Апарат гуцуляка в.і. для репозиції і фіксації відламків кісток

Реферат: Апарат Гуцуляка В.І. для репозиції і фіксації відламків кісток належить до медицини, зокрема до травматології та ортопедії, і призначений для проведення закритої репозиції фрагментів та корекції деформацій кісток кінцівок. Конструкція апарата забезпечує можливість управління просторовою орієнтацією кісткових фрагментів в шести ступенях свободи при будь-якій величині їх зміщення. Новим у винаході є застосування для з'єднання різьбових штанг репозиційного вузла кутових планок, які виконані з двома взаємно перпендикулярно розташованими наскрізними отворами, що забезпечує можливість їх вільного переміщення за допомогою гайок по різьбових штангах та дозволяє змінювати розміри репозиційного вузла у двох відповідних площинах. Це, в свою чергу, дозволяє збільшувати кут повороту шарнірів з паралельними осями обертання, і як наслідок, можливість усувати кутові та ротаційні UA 115105 C2 (12) UA 115105 C2 деформації будь-якої величини, і уникнути при цьому деформування апарата. Крім того, завдяки можливості зміни розмірів репозиційного вузла у двох площинах, забезпечується його швидке монтування та сполучення з опорами різного типорозміру. Виконання різьбових штанг та отворів кутових планок, в яких вони встановлені, з лисками дозволяє з'єднати контур репозиційного вузла без шарнірних з'єднань, що значно збільшує жорсткість його конструкції та підвищує точність управління просторовою орієнтацією фрагментів. Виконання повзунів у формі паралелепіпедів забезпечує безпосереднє чи за допомогою кронштейнів жорстке їх сполучення з різьбовими стяжками, що дозволяє зменшити кількість шарнірних з'єднань та забезпечує достатню жорсткість сполучення репозиційного вузла з опорами навіть при використанні лише двох стяжок, що відповідно забезпечує можливість проведення корекції ротаційних переміщень кісткових фрагментів. UA 115105 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до медицини, зокрема до травматології та ортопедії, і призначений для проведення закритої репозиції фрагментів, корекції деформацій та лікування несправжніх суглобів кісток кінцівок. Відомий апарат Орто-СУВ [1], який містить дві базові опори, що сполучені за допомогою шести телескопічних страт, обидва кінці кожної з яких виготовлені у вигляді кульових з'єднань. Недоліками аналога є складність у використанні, оскільки проведення репозиції кісткових фрагментів потребує спеціального програмного комп'ютерного забезпечення [1]. Відоме компонування апарата Ілізарова для репозиції і фіксації відламків кісток з шістьма ступенями свободи [2], що включає три роз'ємні опори, між якими встановлені два репозиційні вузли. Суттєвими недоліками даного аналога є необхідність використання для проведення ротаційних переміщень додаткової проміжної опори та окремих репозиційних елементів. За прототип вибрано компонування апарата Ілізарова для репозиції і фіксації відламків кісток з п'ятьма ступенями свободи [2], що включає дві роз'ємні базові опори з встановленими на них за допомогою елементів кріплення кістковими фіксаторами, різьбові стяжки, репозиційний вузол, який складається із чотирьох різьбових штанг, що сполучені в одній (горизонтальній) площині у вигляді замкнутого контуру (квадрата) за допомогою чотирьох кронштейнів, кожен з яких виконаний із взаємно перпендикулярно розміщеними різьбовим (торцевим) та наскрізним отворами; на кожній штанзі встановлено по два повзуни, що виготовлені у вигляді циліндричних втулок із поперечно розташованим різьбовим отвором, і шарнірно за допомогою кронштейнів, що виконані з виступом, з'єднані з різьбовими стяжками, які сполучені з опорами. Недоліками прототипу є: обмежені репозиційні можливості при великих кутових зміщеннях в одній із площин, що зумовлено неможливістю зміни відстані між шарнірами (повзунами), осі обертання яких розташовані паралельно; неможливість проведення ротаційних переміщень кісткових фрагментів; недостатня точність репозиції, що зумовлено низькою жорсткістю конструкції репозиційного вузла, внаслідок наявності великої кількості шарнірних з'єднань; великі зовнішні габарити апарата, внаслідок виконання репозиційного вузла у вигляді чотирикутника (квадрата); складність і трудоємність монтажу та сполучення репозиційного вузла з опорами різного