Шарнірний вузол і.в. бойка для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба

Корисна модель відноситься до медицини, здебільше, до пристроїв, призначених для лікування опорнорухового апарату, переважно, до апаратів з зовнішньою фіксацією, та може бути використаною в травматології й ортопедії. Відомий шарнірний вузол для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба, що містить напівкільцеві опори, дворядний сферичний підшипник, що сполучений з дистракційною штангою [1]. Надана конструкція зумовлює роз'єднання суглобових поверхонь і відновлення функцій ліктьового суглоба шля хом дистракції на тлі пасивних рухів в апараті Волкова-Оганесяна. Але динаміка шарнірної ділянки сприяє відтворенню обертань лише в одній площині, що спотворює анатомо-функціональні рухи ліктьового суглоба. Найбільш близьким за сукупністю ознак до корисної моделі, що заявляється, є шарнірний вузол для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба, що містить обертальну кінематичну пару, виконану у вигляді двох дотичних ланок, поверхні яких зв'язані шарнірною віссю. Дотичні ланки кінематичної пари в динаміці функціонально зв'язані через ліктьовий та плечовий опорні елементи зі штангою дистракційного апарата. Під час пасивних рухів дистракційна штанга віддаляє одну суглобову поверхню від іншої, чим забезпечує стимуляцію суглобів на рівні суглобової щілини [2]. За характером відносного руху елементів кінематичної пари вона кваліфікується обертальною, за числом щаблів свободи - однорухливою і належить до кінематичн и х пар І класу за кількістю з в'язків. Про те функціона льні можливості відомого шарнірного вузла перешкоджають відтворенню повноцінних фізіологічних рухів ліктьового суглоба, оскільки число незалежно-можливих переміщень дотичних ланок нижчої кінематичної дорівнює 1, тобто умови контактування та зв'язків останніх зменшують число можливих переміщень одної ланки відносно іншої внаслідок того, що одна ланка неспроможна впроваджуватися в іншу й нездатна від неї віддалятися в одній площині рухів. До основи корисної моделі поставлено задачу вдосконалити шарнірний вузол для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба, який шляхом збільшення числа щаблів свободи і розширення його функціональних можливостей покращує стимуляцію повноцінних фізіологічних р ухів при використанні. Вищезазначений технічний результат при здійсненні корисної моделі досягається тим, що у відомому шарнірному вузлі для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба, що містить обертальну кінематичну пару, виконану у вигляді двох дотичних ланок, поверхні яких зв'язані шарнірною віссю, у відповідності з корисною моделлю, додатково в нього введені куля, сферичний ложемент і стрижень, перша дотична ланка кінематичної пари виконана у вигляді корпуса, сферичний ложемент розташований в порожнині корпуса, шарнірна вісь виготовлена з розривом суцільності та занурена крізь масив другої дотичної ланки в стінки корпуса, при цьому проксимальний кінець стрижня жорстко зв'язаний з кулею, розміщеною в корпусі проміж розриву суцільності шарнірної вісі, з можливістю проекції останньої на центр кулі і сполучення кулі зі сферичним ложементом через антифрикційний зазор 0,10-0,15мм висотою, а дистальний кінець стрижня виведений назовні через конічне заглиблення, сформоване в масиві корпусу звер ху. Як інформує зіставлення сук упності суттєви х ознак пропонованого технічного рішення й прототипу, новизна корисної моделі характеризується додатковим введенням в її конструкцію кулі, відповідного сферичного ложемента й стрижня. Об'єкт характеризується описом конструктивних елементів та їх функціональних взаємозв'язків: перша дотична ланка кінематичної пари виконана у вигляді корпуса, сферичний ложемент розташований в порожнині корпуса, шарнірна вісь виготовлена з розривом суцільності та занурена крізь масив другої дотичної ланки в стінки корпуса, при цьому проксимальний кінець стрижня жорстко зв'язаний з кулею, розміщеною в корпусі проміж розриву суцільності шарнірної вісі, з можливістю проекції останньої на центр кулі і сполучення кулі зі сферичним ложементом через антифрикційний зазор 0,10-0,15мм висотою, а дистальний кінець стрижня виведений назовні через конічне заглиблення, сформоване в масиві корпусу зверху. Реалізація технічного результату досягається шляхом збільшення числа щаблів свободи кінематичних рухів шарнірного вузла за рахунок використання додаткових площин обертання дотичних ланок і зв'язується з перевершенням класу відносної динаміки елементів кінематичної основи, з нижчого у вищий. З одного боку, перевершення технічного