Результат интеллектуальной деятельности: ШАРНИРНО-ДИСТРАКЦИОННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к травматологии, к устройствам для восстановления формы и функции суставов.

Как известно, восстановление формы и функции сустава должно вестись одновременно (Оганесян О.В. Лечение заболеваний суставов с помощью шарнирно-дистракционных аппаратов. Москва: Медицина. 1975, стр. 3). Для этого необходимо в поврежденном и прооперированном суставе исключить взаимное давление суставных концов. Указанную цель частично выполняет шарнирно-дистракционный аппарат, описанный на стр. 58, рис. 28 и 29 данной книги. Он содержит поворотную и опорную фермы, каждая из которых выполнена из пары имеющих спицедержатели скоб, соединенных между собой парой шпилек, а фермы между собой соединяются дистрактором.

Недостатком данного аппарата является жесткое требование к чрескостному проведению спиц. В этом аппарате либо угловое либо линейное отклонение центральной спицы от биологической оси приводит к ограничению объема движений, при котором отсутствуют взаимные давления суставных концов. Последующее регулирование по рентгеноснимкам с помощью дистрактора может улучшить ситуацию лишь частично.

Известен также шарнирно-дистракционный аппарат, описанный в патенте РФ №2016556, содержащий опорную и поворотную спицевые фермы, соединенные между собой дистрактором. Регулировка положения оси вращения в нем также отсутствует.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению по совокупности сходных существенных признаков является шарнирно-дистракционный аппарат - свидетельство РФ на полезную модель №15078, содержащий соединенные дистракторами опорную и поворотную фермы, выполненные из двух снабженных спицами скоб, жестко соединенных между собой парой резьбовых шпилек, при этом дистрактор выполнен из двух обойм - внутренней и внешней, соединенных с возможностью продольного перемещения относительно друг друга, при этом внутренняя обойма соединена через линейно-угловой механизм с поворотной фермой, а внешняя снабжена одностепенным шарниром, соединенным через линейно-угловой механизм с опорной фермой, при этом внутренняя обойма подпружинена относительно внешней и снабжена винтовым регулятором диастаза, причем каждый линейно-угловой механизм выполнен в виде не менее чем двух штырей, одни концы которых закреплены с возможностью вращения на неподвижных резьбовых шпильках, а вторые концы установлены в вилках с возможностью продольного перемещения, при этом вилка, контактирующая со штырями поворотной фермы, соединена с внутренней обоймой, а вилка, контактирующая со штырями опорной фермы, соединена с одностепенным шарниром внешней обоймы, при этом вилки снабжены винтами для фиксации положения штырей.

Общими существенными признаками, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, является то, что шарнирно-дистракционный аппарат содержит опорную и поворотную фермы, выполненные из двух снабженных спицами скоб, жестко соединенных между собой парой резьбовых шпилек, а также дистракторы - устройства регулирования диастаза.

Данный аппарат в отличие от своих предшественников - аппаратов Оганесяна-Волкова благодаря дополнительным степеням свободы ферм относительно друг друга позволяет нивелировать погрешности, связанные с неточным проведением спиц, а также точно выставить диастаз по одной линейной координате. Однако наличие регулировки диастаза только по одной координате является недостаточным для трехстепенного формирования полноценного сустава, а, кроме того, ось вращения аппарата не совпадает с биологической осью сустава, что отрицательно влияет на качество восстановления сустава.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание шарнирно-дистракционного аппарата с возможностями пространственного регулирования диастаза, а также с возможностью совмещения оси относительного вращения ферм с биологической осью сустава, что позволит сократить время и повысить качество восстановления суставов.

