Способ воздействия на репаративную регенерацию костной ткани и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии. Способ воздействия на репаративную регенерацию костной ткани включает воздействие в послеоперационный период на больной участок конечности одновременно электромагнитным полем, источником которого является первый элемент воздействия, выполненный в виде катушки индуктивности, и электромагнитным полем, источником которого является второй элемент воздействия, выполненный в виде двух катушек индуктивности, автогенераторы которых формируют синусоидальные колебания с несущей частотой в диапазоне 100-1000 кГц, амплитудно-модулированные низкочастотным сигналом, на больной участок одновременно воздействуют электрическим синусоидальным током с несущей частотой в диапазоне 1-300 кГц амплитудно-модулированным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 4-100 Гц, при помощи электродов, роль которых выполняют спицы аппарата внешней фиксации, проведенные через костные ткани в непосредственной близости к зоне костного дефекта, при этом высокочастотные колебания элементов воздействия продольного и поперечного электромагнитных полей амплитудно-модулируются низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 50-8000 Гц, процедуру проводят два раза в день, продолжительность 20-30 мин, а цикл составляет 10-15 процедур, оптимальная величина напряженности электрического поля у каждого из элементов воздействия 1,0-2,0 В/м, оптимальная величина тока 20-30 мкА. Устройство для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани содержит источник питания, первый тракт, включающий первый элемент воздействия, выполненный в виде катушки индуктивности, включенной в колебательный контур первого автогенератора, к схеме которого подключена схема контроля первого тракта, содержащая последовательно соединенные детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, второй тракт, включающий второй элемент воздействия, выполненный в виде двух катушек индуктивности, соединенных последовательно и согласно и включенных в колебательный контур второго автогенератора, к схеме которого подключена схема контроля второго тракта, содержащая последовательно соединенные детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, первый генератор низкочастотного сигнала, подключенный через соответствующие модуляторы к схемам первого и второго автогенераторов, выполненных с возможностью формирования синусоидального сигнала с несущей частотой в диапазоне 100-1000 кГц, дополнительно третий тракт включает схему автогенератора, в колебательный контур которого включена катушка индуктивности, содержащая обмотку связи, к схеме автогенератора подключена дополнительная схема контроля, содержащая последовательно соединенные детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, второй генератор низкочастотного сигнала, соединенный через дополнительный модулятор со схемой автогенератора третьего тракта, при этом выводы обмотки связи соединены с выходными клеммами третьего тракта, подсоединенными к нижнему и верхнему опорным металлическим размыкаемым кольцам аппарата внешней фиксации, каждое из которых выполнено в виде соединенных элементами соединения двух изолированных друг от друга дуг, кольца скреплены стержнями, составленными из трех частей, первая и третья части которых выполнены в виде металлических шпилек с наружной резьбой, а вторая - в виде втулки из диэлектрика с наружной резьбой, и на них посредством элементов крепления и регулировки фиксации закреплены металлические спицы. Использование изобретения позволяет повысить эффективность стимуляции репаративной регенерации костной ткани и сократить срок лечения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии.

Известен способ стимуляции репаративной регенерации костной ткани путем низкочастотного импульсного воздействия на больной участок конечности при помощи металлических электродов.

При остеогинезе применяется аппарат внешней фиксации, опорные кольца которого выполнены из диэлектрика, в качестве электродов используются спицы, проведенные в непосредственной близости к зоне перелома [1].

Однако этот способ имеет ограниченные лечебные возможности.

В настоящее время промышленность выпускает аппараты внешней фиксации, у которых все детали выполнены из металла, что не позволяет использовать спицы в качестве электродов [2].

Наиболее близким по сущности является способ стимуляции репаративной регенерации костной ткани, описание которого приведено в патенте РФ №2221603 [3].

Способ включает воздействие в послеоперационный период на больной участок конечности электромагнитным полем, источником которого является элемент воздействия, выполненный в виде цилиндрической катушки индуктивности, ось которой направлена вдоль конечности. Одновременно на область костного дефекта воздействуют электромагнитным полем, источником которого является второй элемент воздействия, выполненный в виде двух плоских катушек индуктивности, включенный последовательно и согласно, у которых ось направлена перпендикулярно конечности.

Каждый из элементов воздействия включен в колебательный контур соответствующего автогенератора. Автогенераторы формируют высокочастотные синусоидальные колебания, амплитудно-модулированные низкочастотным сигналом.

