Компресійно-дистракційний апарат

1. Компресійно-дистракційний апарат, що містить перший та другий опорні елементи, зі шпицями та фіксаторами їх положення, гайки, жорстко зв'язані з першим опорним елементом, стрижені з різьбленими поверхнями, що утворюють із ними гвинтові пари, та електропривід, розташований на другому опорному елементі й зв'язаний електричними ланцюгами з блоками керування та живлен A (54) КОМПРЕСІЙНО-ДИСТРАКЦІЙНИЙ АПАРАТ 30623 вими фрагментами, здійснюють періодичне обертання кулачка на один оберт у відповідності до заданої кількості циклів за добу, а при оберті останнього відбувається одночасний оберт кожного храпового колеса на один зуб, що і визначає паралельне переміщення другого опорного елемента відносно першого. Але, швидкість регенерації кісткової тканини при тривалому навантаженні кінцівки, досягнута за допомогою зазначеного КДА, ще недостатня. Це пояснюється, переважно, закономірним характером переміщення шпиць, який не враховує обставин просторового положення окремих фрагментів кісткової тканини. До основи удосконалення відомого КДА поставлене завдання підвищення швидкості регенерації кісткової тканини шляхом ураховування обставин просторового положення окремих фрагментів кісткової тканини. Вказаний технічний результат досягається тим, що у компресійно-дистракційному апараті, що містить перший та другий опорні елементи, зі шпицями та фіксаторами їх положення, гайки, жорстко зв'язані з першим опорним елементом, стрижені з різьбленими поверхнями, що утворюють із ними гвинтові пари, та електропривід, розташований на другому опорному елементі й зв'язаний електричними ланцюгами з блоками керування та живлення, особливістю виявляється те, що поміж першим та другим опорними елементами встановлено проміжний опорний елемент, на якому закріплені додаткові постійні магніти, рупорні антени та гайки, які утворюють із різьбленими поверхнями стриженів гвинтові пари, на другому опорному елементі розташовані додаткові електроприводи, в електричні ланцюги керування електроприводами включені регулятори струму, шунтовані датчиками струму, і таймери, що ввімкнуті послідовно з ними, блок керування, який зв'язаний з таймером, вихід якого підключено до входу генератора понадвисокочастотного поля, а вихід останнього з'єднано з рупорними антенами, за допомогою діелектричних хвильоводів, шпицями опорних елементів, крізь таймер електрофореза, та виносними електродами, причому перший опорний елемент жорстко зв'язано з елементом вимірювання лінійних пересувань, протилежний кінець котрого та його вимірювальної шкали введені до отвору, що додатково виконаний на проміжному і/або другому опорному елементі, при умові, що вісі електроприводів зв'язано зі стриженями. Причинно-слідчий зв'язок відмінностей, що запропоновані, з досягненням вказаного вище те хнічного результату полягає в наступному. Установлення проміжного опорного елемента між першим та другим опорними елементами благоприяє підвищенню точності переміщення та поширення функційних можливостей дистракційних елементів, тобто реалізації нового шляху розв'язання технічного результату, зокрема підвищенню швидкості регенерації кісткової тканини. Виконуючи функцію опорної плати, що переміщується, проміжний опорний елемент несе на собі додаткові конструктивні елементи, враховуючі як просторове положення окремих фрагментів кісткової тканини, можливість забезпечення незалежного керування ланцюгами електроприводів за ходом кож ного стриженя, так і незалежне переміщення останніх. Щодо прототипу, то це уявляє невідповідний характер переміщення другого опорного елемента відносно першого та більш вищу міцність дистракції, у відповідності до стану ушкоджених кісткових тканин. Закріплення на проміжному опорному елементі постійних магнітів сприяє здійсненню на КДА додаткової магнітотерапії. Наявність зв'язку постійних магнітів з проміжним опорним елементом утворює зміни напрямків та інтенсивності дії постійного магнітного поля, відповідаючому стану кісткових фрагментів. Закріплення на проміжному опорному елементі рупорних антен дозволяє додатково КДА реалізувати опромінення кісткових ділянок кінцівки ПВЧ полем, також зі зміною напрямків та інтенсивності електромагнітної енергії, у відповідності до умов дистракції у автоматичному режимі. Використання в додатковому проміжному елементі гайок, що утворюють з різьбленими поверхнями стриженів гвинтові пари, сприяє його переміщенню відносно першого опорного елемента та закріплених на ньому постійних магнітів й рупорних антен, від незалежних приводів. Отже, - враховується просторове положення окремих фрагментів кісткової тканини при здійсненні магніто- і ПВЧ терапій. Розміщення на другому опорному елементі додаткових електроприводів, в сукупності з тим, що вісі електроприводів зв'язані зі стриженями, передбачає досягнення незалежного приводу останніх по каналах керування ними. Це викликає невідповідний, відносно до прототипу, характер переміщення не тільки проміжного, але й другого опорного елемента з закріпленими на ньому шпицями. Разом з тим, використання цієї сукупності ознак обумовлює більш вищу точність переміщення дистракційних елементів, що дуже істотно при тривалому навантаженні кінцівки, отже, - зумовлює скорочення часу дистракції кісткової тканини. Для забезпечення вищезазначених незалежних керувань передбачені модифікація ланцюгів керування електроприводами та блока керування. В електричні ланцюги керування електроприводами включені регулятори струму, шунтовані датчиками струму, і таймери, послідовно з ними, з можливістю утворення незалежних каналів керування. Таймерами визначається час дистракції, по кожному із каналів, з високою точністю. Регулятори струму дозволяють, незалежно від ступеню навантаження валу електропривода встановити необхідну силу ЕДС, та сприяють розвитку рівномірних дистракційних навантажень. Використання в ланцюзі датчиків струму вдовольняє розв'язанню завдання також, бо функцією контролю споживання струму забезпечується рівномірність переміщення проміжного та другого опорних елементів відносно першого. Зв'язок блока керування з таймером, вихід якого підключено до входу генератора понадвисокочастотного поля забезпечує тривалість ПВЧ генерації, що програмується, в залежності від особливостей ушкоджених кісткових ділянок та індивідуального перенесення кожним окремим пацієнтом. Це відповідає розв'язанню поставленого за 2 30623 вдання, бо в сукупності з тим, що вихід генератора понадвисокочастотного поля зв'язано з рупорними антенами за допомогою діелектричних хвильоводів, виявляє можливість впливу, щодо дистракційного процесу. Підвищена точність керування засобом, рівно як і приводом його переміщення, яка сприяє підвищенню швидкості регенерації кісткової тканини. Зв'язок блока керування зі шпицями опорних елементів, крізь таймер електрофореза, та виносними електродами, складаючими зі шпицями пари електрофореза, повідомляє про поширення функційних можливостей КДА та реалізацію додаткової фізіотерапевтичної процедури для здійснення дистракційного процесу. Жорсткий зв'язок першого опорного елемента з елементом вимірювання лінійних пересувань, протилежний кінець котрого та його вимірювальної шкали введені до отвору, додатково виконаному на проміжному і/або другому опорному елементі, сприяє візуалізації контролю за відновленням опорно-рухового апарата хворого, коригуванню дій КДА при необхідному втр учанні лікаря. Сукупність відмінностей, що запропонована для досягнення технічного результату, який вказано вище, дозволила підсилити регенеративний процес тканин динамікою магніто-, ПВЧ- й електрофорезної терапії. Понадсумарний результат очікується в придбанні відомими засобами, а саме шпицями та опорними елементами, додаткових функційних можливостей і містить в собі підвищення швидкості регенерації кісткової тканини. Втрата одної з придбаних властивостей вказаними засобами розв'язання завдання стримує досягнення понадсумарного технічного результату. Таким чином, запропоновані відмінності вважаються суттєвими, бо мають причинно-слідчий зв'язок з досяганням технічного результату. Додатковими перевагами пропонованого об'єкта над прототипом є підвищення надійності, що витікає зі значного спрощення механічної частини конструкції та покращення експлуатаційних можливостей, за рахунок