Способ проведения металлических винтов для остеосинтеза и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к травматологии и ортопедии и предназначено для оперативного лечения травм опорно-двигательного аппарата. Способ проведения металлических винтов для остеосинтеза через кость заключается в том, что осуществляют доступ к поврежденной кости, сопоставление костных фрагментов (репозиция), временную фиксацию перелома костодержателями, шинирование зоны повреждения пластиной с отверстиями, через которые формируют каналы с резьбовыми стенками под винты, фиксирующими пластину к поверхности. Нарезание резьбы осуществляют с одновременным контролем момента вращения и глубины нарезания резьбы с ограничением глубины нарезания по уровню снижения момента вращения до величины 0,7-0,8 от текущего максимального и выводом визуальной информации для врача. Введение винтов выполняют с контролем момента вращения и глубины завинчивания, ограничивая момент вращения на заключительном этапе уровнем 0,8-1,2 максимального при нарезании. Устройство для проведения металлических винтов для остеосинтеза через кость содержит микропроцессорное устройство, выход которого связан с компьютером. Устройство дополнительно содержит мотор-редуктор с блоком управления, датчик момента вращения выходного вала мотор-редуктора, датчик числа оборотов выходного вала мотор-редуктора, блок задания параметров и два узла сравнения. Выходы датчиков момента вращения и числа оборотов выходного вала мотор-редуктора подключены к информационным входам микропроцессорного устройства и первым входам первого и второго узла сравнения соответственно, вторые входы которых подсоединены к первому и второму выходам блока задания параметров, в свою очередь одновременно подключенных к информационным входам микропроцессорного устройства, выход которого связан с компьютером. Выходы устройств сравнения подсоединены к соответствующим управляющим входам блока управления мотор-редуктором. Мотор-редуктор выполнен постоянного тока с цанговым зажимным патроном и сменными инструментами на выходном валу. Изобретения обеспечивают повышение стабильности фиксации металлоконструкций к кости при выполнении операций по остеосинтезу в условиях остеороза и остеопении. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и предназначено для оперативного лечения травм опорно-двигательного аппарата.

Переломы костей различной локализации в настоящее время являются наиболее частой причиной утраты трудоспособности. Своевременное и правильное лечение переломов позволяет восстановить трудоспособность и качество жизни пострадавшего.

Известны различные способы лечения переломов. Консервативное лечение [Травматология: национальное руководство / Под ред. Г.П. Котельникова, С.П. Миронова, - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 808 с.] эффективно при переломах без смещения отломков, либо когда это смещение удается устранить без оперативного вмешательства. Недостатками консервативного лечения являются: длительная иммобилизация поврежденного сегмента (что приводит к постиммобилизационным контрактурам суставов) и значительное снижение качества жизни пациента на период иммобилизации.

Оперативное лечение [Политравма. Неотложная помощь и транспортировка. / Под ред. В.В. Агаджаняна. - Новосибирск: Наука, 2008. - 318 с.; Key Topicsin Orthopaedic Trauma Surgery. M.G. Bowditch, D.J. Edwards, G S Keene, A H N Robinson. - Informa Healthcare, 1999. - 320 p.] переломов заключается в остеосинтезе поврежденной кости. При этом остеосинтез делится на внеочаговый чрескостный и внутренний. К первому относятся различные аппараты внешней фиксации, и данный метод в современной травматологии применяется по показаниям. Другой тип остеосинтеза - внутренний, выполняется с применением погружных металлоконструкций, пластин и штифтов, при этом фиксация таких конструкций к кости производится с помощью различного типа винтов [Травматология: национальное руководство / Под ред. Г.П. Котельникова, СП. Миронова - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 808 с.]. Результаты лечения переломов в значительной мере зависят от правильности выполненного остеосинтеза, а их консолидация происходит лишь при стабильной фиксации. При этом одним из ключевых моментов выполнения остеосинтеза является технология проведения винтов, которые должны располагаться в анатомически обоснованных сегментах и на максимально плотных участках кости. В то же время нарушение механической прочности кости вследствие остеопороза, остеопении, сахарного диабета и других заболеваний делает невозможным адекватное введение винтов в кость, что приводит к нестабильности металлоконструкций и осложнениям остеосинтеза в виде нарушенной консолидации и формирования ложных суставов, развитию инфекции.