Однако в клинической практике встречаются случаи, когда при остеогенезе наблюдается слабовыраженный костный регенерат, что приводит к удлинению сроков лечения.

Задача изобретения - повышение эффективности стимуляции репаративной регенерации костной ткани.

Это достигается тем, что в способе воздействия на репаративную регенерацию костной ткани, включающем воздействие в послеоперационный период на больной, участок конечности одновременно электромагнитным полем, источником которого является элемент воздействия, выполненный в виде цилиндрической катушки индуктивности, ось которой направлена вдоль конечности, и электромагнитным полем, источником которого является второй элемент воздействия, выполненный в виде двух плоских катушек индуктивности, включенных последовательно и согласно, у которых ось перпендикулярна конечности, при этом каждый из элементов воздействия включен в колебательный контур соответствующего автогенератора, автогенераторы формируют синусоидальные колебания с несущей частотой в диапазоне 100-1000 кГц, амплитудно-модулированные низкочастотным сигналом, согласно изобретению на больной участок одновременно воздействуют электрическим синусоидальным током с несущей частотой в диапазоне 100-300 кГц амплитудно-модулированным низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 4-100 Гц, при помощи металлических электродов, роль которых выполняют спицы аппарата внешней фиксации, проведенные через костные ткани в непосредственной близости к зоне костного дефекта, при этом высокочастотные колебания элементов воздействия продольного и поперечного электромагнитных полей амплитудно-модулируются низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 50-8000 Гц, процедуру проводят два раза в день, продолжительность 20-30 мин, а цикл составляет 10-15 процедур, оптимальная величина напряженности электрического поля у каждого из элементов воздействия 1,0-2,0 В/м, оптимальная величина тока 20-30 мкА.

Это достигается тем, что в устройстве для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани, содержащем аппарат воздействия, который содержит источник питания и два тракта, при этом первый тракт содержит первый элемент воздействия, который выполнен в виде цилиндрической катушки индуктивности, включенной в колебательный контур первого автогенератора, к схеме которого подключена схема контроля, содержащая соединенные последовательно детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, второй тракт содержит второй элемент воздействия, который выполнен в виде двух плоских катушек индуктивности, соединенных последовательно и согласно, и включенных в колебательный контур второго автогенератора, к схеме которого подключена схема контроля, содержащая соединенные последовательно детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, содержит генератор низкочастотного сигнала и два модулятора, у которых входные клеммы соединены с выходными клеммами генератора низкочастотного сигнала, а выходные клеммы соединены со схемой соответствующего автогенератора, элементы воздействия объединены в единый функциональный блок, согласно изобретения аппарат воздействия снабжен третьим трактом, содержащим схему автогенератора, в колебательный контур которого включена катушка индуктивности, содержащая обмотку связи, выводы которой соединены с выходными клеммами третьего тракта, к схеме автогенератора подключена дополнительная схема контроля, содержащая соединенные последовательно детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, содержит второй генератор низкочастотного сигнала и дополнительный модулятор, у которого входные клеммы соединены с выходными клеммами второго генератора низкочастотного сигнала, а выходные клеммы со схемой автогенератора третьего тракта, содержит дополнительно аппарат внешней фиксации, содержащий опоры в виде металлических колец, металлические спицы, элементы крепления и регулировки фиксации опор и спиц, стержней для соединения опор, при этом у аппарата внешней фиксации все стержни для соединения опор выполнены составными из трех частей, первая и третья часть выполнена в виде металлических шпилек с наружной резьбой, а вторая часть выполнена в виде втулки из диэлектрика с внутренней резьбой, элементы соединения металлических частей опор содержат детали, выполненные из диэлектрика, обеспечивающие изоляцию металлических частей.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе воздействия на репаративную регенерацию костной ткани, включающем воздействие в послеоперационный период на больной участок конечности, одновременно продольным и поперечным электромагнитными полями, у которых векторы магнитной индукции взаимно перпендикулярны, при помощи двух элементов воздействия, одновременно дополнительно воздействуют высокочастотным синусоидальным током, амплитудно-модулированным низкочастотным сигналом при помощи металлических электродов.

Для этого в устройстве для стимуляции остеогинеза дополнительно введен тракт воздействия, выходные клеммы которого соединены с электродами.

В состав устройства входят аппарат воздействия и аппарат внешней фиксации, который содержит опоры в виде размыкаемых металлических колец и стержней для соединения опор.