типорозміру, внаслідок неможливості зміни його розмірів в одній із площин. В основу винаходу поставлена задача розробити апарат зовнішньої фіксації, конструкція якого забезпечує: можливість управління просторовою орієнтацією кісткових фрагментів в шести ступенях свободи з високою точністю; можливість усунення кутових та ротаційних зміщень будь-якої величини; незначне збільшення зовнішніх габаритів апарата; можливість легкого монтажу та сполучення репозиційного вузла з опорами різного типорозміру. Поставлена задача вирішується тим, що в апараті для репозиції і фіксації відламків кісток, що включає роз'ємні опори з встановленими на них за допомогою елементів кріплення кістковими фіксаторами; репозиційний вузол, що містить сполучені у вигляді замкнутого контуру чотири різьбові штанги з встановленими на них повзунами; кронштейни, що виконані з виступом; різьбові стяжки, згідно з винаходом, різьбові штанги репозиційного вузла сполучені між собою, з можливістю взаємного переміщення за допомогою гайок, чотирма кутовими планками, які виготовлені з двома взаємно перпендикулярно розміщеними наскрізними отворами; різьбові штанги та отвори кутових планок, в яких вони встановлені, виконано з лисками; повзуни виготовлені у формі паралелепіпедів і безпосередньо чи за допомогою кронштейнів жорстко сполучені з різьбовими стяжками. Між сукупністю суттєвих ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок: Застосування для з'єднання різьбових штанг репозиційного вузла кутових планок, що виконані з двома взаємно перпендикулярно розташованими наскрізними отворами, забезпечує можливість їх вільного переміщення по різьбових штангах за допомогою гайок, що дозволяє змінювати розміри репозиційного вузла у двох взаємно перпендикулярних площинах. Це, в свою чергу, дозволяє збільшувати кут повороту шарнірів (повзунів), що встановлені на паралельно розташованих (з паралельними осями обертання) різьбових штангах репозиційного вузла, і як наслідок, - можливість усувати кутові та ротаційні деформації будь-якої величини. Крім того, завдяки можливості зміни розмірів репозиційного вузла у двох площинах, забезпечується його швидке монтування та сполучення з опорами різного типорозміру. Виконання різьбових штангах та отворів кутових планок, в яких вони встановлені, з лисками дозволяє з'єднати контур репозиційного вузла без шарнірних з'єднань, що значно збільшує 1 UA 115105 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 жорсткість його конструкції та підвищує точність управління просторовою орієнтацією кісткових фрагментів. Виконання повзунів у формі паралелепіпедів, дозволяє підвищити жорсткість їх з'єднання з різьбовими стяжками, що досягається завдяки збільшенню площі контакту їхніх плоских граней відповідно з торцевою поверхнею гайки (при її затягуванні) при безпосередньому сполученні з різьбовими стяжками, чи з дотичними поверхнями виступу кронштейна (при затягуванні фіксаційного болта) - при їх опосередкованому сполученні. Це дозволяє зменшити кількість шарнірних з'єднань та забезпечує достатню жорсткість сполучення репозиційного вузла з опорами навіть при використанні лише двох стяжок (розташованих на протилежних сторонах репозиційного вузла), що відповідно забезпечує можливість для проведення корекції ротаційних зміщень кісткових фрагментів. Це досягається шляхом переміщення по різьбових штангах в протилежних напрямках двох повзунів, які сполучені зі стяжками, і призводить до вільного прокручування останніх в отворах опори та її ротації. Застосування кутових планок для сполучення різьбових штанг репозиційного вузла забезпечує зменшення його зовнішніх габаритів та відповідно - конструкції апарата загалом. Винахід проілюстрований графічним матеріалом, де на фіг. 1 зображений загальний вигляд апарата для репозиції і фіксації відламків кісток, вигляд в аксонометрії; на фіг. 2 - схема розташування репозиційного вузла між базовими опорами, вигляд в аксонометрії; на фіг. 3 схема розбору апарата для встановлення на пошкоджений сегмент, вигляд в аксонометрії; на фіг. 4 - схема компонування апарата для усунення ротаційних зміщень, вигляд в аксонометрії; на фіг. 5 - вигляд А на фіг. 4; на фіг. 6 - вигляд В на фіг. 4. Запропонований апарат включає (фіг. 1) базові (1, 2) та додаткові (3) опори, репозиційний вузол 4, різьбові стяжки 5-8. Опори 