компенсації елементів ручного керування засобами програмування часу дистракції. Аналіз рівня медичної техніки, що використовується в ортопедії та травматології по інформаційних джерелах, дозволив встановити відсутність аналога, який характеризується ознаками, тотожними всім існуючим ознакам винаходу. Визначення прототипу [2], як найбільш близького за сукупністю суттєвих ознак аналога - об'єкта того ж функційного призначення, дозволило виявити сукупність суттєви х відмінностей, по відношенню до споглядаємого технічного результату в запропонованому пристрої, які висловлені у формулі винаходу. Отже, запропонований винахід відповідає умові винаходу "новина". Для перевірки відповідності винаходу, що пропонується, умові "винахідницький рівень" автор виявив деякі джерела, що схарактеризовані ознаками, збігаючимися з запропонованими. Зокрема, відомо компресійно-дистракційний апарат, що містить електроприводи, безпосередньо зв'язані зі стриженями [3], у якому також як і в запропонованому пристрої, забезпечується точність переміщення дистракційних елементів, обу мовлена незалежним впливом на кожний із цих стриженів. Але, згідно з винаходом, кожний із додаткових електроприводів оснащено ланцюгом керування з елементами керування ЕДС, контролю споживання струму та задання часу дистракції, наприклад, регулятором, датчиком струму, таймером, відповідно. Разом із тим, запропонований зв'язок електроприводів зі стриженями дозволяє виконувати додаткову роботу, спрямовану на передачу моменту обертання на проміжний опорний елемент та переміщення постійних магнітів і рупорних антен, що інформує про поширення функційних можливостей електроприводу, забезпечення прискорення регенерації кісткової тканини не тільки за рахунок вказаної точності переміщення дистракційних елементів [3], але й за рахунок електричної синхронізації керування ними і повномірної реалізації можливостей магніто- і ПВЧ терапії, а також електрофореза. Саме відсутність цих властивостей не дозволила у відомому розв'язанні завдання стабілізувати регенерацію кісткових тканин. Таким чином, запропонований зв'язок електроприводів зі стриженями, у сукупності з відміченими суттєвими засобами рішення задачі не є тотожним відомому, оскільки характеризується поширенням функцій та призводить до більш вищого результату, який не досягається при його відсутності. Разом із цим, виявлено компресійнодистракційний апарат, що містить проміжний опорний елемент, встановлений поміж першим та другим опорними елементами, виконаний у вигляді двох напівкілець, з отворами під різьблені стрижені [4]. Але, відомий проміжний опорний елемент, в залежності від габаритів зони дистракції, може й не використовуватися [5]; його напівкільцева форма підкреслює реалізацію монтажних або експлуатаційних переваг; отвори під різьблені стрижені інформують про статичне положення елемента. В розв'язанні рішення задачі, яке пропонується, проміжний елемент є необхідним та досить важливим елементом конструкції. Як підкреслювалося вище, він виконує функцію динамічної опорної плати, з розміщеними на неї елементами магнітота ПВЧ терапії, які дозволяють притискувати окремі фрагменти кісткової тканини, незалежно від їх просторового розташування, а також - функцію візирного засобу при вимірюванні лінійних пересувань опорних елементів конструкції, що і визначає досягнення більш вищого технічного результату при використанні КДА. Отже, відомий проміжний опорний елемент не є ідентичним пропонованому, оскільки не має функційної та конструктивної єдності, приводить до іншого результату, а при використанні у відомому вигляді не дозволяє вирішити поставлене завдання. Окрім того, автор пропонує сполучити процес дистракції з магніто-, ПВЧ й електрофорезною терапією, які широко відомі у медицині [6]. Однак, як підтверджено патентно-інформаційними дослідженнями, використання запропонованих для їх реалізації функціональних елементів, установлених в уста ткуванні аналогічного призначення з можливістю зваження просторового розташування 3 30623 фрагментів ушкодженої тканини, змін напрямку та інтенсивності впливу не встановлено. Розглядання відмінних ознак пропонованого