В предлагаемом способе в качестве электродов используются металлические спицы аппарата внешней фиксации, проведенные через костные ткани в непосредственной близости к зоне костного дефекта.

Для изоляции электродов друг от друга у аппарата внешней фиксации в состав элементов соединения металлических частей опор введены дополнительные детали, выполненные из диэлектрика, например планки с двумя отверстиями или набор шайб и цилиндрических втулок. Одновременно стержни для соединения опор выполняются составными из трех частей и соединенных между собой.

При этом первая и третья части выполнены в виде металлических шпилек с наружной резьбой, а вторая часть выполнена в виде втулки из диэлектрика с внутренней резьбой.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани; на фиг.2 - аппарат внешней фиксации; на фиг.3 - опора в сборе с планками; на фиг.4 - опора в сборе с шайбами; на фиг.5 - стержень для соединения опор.

Аппарат для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани содержит первый тракт 1, второй тракт 2, третий тракт 3.

Первый тракт 1 содержит первый элемент воздействия, выполненный в виде цилиндрической катушки индуктивности 4, которая посредством конденсатора 5 включена в схему автогенератора 6. Катушка 4 одновременно выполняет роль элемента воздействия и элемента колебательного контура автогенератора. Частота электромагнитных колебаний автогенератора 6 определяется величиной индуктивности катушки 4 и величиной емкости конденсатора 5.

Тракт 1 содержит схему контроля 7, которая содержит соединенные последовательно детектор 8, усилитель постоянного тока 9 и световой индикатор 10.

Второй тракт 2 содержит второй элемент воздействия 11, который выполнен в виде двух плоских катушек индуктивности 12 и 13, соединенных последовательно и согласно. Элемент воздействия 11 посредством конденсатора 14 подключен к схеме автогенератора 15.

Частота электромагнитных колебаний автогенератора определяется величиной суммарной индуктивности катушек 12 и 13 и величиной емкости конденсатора 14. К схеме автогенератора 15 подключена схема контроля 16, которая содержит детектор 17, усилитель постоянного тока 18 и световой индикатор 19.

Третий тракт 3 содержит схему автогенератора 20, к которой подключен колебательный контур, состоящий из конденсатора 21 и катушки индуктивности 22. Катушка 22 имеет обмотку связи 23, выводы которой соединены с выходными клеммами 24 и 25. Частота электромагнитных колебаний автогенератора 20 определяется величиной индуктивности основной обмотки катушки 22 и величиной емкости конденсатора 21.

Катушка 22 выполнена на броневом сердечнике Б 26, материал сердечника M1500.

К схеме автогенератора 20 подключена схема контроля 26, содержащая соединенные последовательно детектор 27, усилитель постоянного тока 28 и световой индикатор 29.

Аппарат для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани содержит источник питания 30, первый генератор низкочастотного сигнала 31, второй генератор низкочастотного сигнала 32, первый модулятор 33, второй модулятор 34 и третий модулятор 35.

У модулятора 33 вход соединен с выходными клеммами генератора 31, а выход - со схемой автогенератора 6.

У модулятора 34 вход соединен с выходными клеммами генератора 31, а выход - со схемой автогенератора 15. У модулятора 35 вход соединен с выходными клеммами генератора 32, а выход - со схемой автогенератора 20.

Аппарат для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани работает следующим образом.

При включенном источнике питания автогенераторы 6 и 15 вырабатывают синусоидальные колебания, несущая частота которых находится в диапазоне 100-1000 кГц.

Одновременно первый генератор низкочастотного сигнала 31 вырабатывает сигнал с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 50-8000 Гц, который с выхода генератора 31 подается на входы модуляторов 33 и 34, а затем на схемы автогенераторов 6 и 15.

Элемент воздействия 4 формирует электромагнитное поле, у которого вектор магнитной индукции направлен вдоль конечности. Поле образовано синусоидальным сигналом с несущей частотой в диапазоне 100-1000 кГц, амплитудно-модулированным низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 50-8000 Гц.

Элемент воздействия 11 формирует электромагнитное поле, у которого вектор электромагнитной индукции перпендикулярен конечности. Поле образовано синусоидальным сигналом с несущей частотой в диапазоне 100-1000 Гц, амплитудно-модулированным низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 50-8000 Гц.

Автогенератор 20 вырабатывает синусоидальные колебания в диапазоне 100-300 кГц, которые модулируются по амплитуде низкочастотным сигналом, поступающим через модулятор 35 с выхода второго генератора низкочастотного сигнала 32.