1, 2 виконані роз'ємними з трьох або чотирьох (не показано) секторів 9, що сполучені за допомогою болтових з'єднань 10 та містять отвори 11, в яких за допомогою елементів кріплення 12 (спице- та стержнетримачів) можлива фіксація спицевих 13 і стержневих 14 черезкісткових елементів. Репозиційний вузол 4 складається (фіг.2) із чотирьох, розташованих в одній (горизонтальній) площині, різьбових штанг (15-18), кінці яких виконано з лисками 19 та сполучені між собою за допомогою чотирьох кутових планок 20, виконаних з двома взаємно перпендикулярно розташованими наскрізними отворами 21, що виконані з лисками (фіг.3), та гайок 22, які забезпечують можливість вільного переміщення кутових планок 20 відносно штанг 15-18 у двох взаємно перпендикулярних площинах. В середній частині штанг 15, 16 встановлено з можливістю переміщення за допомогою гайок 23 по два повзуни 24, а на штангах 17, 18 - повзуни 25 (фіг. 2, 4). Повзуни виготовлені у формі паралелепіпедів із двома заокругленими ребрами 26 на одній із граней (поверхонь) і містять різьбовий отвір 27 (фіг. 5) (на протилежній до неї поверхні) та взаємно перпендикулярно розміщений до нього наскрізний отвір (не показано). Різьбові стяжки (5-8) сполучаються безпосередньо з різьбовими отворами 27 повзунів та фіксуються за допомогою гайок 28, або через кронштейни 29. Кронштейн 29 виконаний з виступом 30 (фіг. 6) та містить наскрізний отвір (31) під болт 32 (фіг. 2), що взаємодіє з різьбовим отвором 27 повзуна 25 (24), і різьбовий отвір (не показано), в якому закріплюється різьбова стяжка (5-8). Повзуни 24, що встановлені на двох паралельно розташованих штангах 15, 16, сполучені відповідно за допомогою стяжок 5 і 6 та гайок 33 з опорою 1 (фіг. 2), а повзуни 25, що встановлені на двох інших штангах (17, 18) відповідно за допомогою стяжок 7, 8 та гайок 34 - з опорою 2. Компонування та монтаж запропонованого апарата проводять наступним чином. В передопераційному періоді компонують з секторів 9 базові опори 1, 2 та монтують між ними репозиційний вузол відповідного до них розміру (фіг. 2). Це досягається шляхом підбору штанг 15-18 необхідної довжини та переміщенням відносно них за допомогою гайок 22 кутових планок 20 у двох площинах, що власне і забезпечує можливість зміни розмірів репозиційного вузла. За допомогою різьбових стяжок 5, 6 і 7, 8 та, при необхідності, кронштейнів 29 попарно сполучають повзуни 24 і 25, що розташовані на штангах 15, 16 та 17, 18 відповідно з базовими опорами 1 та 2. До опор 1, 2 за допомогою різьбових стяжок 35 приєднують додаткові опори замкнутого (не показано) чи секторного (3) типу (фіг.3). Безпосередньо під час операції відгвинчують два болтові з'єднання 10 одного з секторів 9 опори 1 (фіг.3). Відгвинчують гайки 22 та демонтують дві кутові планки 20 разом із штангою 15 та сектором 9 опори 1, що сполучається з нею. Відгвинчують одне з болтових з'єднань 10 одного з секторів 9 опори 2 та "відкривають" її контур шляхом повороту даного сектора відносно болтового з'єднання, що залишилось. Встановлюють апарат на пошкоджений сегмент та 2 UA 115105 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сполучають попередньо роз'єднані компоненти. Апарат розміщують відносно осі кістки таким чином, щоб репозиційний вузол 4 знаходився на лінії зламу строго в горизонтальній площині, при цьому одночасно дві з його паралельно розташованих штанг (наприклад 15, 16) розташовувались у фронтальній площині, а дві інші (17, 18) - в сагітальній. Здійснюють закриту ручну репозицію фрагментів та проводять рентгенологічний контроль. При недостатній репозиції фрагментів, за допомогою переміщень елементів репозиційного вузла 4 встановлюють базову опору 2 під необхідним кутом відносно опори 1 з урахуванням рентгенологічно визначеної величини зміщення дистального фрагмента. Проводять черезкісткові елементи (13, 14), які фіксують до опор 1-3. Проводять корекцію просторової орієнтації кісткових фрагментів, яку здійснюють наступним чином (фіг. 2): зміщення по довжині усувають шляхом переміщення в одному напрямі опори 2 по різьбових стяжках 7 і 8 при допомозі гайок 34, або переміщенням стяжок 5 і 6 відносно опори 1 при допомозі гайок 33; поперечні зміщення у фронтальній площині коригують шляхом одночасного переміщення за допомогою гайок 23 різьбових штанг 15, 16 в одному напрямі