Известен способ внутреннего остеосинтеза с использованием винтов, взятый в качестве прототипа [Травматология и ортопедия / Г.М. Кавалерский, Л.Л. Силин, А.В. Гаркави. - М: Академия, 2005. - 624 с.]. Он заключается в осуществлении доступа к поврежденной кости, сопоставлении костных фрагментов (репозиции), временной фиксации перелома с помощью костодержателей, наложении шинирующей металлоконструкции (пластина) на область перелома, формировании каналов в кости в проекции отверстий пластины с помощью мотор-редуктора и блока управления им (дрель), в которых затем нарезается резьба и пластина фиксируется к кости винтами, введенными в эти каналы. Необходимая длина винта определяется с помощью механического глубиномера, состоящего из внешней части - шкалы и внутренней подвижной части - щупа. Принцип действия глубиномера для измерения длины винта основан на погружении торца инструмента в отверстие в кости, а длина винта подбирается по ощущению сопротивления края кости извлечению устройства.

Методика является во многих случаях недостоверной и неэффективной, а длина винта определяется неточно. Более высокую точность имеют визуализирующие методы, такие как интраоперационный рентгенконтроль, но дополнительная лучевая нагрузка на пациента и медицинский персонал в сочетании с увеличением продолжительности операции делает этот метод проблематичным.

Техническим результатом изобретения является повышение стабильности фиксации металлоконструкций к кости при выполнении операций остеосинтеза, уменьшение продолжительности операции и интраоперационной лучевой нагрузки на пациента и медицинский персонал, а также профилактика развития интра- и послеоперационных осложнений, связанных с некорректно проведенными винтами и нестабильностью остеосинтеза.

Указанный технический результат выполнения стабильного внутреннего остеосинтеза достигается тем, что после выполнения хирургического доступа к поврежденной кости сопоставляют костные фрагменты (репозиция), выполняют их временную фиксацию костодержателями, затем на область перелома накладывают шинирующую металлоконструкцию (пластину с отверстиями), через отверстия в пластине формируют отверстия в кости, нарезают резьбу на стенках этих отверстий и устанавливают пластину с ее фиксацией винтами, причем нарезание резьбы осуществляют с одновременным контролем момента вращения и глубины нарезания резьбы с ограничением глубины нарезания по уровню снижения момента до величины 0,7-0,8 от текущего максимального и выводом визуальной информации для врача, а привинчивание выполняют с контролем момента вращения и глубины завинчивания, ограничивая момент вращения на заключительном этапе уровнем 0,8-1,2 максимального при нарезании.

Известный способ может быть реализован с помощью известного устройства [Ручная электрическая сверлильная аккумуляторная машина. Руководство по эксплуатации. Воронеж. Арт. 50011. с. 8, рис. 2, с. 15-16. www.enkor.ru], содержащего мотор-редуктор постоянного тока с цанговым зажимным патроном со сменными инструментами на выходном валу и блок управления мотор-редуктором.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению в части устройства (как совпадающее по назначению и достигаемым результатам) является описанное в заявке США 20130085505 A1 от 04.04.2013 устройство для проведения металлических винтов для остеосинтеза через кость, содержащее микропроцессорное устройство, выход которого связан с компьютером. Это устройство обеспечивает повышение стабильности фиксации металлоконструкций к кости, уменьшение продолжительности операций и профилактику развития интра- и послеоперационных осложнений, связанных с некорректно проведенными винтами, но предполагает обязательное наличие устройств визуализации положения винта в процессе операции (томограф, ультразвуковой, рентгеновский или МРТ, причем с возможностью оценки в 3D проекции). Это значительно усложняет и удорожает операцию, требуя, кроме того, наличие высококвалифицированных специалистов, обеспечивающих работу используемого оборудования.

Для реализации изобретения в части устройства в известном устройстве, содержащем микропроцессорное устройство, выход которого связан с компьютером, дополнительно используют мотор-редуктор с блоком управления, датчик момента вращения выходного вала мотор-редуктора, датчик числа оборотов выходного вала мотор-редуктора, блок уставок, микропроцессорное устройство передачи данных и два узла сравнения, причем выходы датчиков момента вращения и числа оборотов выходного вала мотор-редуктора подключают к информационным входам микропроцессорного устройства и первым входам первого и второго узла сравнения соответственно, вторые входы которых подсоединяют к первому и второму выходам блока задания параметров, в свою очередь одновременно подключенных к информационным входам микропроцессорного устройства, выход которого используют для связи с ПК, а выходы устройств сравнения связывают с соответствующими управляющими входами блока управления мотор-редуктором, причем мотор-редуктор выполнен постоянного тока с цанговым зажимным патроном и сменными инструментами на выходном валу.