Генератор 32 вырабатывает низкочастотный сигнал с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 4-100 Гц.

На клеммах 24 и 25 присутствует напряжение синусоидального сигнала с несущей частотой в диапазоне 100-300 кГц, амплитудно-модулированное низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 4-100 Гц.

Элементы воздействия 4 и 11 объединены в единый функциональный блок, там же размещены схемные элементы первого и второго трактов.

Вариант конструктивного выполнения блока приведен в описании к патенту РФ №2221603.

Источник питания 30, низкочастотные генераторы 31 и 32, модуляторы 33, 54, 35, а также схемные элементы третьего тракта конструктивно объединены во второй функциональный блок.

На фиг.2 изображен аппарат внешней фиксации в сборе, на фигуре показаны только два опорных кольца.

Аппарат содержит верхнее опорное кольцо, состоящее из двух металлических дуг 37 и 38. Концы дуг соединены при помощи элементов соединения. На фиг.2 приведен один из вариантов.

В состав элементов соединения входят шайбы 39, 40, 41, цилиндрическая втулка 42, болт 43 и гайка 44.

Детали 39, 40, 41 выполнены из диэлектрика.

Детали 43 и 44 выполнены из металла.

В сборе дуга 37 изолирована от дуги 38. На опорном кольце закреплены металлические спицы 45 и 46 при помощи специальных болтов 47 и гаек 48.

Аналогично выполнено и нижнее опорное кольцо, которое содержит металлические дуги 49 и 50, соединенные при помощи элементов соединения. На нижнем опорном кольце закреплены спицы 51 и 52 при помощи специальных болтов и гаек.

Верхнее и нижнее опорное кольцо соединены между собой при помощи соединительных стержней 53, 54, 55 и 56.

Каждый соединительный стержень состоит из трех частей 57, 58 и 59. Части 57 и 59 выполнены в виде металлических шпилек с наружной резьбой. Часть 58 выполнена в виде втулки с внутренней резьбой из диэлектрика. Возможен вариант выполнения, когда части 57 и 58 запрессованы в часть 58, которая выполнена из пресс-материала, например пресс-материал АГ-4В.

На фиг.3 изображено соединение дуг опорного кольца при помощи диэлектрических шайб и втулки.

На фиг.4 изображено соединение дуг опорного кольца при помощи планки с двумя отверстиями, которая выполнена из диэлектрика.

На фиг.5 изображен соединительный стержень.

Стержень содержит металлические шпильки с наружной резьбой 57 и 59, которые ввернуты в втулку 58, выполненную из диэлектрика. Для фиксации шпилек 57 и 58 стержень снабжен контргайками 60 и 61.

Предлагаемый способ воздействия на репаративнуто регенерацию костной ткани осуществляется следующим образом.

После операции и установки аппарата внешней фиксации проводят процедуру стимуляции репаративной регенерации костной ткани.

На больную конечность устанавливают устройство с элементами воздействия 4 и 11 над зоной костного дефекта. Конечность размещают внутри элемента 4.

К выходным клеммам 24 и 25 подсоединяют проводники, которые вторым концом при помощи зажимов "крокодил" подсоединяют к нижнему 37 и верхнему 49 опорному полукольцу. Включают питание аппарата воздействия. Длительность процедуры 20-30 минут два раза в день. Цикл 10-15 процедур. Оптимальная величина напряженности электрического поля у поверхности элементов воздействия 4, 11 составляет 1-2 В/м. Эта величина устанавливается при изготовлении аппарата.

Оптимальная величина тока, протекающего между клеммами 24 и 25, 20-30 мкА. Эта величина устанавливается при изготовлении аппарата.

По истечении времени процедуры таймер 62 отключает питание от схем генераторов и включает звуковую индикацию 63. Наличие колебаний в элементах воздействия 4 и 11 контролируется схемами контроля 7 и 16. Наличие высокочастотного напряжения на клеммах 24 и 25 контролируется схемой контроля 26.

При наличии колебаний и напряжения световые индикаторы 10, 19 и 29 светятся.

Все обмотки катушек индуктивности выполняются проводом марки ЛЭПКО 20*0,07, добротность каждой обмотки не менее 200 единиц.

Катушка 22 выполнена на броневом сердечнике Б 26, материал сердечника 1500 НМ.

Наличие в составе устройства для стимуляции аппарата внешней фиксации предлагаемой конструкции позволяет контролировать процесс костеобразования согласно патенту РФ №2213519 [4].