результату спирається на збереження вихідної геометрії дотику ланок обертальної кінематичної пари в площині Х1, а саме, виконанням першої дотичної ланки кінематичної пари у вигляді корпуса та зануренням шарнірної вісі у його стінки крізь масив другої ланки. Водночас, приріст технічного результату зумовлений формуванням зони додаткових координат руху у площинах Х2, Y2, Z2 сферичної кінематичної пари, сконструйованій на основі кулі, сферичного ложемента і стрижня. Для утворення сферичної кінематичної пари та реалізації додаткових площин обертання X2,Y2 ,Z2 сферичний ложемент розташований в порожнині корпуса, шарнірна вісь вигото влена з розривом суцільності, проксимальний кінець стрижня жорстко зв'язаний з кулею, яка розміщена в корпусі проміж розриву суцільності шарнірної вісі, з можливістю проекції останньої на центр кулі і сполучення кулі зі сферичним ложементом через антифрикційний зазор заданої висоти, а дистальний виведений назовні через конічне заглиблення, що сформоване в масиві корпусу зверху. Формування розширеного фронту обертально-поступальних рухів сприяє перетворенню моноплощинного діапазону шарнірного вузла у багато-площинний, що дозволяє кваліфікувати шарнірний вузол «чотирьохрухливим» і багатофункціональним. Після фіксації пропонованого шарнірного вузла на рівні суглобової щілини ліктьового суглобу, наприклад, між плечовим та передплічним елементами апарату зовнішньої фіксації, осі обертання площинної і сферичної кінематичних пар у площинах Х1 , X2,Y2 і Z2 набувають адекватності до змін, характерних для ліктьового відростка навколо блоку плечової кістки у чотирьох напрямах свободи, що покращує стимуляцію й відновлення повноцінних фізіологічних рухів суглобу. Тож, сукупність ознак корисної моделі є суттєвою, оскільки має причинно-наслідковий зв'язок з отриманням заявленого технічного результату, та відповідає критерію «новизна» тому, що явним чином не випливає з досліджуваного рівня техніки. На Фіг.1 зображений шарнірний вузол у фронтальній проекції, на Фіг.2 - теж саме, об'ємно-просторовий вигляд функціонального положення. Відомості, що підтверджують можливість здійсненні корисної моделі, з досягненням заявленого технічного результату, полягають в наступному. В статиці шарнірний вузол для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба характеризується наявністю обертальної кінематичної пари, виконаної у вигляді дотичних ланок 1, 2, зв'язаних між собою шарнірною віссю 3. Обертальні переміщення цих дотичних ланок навколо шарнірної осі 3 зумовлюють рух лише в площині Х1. Для реалізації додаткового числа щаблів свободи залучені куля 4, сферичний ложемент 5 і стрижень 6. Перша дотична ланка 1 має вигляд корпусу (надалі корпус 1), а сферичний ложемент 5 розташований в його порожнині. Шарнірна вісь 3 виготовлена з розривом суцільності та занурена крізь масив другої до тичної ланки 2 в стінки корпуса 1. Проксимальний кінець стрижня 6 жорстко зв'язаний з кулею 4, що розміщена в корпусі 1 проміж розриву суцільності шарнірної вісі 3. Шарнірна вісь 3 розташована в стінках корпусу 1 в проекції на центр кулі 4, а сферичний ложемент 5 сполучений з кулею 4 з антифрикційним зазором (не позначений). Дистальний кінець стрижня 6 виведений назовні через конічне заглиблення 7, що сформоване у верхній частині корпусу 1 та забезпечує обертально-поступові рухи дистального кінця стрижня 6 навколо блоку плечової кістки у додаткови х щабля х свободи (X2,Y2,Z 2). Корпус 1 також постачений кришкою 8, що закриває сферичну кінематичну пару 4-5. Розширення функціональних можливостей шарнірного вузла і покращення стимуляці ї повноцінних фізіологічни х р ухі в ліктьового суглобу забезпечується форм уванням обер та льно-поступ ово го діапазон у рухі в у чо тирьо х щаблях свободи (X1, X2,Y2,Z2), властивих для кінематичних пар IV класу. Корпус 1 і сферичний ложемент 5 можуть бути виготовлені з матеріалу, який володіє антифрикційними властивостями, наприклад, фторопласту. Антифрикційного зазору (не позначений) між сполученими сферичними поверхнями кулі 4 й ложемента 5 не перевищує 0 ,10-0,15мм. Товщина стінок корпусу 1 станови ть біля 6-10мм. Вертикальний кут 90-135° конічного заглиблення 7 забезпечує обертально-поступовий діапазон рухів дистального кінця стрижня 6 навколо блоку плечової кістки у додаткових щаблях свободи (X2,Y2,Z2), адекватно до змін, характерних для ліктьового відростка. Використання шарнірного вузла для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба можливе наступним чином. Спочатку здійснюють рентгенографію обох ліктьових суглобів у 2-х проекціях, у положенні максимальної супінації з рентгеноскопічними