale, пружинных элементов 37 с сухожилием m. biceps femoris латерально и с сухожилиями, m. semitencjinosus, m. semimeiribranosus, m. gracil m.sartorius медиально, пружинных элементов 38 с сухожилиями m. gastro cnemiu s.. Вьшинтив опорный винт 17, на конец дугового коромысла 11 одевают конец резьбовой штанги 14 с пружинным узлом 16, Завинчивают опорный ви 17 и концом резьбовой штанги 14 созд ют на пружине 16 усилие предварительного сжатия, после чего тросовые тяги 19 и 20 рабочего цилиндра 21 поршневого механизма присоединяют к свободному концу дугового коромысла 11 и к выступу 18 тяги 19, С помощью пружины поршневого механизма 33 задают величину усилия к концам дуговых коромысел 11 через тросовые тяги 19 и,20. Величину усилия подбирают индивидуально в зависимости от степени контрактуры и других физиологических особенностей, по результатам рентгеновских и других медико-биологических обследований больного. Пружина 33 обеспечивает варьирование усилий поршневого механизма, приложенного на разрабатываемый сустав в пределах 0,5-5 кгс для подростков в возрасте от 5 до 16 лет и в пределах 1-15 кгс для взрослых пациентов, с частотой от 1 до 60 циклов в минуту, Предлагаемьй аппарат работает еледующим образом. Переключатель 32 (фиг. 3) устанавливают S положение А. При этом рабочая среда по трубопроводу 28 поступает одновременно в полость управляющего цилиндра 30 переключателя 32 и в полость 26 рабочего цилиндра 21. Поршень 25 тросовой тягой 20 и резьбовой штангой 14 создает сгибающее голень усилие, приложенное через планку 15, резьбовые стержни 9, кольцо 1 и спицу 3 на голеностопную часть большеберцовой кости 4, и одновремен но, воздействуя на шаровую опору 10 посредством пружинного узла 16, спицы 7, кольца 5, передает это усилие на мьпцелки бедра, стремясь сдвинуть его кпереди. При наличии контактуры и отрофии сухожильно-мьш1ечного аппарата конечности движение не происходит, а нагрузка возрастает до минимз ма нагрузок для возрастной категории, к которой относится пациент, В момент выравнивания нагрузки в полости управляющего цилиндра 30 и на пружине 33 переключатель 32 занимает положение Б и присоединяет к источнику рабочей среды полость управляющего цилиндра 31 и, соответственно, смежную полость 27 рабочего цилиндра 21. В этом случае поршень 25 через тросовую тягу 19 воздействует на свободный, конец дугового коромысла 11, также стремясь сдвинуть шаровую опору 10 и мьщелки бедра 8 кзади, и поворотом дугового коромысла 11 развернуть голень кпереди, воздействуя на нее резьбовой штангой. 14.

Эти попеременные нагрузки на суставные поверхности и сухожильно-мышечный аппарат производят от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от патологии с периодическим увеличением нагрузки, создаваемой поршнем 25, .до появления подвижности в суставе. Регулируют нагрузку пружиной 33 переключателя 32. Дальнейшая работа поршневого механизма приводит к вращательно-поступательному движению мьщелков бедра 8 относительно мьщелков бопьшеберцовой кости 4 по траектории, обусловленной сопрягаемыми поверхностями сустава и воздействием на него имитатора сухожильномышечного аппарата, обеспечивающего постоянство зазора в суставе, исключающее деформацию суставных поверхностей, и переменные по направлению и величине усилия действия пружинных узлов на мыщелки бедра 8 и большеберцовой кости 4, аналогичные воздействию сухожильно-мьш1ечного аппарата,

Кроме того, пружинные узлы 16, 35, 36, 37 и 38 амортизируют воздействие жестких элементов привода на сустав.

При дальнейшем увеличении амплитуды сгибательно-разгибательных днижений голени ход поршня 25 рабочего 1щлиндра 21 увеличив ается автоматически, сохраняя постоянную нагрузку на мьш1цы, заданнзто пружиной 33 переключателя 32,

До момента появления минимальной подвижности сустава нагрузку от рабочего ципиндра 21 воспринимает пружинный узел 16,.-передавая ее через шаровую опору 10 на и через резьбовую штангу 14 на большеберцовую кость 4,

.Увеличением нагрузки добиваются появления подвижности сустава, однако полностью исключают перерастяжение сухожилий и мьшщ или насильственное сгибание голени,

С момента появления подвижности в суставе начинают работать остальные пружинные узлы 35, 36 и 38. В момент сгибательного движения свободный конец дугового коромысла 11, сжимая пружину 48 узла 35, воздействует

ею на большеберцовую кость 4 в зоне мьш;елков, помогая резьбовой штанге 14 повернуть (согнуть) голень кзади. При этом, освобождая пружинный узел 38, усиливается воздействие на шаровую опору 10 пружинного узла 16, помогая ее продольному перемещению с бедром, а пружинный узел 37, воспринимая от опоры 39 кольца 2 часть сжимающей нагрузки, предохраняет суставнь1е поверхности в зоне зазора b (фиг. 1) от физиологически не предусмотренной нагрузки и травмирования их.