Для достижения данной технической задачи предлагается шарнирно-дистракционный аппарат, характеризующийся тем, что он содержит соединенные между собой через одностепенной шарнир опорную и поворотную платформы, включающие связанные через двухстепенные дистракторы балки и фермы, выполненные из двух снабженных спицами скоб, жестко соединенных между собой парой резьбовых шпилек, а каждый из двухстепенных дистракторов выполнен из двух ортогонально расположенных регулировочных элементов, содержащих резьбовую шпильку с как минимум тремя продольными пазами с вложенными в них шариками, вставленными в сепаратор, втулку, надетую по посадке на шарики снаружи сепаратора, винта, контактирующего с втулкой непосредственно, и винта, контактирующего с втулкой через установленную между ним и втулкой пружину, при этом втулки регулировочных элементов каждого двухстепенного дистрактора жестко соединены между собой, причем резьбовые шпильки ферм опорной и поворотной платформ одновременно являются резьбовыми шпильками регулировочных элементов двухстепенных дистракторов, при этом расположенные ортогонально им резьбовые шпильки регулировочных элементов одними концами жестко закреплены на платформах, а вторыми концами при помощи одностепенных шарниров соединяют опорную и поворотную платформы так, что ось шарнира находится в пределах зоны регулировки центральной спицы опорной платформы.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от прототипа являются наличие опорной и поворотной платформы, в состав которых кроме известных ферм включены балки; каждый из дистракторов сделан двухстепенным и выполнен из двух ортогонально расположенных регулировочных элементов, содержащих резьбовую шпильку с как минимум тремя продольными пазами с вложенными в них шариками, вставленными в сепаратор, втулку, надетую по посадке на шарики снаружи сепаратора, винта, контактирующего с втулкой непосредственно, и винта, контактирующего с втулкой через установленную между ним и втулкой пружину, при этом втулки регулировочных элементов каждого двухстепенного дистрактора жестко соединены между собой; причем резьбовые шпильки ферм опорной и поворотной платформ одновременно являются резьбовыми шпильками регулировочных элементов двухстепенных дистракторов, при этом расположенные ортогонально им резьбовые шпильки регулировочных элементов одними концами жестко закреплены на платформах, а вторыми концами при помощи одностепенных шарниров соединяют опорную и поворотную платформы так, что ось шарнира находится в пределах зоны регулировки центральной спицы опорной платформы.

Благодаря данным отличительным признакам достигается следующий технический результат - получен шарнирно-дистракционный аппарат, в котором фиксирующие положение суставных концов фермы непосредственно друг с другом не связаны и имеют каждая по четыре степеней свободы для регулирования диастаза, а кроме того, ось вращения одной фермы относительно другой может быть путем регулировок совмещена с биологической осью сустава. Новая конструкция дистракторов позволяет плавно и точно проводить регулировку аппарата, а кроме того, позволяет визуально до возникновения разрушающих напряжений фиксировать возникновение недопустимых нагрузок (сопротивления вращению) и производить соответствующие регулировки. Все данные признаки позволяют значительно повысить качество восстановления суставов.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемый шарнирно-дистракционный аппарат, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности "новое".

На основании сравнительного анализа предложенного устройства с известным уровнем техники по источникам научно-технической и патентной литературы можно утверждать, что между совокупностью признаков, в том числе и отличительных, и выполняемых ими функций и достигаемых целей неочевидная причинно-следственная связь. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что техническое решение не следует явным образом из уровня техники, и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности “изобретательский уровень”.

Предложенный шарнирно-дистракционный аппарат может найти применение в медицине, а именно в травматологии, для послеоперационного восстановления функции практически любых суставов - локтевых, коленных, голеностопных и плечевых. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности "промышленно применима".

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображен шарнирно-дистракционный аппарат; на фиг.2 - регулировочный элемент дистрактора в разборе.