винаходу дозволяє також відзначити, що в ньому не передбачено додатків відомими засобами, що приєднані до нього за відомими правилами для досягнення технічного результату, у відношенні якого встановлено вплив саме таких додатків; не передбачається заміна якої-небудь частини відомого засобу іншою відомою частиною для розв'язання поставленого завдання, у відношенні якої встановлено вплив саме такої заміни; відсутнє виключення якої-небудь частини засобу з одночасним виключенням, обумовленим наявністю її функції і досягненням при цьому звичайного для такого виключення результату; не виявлено більшої кількості однотипних елементів для підвищення технічного результату, обумовленого наявністю засобів саме таких елементів; не споглядається утворення засобу, сполученого із відомих частин, зв'язок між якими здійснений на основі відомих правил і досягаємий технічний результат не обумовлений тільки відомими властивостями частин цього засобу і зв'язків між ними. Отож, пропонований винахід вдовольняє умові "винахідницький рівень". На кресленні (фіг.) відображено загальний вигляд і електрична блок-схема керування КДА. Відомості, підтверджуючі можливість здійснення винаходу з набуттям вищевказаного технічного результату, заключаються в наступному. Комперсійно-дистракційний апарат вміщує перший та другий опорні елементи 1, 2, виконані у вигляді кілець. На поверхнях опорних елементів 1, 2 розташовані шпиці 3 й фіксатори 4 їх розташування. До поверхні опорного елемента 1 жорстко приладнані гайки 5, які з різьбленими поверхнями стриженів 6 утворюють гвинтові пари. На другому опорному елементі 2 встановлено електропривід 7, зв'язаний електричним ланцюгом 8 з блоками керування 9 та живлення 10. Між першим та другим опорними елементами 1, 2, розташовано додатковий опорний елемент 11 кільцевої форми, на якому закріплені постійні магніти 12 та гайки 13, утворюючи із різьбленими поверхнями стриженів 6 власні гвинтові пари. На другому опорному елементі 2 закріплені додаткові електроприводи 14. В електричні ланцюги 8 включені регулятори струму 15, які шунтовані датчиками струму 16, таймери 17, з'єднані послідовно з ними. Блок керування 9 додатково зв'язано з таймером 18, вихід якого підключено до входу ПВЧ генератора 19. На проміжному опорному елементі 11 встановлені рупорні антени 20, які за допомогою діелектричних хвильоводів 21 зв'язані з ПВЧ генераторами 19. До виходу блока керування 9 крізь таймер електрофореза 22 підключені шпиці 3, що утворюють з виносними електродами 23 блока керування 9 пару електрофореза 24. Перший опорний елемент 1 жорстко зв'язано з елементом вимірювання лінійних пересувань 25, протилежний кінець котрого та його вимірювальної шкали 26 введено до отвору 27, що додатково виконаний на проміжному 11 і/або другому 2 опорному елементі. Вісі електроприводів 7, 14 зв'язані безпосередньо з різьбленими стриженями. Це дозволяє переміщувати одночасно перший 1 та проміжний 11 опорні елементи, відносно фрагментів кісткових тканин по різьбленням стриженів 6. В якості електроприводів 7, 14 можливо використання електродвигунів типу ДПМ20. Ме ханічні вузли та збірні елементи КДА можуть відповідати особливостям прототипу [2]. Блок живлення 10 може бути виконаним на основі акумулюючої батареї типу НКП або НКМ. ПВЧ-генератор 19 виконується на базі діоду Гане. В якості постійних магнітів 12 найбільш доцільним уявляється використання рідкоземельних матеріалів. Діелектричні хвильоводи виконуються з поліетилену. Таймери 17, 18, 22, рівно як і регулятори струму 15, збираються за відомими схемами [7]. Блок керування 9 монтується на базі ІМС, наприклад, серій 140, 142, 564 і 580 [8]. Виносні електроди 23 підводяться до БАТ, переважно G14, V15, V23. Електрофорез здійснюється в присутності біологічного стимулятора, наприклад розчину муміє, а полярність процесу визначається в залежності від використовуваних ліків. Оптимальна частота генератора для проведення ПВЧ терапії відповідає близько 53 ГГц у міліметровому діапазоні. Робота КДА здійснюється наступним чином. Перед початком роботи визначається оптимальний ступінь генерації для конкретного пацієнта, наприклад у