Пружинный узел 35 при сгибании воспринимает часть растягивающей нагрузки совместно с Lig, patellae propriae, предохраняя его от растяжения ,

Угол наклона пружинных узлов 35 и 37, изменяемый в процессе сгибания голени в результате разворота дугового коромысла 11 и опоры 39 кольца 2, позволяет изменять в сторону увеличения усилие, сдвигающее мьш1елки большеберцовой кости 4 кзади, а мыщелки бедра 8 кпереди,

В момент разгибания голени свободный конец дугового коромысла 11 поднимается, освобождая наружный узел 35 и увеличивая нагрузки на сухожили т, biceps femoris, m,semitendinosus, m,semimembranosus, m, gracilis, m.sartorius ит,§аз1госпет1из и пружинные узлы 37 и 38, которые защищают их от перегрузок. Причем пружинный узел 35 в данном случае разгружает суставные поверхности в зоне зазора ,.(фиг, 1) от перегрузки, предохраняя их от чрезмерной деформации.

Угол наклона пружинных узлов 38 изменяется в процессе разгибания голени в результате разворота дугового коромысла 11 и опоры 39 кольца 2, увеличивая усилие, сдвигающее мыщелки большеберцовой кости 4 кпереди, а мьш1елки бедра 8 кзади,

В течение всего процесса сгибания - разгибания при переменных нагрузках и направлениях усилий, а также при взаимном перемещении суставных поверхностей по сложной траектории с изменением осевого расстояния между мыщелками бедра 8 и большеберцовой кости 4, т,е, между шаровой опорой 10 и дуговым коромыслом 11 и опорой 39, не происходит травмирование суставных поверхностей от перегрузок благодаря возможности свободного перемещения осей 45 пружинньр узлов 35 - 38 относительно кронштейг нов 51, установленных на опоре 39 кольца 2, и за счет восприятия их пружинами 48 сжимающих нагрузок, т.е. шарнирно-упругая подвеска большеберцовой кости относительно мыщелков бедра обеспечивает взаимньй поворот и смещение суставньк поверхностей только по физиологической кривизне сопрягаемых поверхностей.

Подвеска дугового коромысла 11 на шаровой опоре 10 обеспечивает перемещение голени при ее сгибании и разгибании по сложной траектории, связанной с существованием отличия в размерах латерального и медиального мыщелков бедра, приводящего к смещению плоскости поворота конечности кнаружи. Аппарат работает в теч-ение всего периода лечения с допустимыми перерывами для отправления физиологи ческих потребностей больного.

Аппарат позволяет сократить срок лечения-1,5 - 2 раза.

Аппарат исключает возникновение патологических последствий в суета- . вах, связанных с применением аппарата для их разработки, благодаря конструктивным особенностям аппарата, использующего в качестве оси пово рота сам сустав и суставные поверхности с их индивидуальными особенностями.

До сих пор с помощью существующих аппаратов больные сгибали голень с помощью винтовых дистракторов, принимая исключительно пассивное участие в процессе, сгибания. Предлагаемый аппарат позволяет больному.синхронно с аппаратом напрягать.соответствукицие группы мыщц, т.е. одновременно с механическим устранением контрактуры проводится активная лечебная физкультура, восстанавливающая силу и эластичность мышц конечности. Кроме того, аппарат позволяет больному самостоятельно сгибать и разгибать конечность, выключив привод сгибательноразгибательного приспособления.

Благодаря конструктивным особенностям аппарата и возможности использовать в качестве направляющей для сгибания голени суставные поверхности мьш(елков бедра без растягив.ания суставов в процессе устранения контрактуры одновременно происходит и восстановление его хрящевых покровов.

/

(риг.З

1. АППАРАТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СУСТАВА, содержащий связанные резьбовыми стержнями дистальную и проксимальную пары колец со спицами, дистракторы, а также поршневой механизм с тягами, отличающийс я тем, что, с целью предотвращения травмирования дистальных поверхностей коленного сустава в процессе разработки сустава, дистракторы вылолнены в виде дуговых коромысел с пятьюрасположенными попарно пружинными узлами и резьбовыми штангами, свободными концами шарнирно установленными между кольцами дистапьной пары, дуговые коромысла установлены средней частью с возможностью поворота на внутреннем кольце проксимальной пары, одно из них связано концами с тягами, выполненнь1ми гибкими, одна пара пружинных узлов установлена на концах дуговых коромысел и контактирует с резьбовыми штангами, а остальные пары пружинных узлов свободными концами связаны с внутренним кольцом ди- стальной пары таким образом, что два i соседних пружинных узла каждой пары, размещенных вблизи пар пружинных уз(Л лов, контактирующих с резьбовыми штангами, свободно перекрещиваются между собой, а две пары других соседних пружинньгх узлов установлены под свободным углой. 2. Аппарат по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что пружинный узел 00 вьшолнен в виде направляющей втулки с винтовым пазом и осью, на которой , Од СП размещена пружина. сд