відносно повзунів 24; поперечні зміщення у сагітальній площині усувають шляхом синхронного переміщення за допомогою гайок 23 в одному напрямі повзунів 25 відносно різьбових штанг 17 і 18; кутові зміщення у фронтальній площині коригують наступним чином - відгвинчують гайки 23, забезпечуючи можливість вільного повороту повзунів 25 навколо своєї осі відносно штанг 17, 18; за допомогою гайок 34 переміщують на однакову відстань опору 2 в протилежних напрямках відносно стяжок 7 і 8, що викликає її поворот в даній площині; кутові зміщення в сагітальній площині усувають наступним чином - відгвинчують гайки 23, забезпечуючи можливість вільного повороту повзунів 24 навколо своєї осі відносно штанг 15, 16; за допомогою гайок 33 переміщують стяжки5 і 6 в протилежних напрямках на однакову відстань відносно опори 1, що викликає поворот репозиційного вузла 4 разом з опорою 2 в даній площині; ротаційні зміщення коригують наступним чином (фіг.4) - тимчасово від'єднують по одній стяжці 7 і 8 від повзунів 25, забезпечуючи при цьому можливість вільного повороту двох інших стяжок 7 і 8, що залишились, навколо своїх осей в отворах 11 опори 2; дещо відгвинчують гайки 34 та за допомогою гайок 23 переміщають повзуни 25 на однакову віддаль відносно різьбових штанг 17, 18 в протилежних напрямах (вказано стрілками), що викликає поворот опори 2. При великих кутових і/або ротаційних зміщеннях для збільшення кута повороту на шарнірах, осі обертання яких розташовані паралельно (повзуни 24 або 25), та попередження деформацій апарата внаслідок сил розтягу (стиску), що виникають в репозиційному вузлі 4 при переміщенні в протилежних напрямах: повзунів 25 відносно штанг 17, 18 (при корекції ротаційних деформацій); переміщенні опори 2 відносно стяжок 7, 8 (при корекції кутових деформацій у фронтальній площині) та переміщенні стяжок 5, 6 відносно опори 1 (при корекції кутових деформацій в сагітальній площині), крім вище вказаних переміщень, одночасно необхідно змінювати відстань між паралельно розташованими шарнірами (повзунами) 24 (25), що досягається шляхом переміщення в протилежні сторони кутових планок 20 за допомогою гайок 22. При цьому змінюється відстань між штангами 15 і 16 (17 і 18) і як наслідок - і між шарнірами (повзунами) 24 (25). Після досягнення репозиції фрагментів чи корекції деформації кісток в запропонованому апараті передбачена можливість демонтажу репозиційних елементів. Для цього опори 1 і 2 з'єднують між собою за допомогою різьбових стяжок чи шарнірних сполучних вузлів (не показано). Від'єднують від опори 1 та повзунів 24 різьбові стяжки 5, 6. Відгвинчують гайки 22 та від'єднують дві кутові планки 20 разом з однією із штанг (наприклад 15), що дозволяє роз'єднати репозиційний вузол 4 на частини. Від'єднують від опори 2 різьбові стяжки 7, 8 та демонтують їх разом з рештою частин репозиційного вузла. Джерела інформації: 1. Соломин Л. Н. Орто-СУВ аппарат: чрескостный аппарат, работа которого основана на компьютерной навигации / Л. Н. Соломин, В. А. Виленский, А. И. Утехин // Гений ортопедии. 2011. - № 2. - С. 148-156. 2. Мацукатов Ф. А. Анализ функционально-эргономических характеристик аппаратов внешней фиксации и прогнозирование эффективности их применения в клинической практике / Ф. А. Мацукатов, С. П. Бойчук, Н. Д. Хубаев // Гений ортопедии. - 2013. - № 2. - С. 51-57. 3 UA 115105 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Апарат для репозиції і фіксації відламків кісток, що включає роз'ємні опори з встановленими на них за допомогою елементів кріплення кістковими фіксаторами, репозиційний вузол, що містить сполучені у вигляді замкнутого контуру чотири різьбові штанги з встановленими на них повзунами; кронштейни, що виконані з виступом, різьбові стяжки, який відрізняється тим, що різьбові штанги репозиційного вузла сполучені між собою з можливістю взаємного переміщення за допомогою гайок чотирма кутовими планками, які виготовлені з двома взаємно перпендикулярно розміщеними наскрізними отворами, різьбові штанги та отвори кутових планок, в яких вони встановлені, виконано з лисками, повзуни виготовлені у формі паралелепіпедів і безпосередньо чи за допомогою кронштейнів жорстко сполучені з різьбовими стяжками. 4 UA 115105 C2 5 UA 115105 C2 6 UA 115105 C2 7 UA 115105 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8