Предлагаемый способ воздействия на репаративную регенерацию костной ткани совместно с устройством для его осуществления позволяют создать режим наиболее оптимальной стимуляции репаративной регенерации костной ткани, ускоряют заживление ран мягких тканей. Наибольший лечебный эффект получается в случаях, когда при остеогинезе наблюдается слабовыраженный регенерат.

Применение предлагаемого способа в этом случае сокращает сроки лечения в среднем на 40-50% по сравнению с общепринятыми, обеспечивая при этом стойкую клиническую ремиссию.

Источники информации:

1. В.К.Калнберз и др. Применение электростимуляции для активизации процесса костного сращения. Медтехника. 1986 г. №2, с.13-19.

2. Авторское свидетельство СССР №538710 кл. А 61 В 17/18 Опубл. 15.12.76 г. Бюл. №46.

3. Патент РФ №2221603 кл. 7 А 61 N 2/02 Опубл. 20.01.2004 г. Бюл. №2.

4. Патент РФ №2213519 кл. 7 А 61 N 5/053 Опубл. 10.10.2003 г. Бюл. №28.

1. Способ воздействия на репаративную регенерацию костной ткани, включающий воздействие в послеоперационный период на больной участок конечности одновременно электромагнитным полем, источником которого является первый элемент воздействия, выполненный в виде катушки индуктивности, и электромагнитным полем, источником которого является второй элемент воздействия, выполненный в виде двух катушек индуктивности, включенных последовательно и согласно, при этом каждый из элементов воздействия включен в колебательный контур соответствующего автогегенератора, автогенераторы формируют синусоидальные колебания с несущей частотой в диапазоне 100-1000 кГц амплитудно-модулированные низкочастотным сигналом, отличающийся тем, что на больной участок одновременно воздействуют электрическим синусоидальным током с несущей частотой в диапазоне 100-300 кГц амплитудно-модулированным низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 4-100 Гц при помощи металлических электродов, роль которых выполняют спицы аппарата внешней фиксации, проведенные через костные ткани в непосредственной близости к зоне костного дефекта, при этом высокочастотные колебания первого и второго элементов воздействия амплитудно-модулируются низкочастотным сигналом с постоянно меняющейся частотой в диапазоне 50-8000 Гц, процедуру проводят два раза в день, продолжительность 20-30 мин, а цикл составляет 10-15 процедур, оптимальная величина напряженности электрического поля у каждого из элементов воздействия 1,0-2,0 В/м, оптимальная величина тока 20-30 мкА.

2. Устройство для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани, содержащее источник питания, первый тракт, включающий первый элемент воздействия, выполненный в виде катушки индуктивности, включенной в колебательный контур первого автогенератора, к схеме которого подключена схема контроля первого тракта, содержащая последовательно соединенные детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, второй тракт, включающий второй элемент воздействия, выполненный в виде двух катушек индуктивности, соединенных последовательно и согласно и включенных в колебательный контур второго автогенератора, к схеме которого подключена схема контроля второго тракта, содержащая последовательно соединенные детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, первый генератор низкочастотного сигнала, подключенный через соответствующие модуляторы к схемам первого и второго автогенераторов, выполненных с возможностью формирования синусоидального сигнала с несущей частотой в диапазоне 100-1000 кГц, отличающееся тем, что третий тракт включает схему автогенератора, в колебательный контур которого включена катушка индуктивности, содержащая обмотку связи, к схеме автогенератора подключена дополнительная схема контроля, содержащая последовательно соединенные детектор, усилитель постоянного тока и световой индикатор, второй генератор низкочастотного сигнала, соединенный через дополнительный модулятор со схемой автогенератора третьего тракта, при этом выводы обмотки связи соединены с выходными клеммами третьего тракта, подсоединенными к нижнему и верхнему опорным металлическим размыкаемым кольцам аппарата внешней фиксации, каждое из которых выполнено в виде соединенных элементами соединения двух изолированных друг от друга дуг, кольца скреплены стержнями, составленными из трех частей, первая и третья части которых выполнены в виде металлических шпилек с наружной резьбой, а вторая - в виде втулки из диэлектрика с наружной резьбой, и на них посредством элементов крепления и регулировки фиксации закреплены металлические спицы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что элементы соединения колец включают планки с двумя отверстиями из диэлектрика.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что шайбы и втулки выполнены из диэлектрика.