маркерами, які встановлюють на бічних поверхнях ліктьового суглобу, у проекції над виростків, з метою наступного визначення осі обертання у суглобі. Хворий лежить на спині або на животі, ушкоджена верхня кінцівка - на приставному столику. Після високої регіональної анестезії плечового сплетіння за Куленкапфом або загального знеболення, санації операційного поля, відкритого артролізу ліктьового суглобу за потребою, у залежності від характеру й давності контрактури, ушкоджену верхню кінцівку розгинають й укладають у повній супінації на приставний столик. Потім за допомогою стрижнів, проведених через кортикальні шари на відстані 30мм, виконують кріплення опорної балки апарату зовнішньої фіксації. Плечовий 9 і передплечовий 10 елементи апарату зовнішньої фіксації зв'язують з дотичними ланками кінематичної пари 1-2, орієнтуючи центр сферичної кінематичної ланки 4-5 напроти суглобової щілини та прикріплюють їх до кісток суглобу за допомогою стрижнів 11. За допомогою останніх, вра ховуючи складність оперативного втручання, вид контрактури та період фіксації кісткових стр уктур, в межах 5-10мм здійснюють дистракцію їхніх суглобових поверхонь. Під час усунення контрактур, використовуючи флексійно-екстензійний пристрій, на протязі призначають вправи, щодо розробки згинально-розгинальних рухів ліктьового суглобу пасивним шляхом, тривалістю 10-30 діб, по 20-30 хвилин 3-4 рази на добу, у залежності від їхнього характеру й давності, а після відключення флексійно-екстензійного пристрою - виконання вищезазначених вправ у активній формі. Після артролізу, розробку рухів розпочинають з першої доби після операції, з поступовим нарощуванням інтенсивності на протязі 2-х тижнів, зі збільшенням амплітуди р ухів у суглобі з 20-30° до 90-120° з третього тижня. В динаміці шарнірний вузол для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба забезпечує стимуляцію повноцінних фізіологічних рухів ліктьового суглобу за рахунок формування обертально-поступального діапазону рухів у чотирьох щаблях свободи (X1, X2,Y2, Z2). Поступальні рухи ланок 1,2 площинної кінематичної пари навколо осі 3 під час початкового курсу вправ зумовлюють формування простих прийнятних рухів у площині Х1. Обертальні рухи кінематичної пари 4-5 відносно сферичної поверхні їх сполучення у подальшому сприяють збільшенню інтенсивності навантаження і амплітуди рухі в, з їх остаточним доведенням у суглобі до 90-120°, у площинах X1, X2,Y2, Z2 напроти суглобової щілини. Під час доопрацювання шарнірного вузла встановлено, що для твердого тіла, яке вільно рухається у просторі, число щаблів свободи становить за максимумом 6, наприклад, 3 поступальних і 3 обертальних повздовж осей X, Y, Z. Для ланок, які складають класичну кінематичну пару, одного шарнірного вузла число щаблів свободи завжди менше 6, оскільки умови їх контактування та взаємозв'язки зменшують можливість переміщень однієї ланки відносно іншої. Від того , число щаблів свободи дорівнює лише числу узагальнених координат системи та накладає певні обмеження на координацію ланок кінематичної пари, а реалізація «чотирьох-рухливого» шарнірного вузла є вагомим внеском в напрямі вдосконалень об'єктів аналогічного призначення, оскільки за кількістю отриманих зв'язків виводить його на рівень кінематичних пар IV класу, а від того розширює функціональні можливості та ліквідує проблему стимуляції повноцінних фізіологічних рухів ліктьового суглоба, оскільки набуває спроможність до здійснення рухів у сагітальній, фронтальній і вертикальній площинах за рахунок збільшення числа незалежно-можливих переміщень на рівні суглобової щілини. За цих умов запровадження шарнірного вузла для апарата зовнішньої фіксації кісток ліктьового суглоба в травматології та ортопедії додатково допоможе зменшити рівень інвалідизації, збільшити відсоток повернення хворих з вадами ліктьового суглобу до працездатності, скоротити терміни лікування та поліпшити рівень його ефективності. Аналіз нових властивостей корисної моделі інформує про можливість перевершення технічного результату за допомогою засобів, що відомі на дату пріоритету, без нанесення шкоди здоров'ю, що відповідає критерію «промислова придатність». З ура хуванням п.2 Ст.7 Закону і вищезазначених доводів заявника, заявлене рішення задачи може набути правового статусу як корисна модель. Ан ало ги : 1. Apparatus for surgical trea tment of bones and joints: Пат. 3976061 США, МПК A61F 5/04 / Volkov et all. -1976. 2. Lavini F., Ren zi Bri vio L., Pi zzoli A., Giotakis N. Treatment of non-union of thehumerus using the orthofix e xternal fixator // Injury. -2001 (Dec). -S.4. -P.35-40.