Представленный на фиг.1, 2 шарнирно-дистракционный аппарат содержит соединенные между собой через одностепенной шарнир 1 опорную 2 и поворотную 3 платформы, включающие связанные через двухстепенные дистракторы 4 балки 5 и фермы 6, выполненные из двух снабженных спицами 7 скоб 8, жестко соединенных между собой парой резьбовых шпилек 9, а каждый из двухстепенных дистракторов 4 выполнен из двух ортогонально расположенных регулировочных элементов 10, содержащих резьбовую шпильку 9 с как минимум тремя продольными пазами 11 с вложенными в них шариками 12 (не менее двух в каждом пазу), вставленными в сепаратор 13, втулку 14, надетую по посадке на шарики 12 снаружи сепаратора 13, винта 15, контактирующего с втулкой 14 непосредственно, и винта 16, контактирующего с втулкой 14 через установленную между ним и втулкой пружину 17, при этом втулки 14 регулировочных элементов 10 каждого двухстепенного дистрактора 4 жестко соединены между собой непосредственно (как на опорной платформе 2) или через проставку (как на поворотной платформе 3), причем резьбовые шпильки 9 ферм опорной и поворотной платформ одновременно являются резьбовыми шпильками 9 регулировочных элементов 10 двухстепенных дистракторов 4, при этом расположенные ортогонально им резьбовые шпильки 8 регулировочных элементов 10 одними концами жестко закреплены на платформах 2 и 3, а вторыми концами при помощи одностепенных шарниров 1 соединяют опорную 2 и поворотную 3 платформы так, что ось шарнира 1 находится в пределах зоны регулировки центральной спицы 7 опорной платформы 2.

Изображенный на фотографии шарнирно-дистракционный аппарат работает следующим образом. На финальной стадии операции по восстановлению сустава в суставные концы вводятся по две спицы 7 - центральную (ближнюю к суставу) и замыкающую. Как правило, уже на второй день может быть начато восстановление формы и функции сустава. Для этого суставные концы помещаются на фермы 6 опорной 2 и поворотной 3 платформ, например, для локтевого сустава на ферму 6 опорной платформы 2 помещается фрагмент, располагающийся между плечом и локтем, а на ферме 6 поворотной платформы 3 фрагмент, располагающийся между кистью и локтем. Спицы 7 закрепляются на фермах 6. Далее начинают осторожно сгибать или разгибать сустав, вращая платформу 3 относительно платформы 2 (размещенной, например, на столике). При вращении поворотной платформы 3 из-за неточно проведенных спиц (отклонения могут составлять более 10 мм) возникают силы и моменты сопротивления, которые передаются через фермы 6 на двухстепенные дистракторы 4 и, разлагаясь на ортогональные составляющие, заставят переместиться соответствующие втулки 14 дистакторов 4 на величину деформации пружины 17, вызывающую упругую силу, уравновешивающую силу, вызванную взаимным давлением сустава. При этом винты 15, контактирующие со втулками 14, отойдут от втулок 14 на величину деформации пружин 17. Зазор между втулками 14 и винтами 15 несет информацию как о деформации пружин 17, так и о направлении настройки положения ферм 6 относительно неподвижной оси взаимного расположения платформ, которая проходит через шарнир 1. Вращение винтов 15 до соприкосновения со втулками 14 позволяет достичь снижения возникающих сил и моментов, т.е. наиболее точного выставления частей сустава, в результате сего ось взаимного вращения платформ 2 и 3 становится максимально приближенной к биологической оси данного сустава. А оба фрагмента сустава, соединенные с фермами 6, позиционируются относительно указанной оси с помощью регулировки винтов 15, контактирующих с втулками 14. При этом благодаря вышеописанной конструкции дистракторов 4, где на резьбовых направляющих (шпильках) 9 выполнены пазы 11, по которым перемещаются на шариках 12 втулки 14, трение линейного движения значительно меньше упругих сил пружин 17 и сил взаимного давления между элементами сустава, что позволяет ими пренебречь. Для регулирования начальной упругой силы служат винты 16. В первые дни после операции винты 16 целесообразно располагать так, чтобы они практически не поджимали пружину 17. В дальнейшем вращением винта 16 сжимают пружину 17, тем самым увеличивая начальную упругую силу. И при окончательной настройке аппарата винты 16 полностью сжимают пружину 17, так что фермы относительно биологической оси уже позиционируются жестко. Таким образом, предлагается аппарат с переменной жесткостью ферм 6 относительно биологической оси сустава.

Такая конструкция аппарата позволяет выставить относительно друг друга суставные концы так, что взаимное давление между ними близко к нулю во всем диапазоне углов сгиба-разгиба, а именно это условие и позволяет начать ранние движения в суставе, позволяющие невозмущенно протекать процессу заживления мягких тканей в суставе. Тем самым реализуется принцип: формирование формы и функции сустава должны вестись одновременно.