відповідності до прототипу. За даними рентгеноскопії на травмовану кінцівку встановлюють КДА за допомогою шпиць 3 і орієнтують рупорні антени 20 відносно ушкоджених кісткових тканин, рівно як і постійні магніти 12. Один або два виносних електрода 23 з лікарняними тампонами розташовують над БАТ і готують пристосування для забезпечення впливу речовини при дії біологічно-активного стимулятора. Шпиці 3 з'єднують з таймером електрофореза 22, який попередньо настроюють на термін потрібної процедури. В блоці керування 9 задають періодичність включення КДА, а в інших таймерах 17, 18 - час ПВЧгенерації, час обертання електроприводів 7, 14 крізь регулятори струму 15, що забезпечує надалі переміщення елементів 1, 11, відносно відновлюваних фрагментів кісткових тканин. Фіксують по шкалі 26 лінійного вимірювача 25 початкове значення опорного елемента 11 (2), використовуючи бокову поверхню останнього в якості візирного засобу. Після включення блока живлення 10 запускається блок керування 9, який з інтервалом часу Т1 буде подавати живлення до таймерів 17, 18, з плином часу Т2, що формують раніше задані інтервали Т3, Т4, Т5 енергоживлення електроприводів 7, 14 та час енергоживлення Т6 генератора 19. Таймер 22 формує заданий час електрофореза T7. Напруга живлення електроприводів 7, 14 подається крізь регулятори струму 15, які підтримують задане значення величини струму та коригують його за результатами порівняння величин. Ці величини знімаються з датчиків стр уму 16 й сприяють отриманню найбільш високої точності переміщення опорних елементів 1, 11 надалі. Електроприводи 7, 14 у той же час переміщують опорні елементи 1, 11 уздовж різьблених поверхней стриженів 6, забезпечуючи дозовану високочастотну зміну відстаней між травмованими поверхнями кісткової тканини. Одночасно вмикається ПВЧгенератор 19, який на встановленій частоті вироб 4 30623 ляє крізь хвильоводи 21 та рупорні антени 20 позначення травмованої ділянки. Виносні електроди 23, утворюючі зі шпицями 3 пари електрофореза, сприяють переносу ліків до БАТ і стимулюють регенерацію. У випадку необхідності підвищення інтенсивності регенераційного процесу, час включення електроприводів 7, 14, зокрема Т3, Т4, Т5, може бути зменшеним (допускається умова: Т3= Т4= Т5=0), що інформує про використання тільки ПВЧгенератора 19, постійних магнітів 12 і електрофорезної пари 3, 23, та проміжного опорного елементу 11 у сукупності. Використовуючи елемент вимірювання лінійних пересувань 25 опорних елементів 2 (11), відстежують процес регенерації по міліметровій шкалі відносно рентгенограми та коригують режим роботи КДА. Таким чином, вищезазначені відомості свідчать про дотримання при використанні пропонованого устаткування наступної сукупності умов: пристрій, що втілює пропоноване устаткування при його здійсненні, призначено для використання в промисловості, а саме, в медицині, переважно в ортопедії та травматології; для запропонованого пристрою у тому вигляді, як його охарактеризовано у н.п. формули винаходу, підтверджена можливість здійснення за допомогою вказаних у винаході або відомих до дати пріоритету засобів; пристрій, що втілює запропонований винахід при його здійс ненні, здатен забезпечити досягнення технічного результату, споглядаємого автором. Порівняння запропонованого КДА з прототипом [2] показує, що його використання дозволяє при тривалому навантаженні кінцівки підвищити швидкість регенерації кісткової тканини у 10-15 разів. Отже, винахід відповідає умові "промислова пристосованість". Джерела інформації 1. Авт. свідоцтво СРСР за заявкою № 3628053/28, МКВ: А61В17/18,1983. 2. Авт. свідоцтво СРСР № 1122308, МКВ: А61В17/18,1984 (прототип). 3. Авт. свідоцтво СРСР № 848011, МКВ: А61В17/18,1981. 4. Авт. свідоцтво СРСР № 506405, МКВ: А61В17/18,1973. 5. Авт. свідоцтво СРСР № 874043, МКВ: А61В17/18,1981. 6. Девятов В.И. Миллиметровые волны в медицине и биологии // М.: "Тр уды НТС по физической электронике". - 1989. 7. Граф Р. Электронные схемы // М.: "Мир". 1989. 8. Справочник / Вычислительные устройства на микросхемах // Киев: "Те хника". - 1988. 5 30623 Фіг. _________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 6