Устройство, предназначенное для реализации способа (Фиг. 1) состоит из мотор-редуктора 1 с цанговым зажимом 2 и сменным инструментом 3 на выходном валу мотор-редуктора 1. Питание на мотор-редуктор поступает с выхода блока управления 4. Мотор-редуктор снабжен датчиками числа оборотов 5 и момента вращения 6, выходы которых подключены к первому и второму информационным входам микропроцессорного устройства 10 и, соответственно, к первым входам первого и второго узлов сравнения 8 и 9. Ко вторым входам узлов сравнения и к третьему и четвертому информационным входам микропроцессорного устройства 10 подсоединены соответствующие выходы блока задания параметров 7, а выходы узлов сравнения подсоединены к соответствующим входам блока управления 4 мотор-редуктором 1. Выход микропроцессорного устройства 10 предназначен для связи с персональным компьютером и организации визуального контроля процесса остеосинтез-навигации проводящим операцию врачом.

Рассмотрим вариант реализации предлагаемого способа внутренней остеосинтез-навигации с помощью предлагаемого устройства.

После формирования канала в кости в цанговый зажим 2 устройства устанавливается сменный инструмент - метчик 3. Врач на блоке задания параметров 7 устанавливает необходимые параметры для нарезания резьбы (глубину проведения и величину момента вращения). Данные параметры должны превышать итоговые, но не превышать критических, их выбирает оператор на основании собственного опыта. Далее конец метчика устанавливается в канал, сформированный в кости так, чтобы ось метчика соответствовала оси канала. Врач включает режим записи на персональном компьютере, нажимает кнопку включения мотор-редуктора 1, в результате чего происходит вращение метчика по часовой стрелке и постепенное погружение его в сформированный в кости канал. В процессе нарезания резьбы оператор наблюдает за изменением параметров на экране блока управления 4 и изменениями графика на персональном компьютере. При прекращении увеличения момента вращения и последующем снижении его до уровня (величины момента вращения) 0,7-0,8 от максимального, что фиксируется датчиком момента вращения 6 и узлом сравнения 9, блок управления 4 выключает мотор-редуктор 1, а микропроцессор 10 фиксирует полученную величину глубины прохождения метчика и максимальное значение момента вращения при нарезании резьбы. Выбор данных коэффициентов определен необходимостью определения момента прохода метчика наиболее жесткой части костной ткани - кортикала и ограничения его последующего движения в мягкие ткани. Оператор останавливает режим записи на персональном компьютере и сохраняет полученные результаты. Затем метчик выводится из канала путем включения реверсивного хода мотор-редуктора 1. Оператор на блоке управления 4 включает режим «винт», устанавливает на блоке задания параметров 7 параметры глубины проведения винта, полученные ранее, и момент вращения, составляющий величину 0,8-1,2 от максимального момента при нарезании резьбы, который нельзя превысить для того, чтобы не нарушить целостность резьбы в канале. Величина коэффициента (отношения двух уровней, максимального и текущего) определяется состоянием костной ткани: при ослабленной или патологически измененной используется пониженный коэффициент, а при здоровой и молодой - повышенный. Затем оператор в цанговый зажим 2 устанавливает сменный инструмент - гексагональный наконечник 3 и проводит винт необходимой длины в канал с нарезанной резьбой. Мотор-редуктор 1 устройства автоматически прекращает вращение при достижении необходимой глубины проведения винта и (или) максимального безопасного момента вращения. Таким образом, достигается:

- максимально стабильная фиксация винта в кости;

- повышение стабильности фиксации металлоконструкций к кости при выполнении операций по остеосинтезу в условиях остеороза и остеопении;

- уменьшение продолжительности операции и интраоперационной лучевой нагрузки на пациента и медицинский персонал;

- профилактика развития интра- и послеоперационных осложнений, связанных с некорректно проведенными винтами.

1. Способ проведения металлических винтов для остеосинтеза через кость, согласно которому осуществляют доступ к поврежденной кости, сопоставление костных фрагментов (репозиция), временную фиксацию перелома костодержателями, шинирование зоны повреждения пластиной с отверстиями, через которые формируют каналы с резьбовыми стенками под винты, фиксирующими пластину к поверхности, отличающийся тем, что нарезание резьбы осуществляют с одновременным контролем момента вращения и глубины нарезания резьбы с ограничением глубины нарезания по уровню снижения момента вращения до величины 0,7-0,8 от текущего максимального и выводом визуальной информации для врача, а введение винтов выполняют с контролем момента вращения и глубины завинчивания, ограничивая момент вращения на заключительном этапе уровнем 0,8-1,2 максимального при нарезании.

2. Устройство для проведения металлических винтов для остеосинтеза через кость, содержащее микропроцессорное устройство, выход которого связан с компьютером, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит мотор-редуктор с блоком управления, датчик момента вращения выходного вала мотор-редуктора, датчик числа оборотов выходного вала мотор-редуктора, блок задания параметров и два узла сравнения, причем выходы датчиков момента вращения и числа оборотов выходного вала мотор-редуктора подключены к информационным входам микропроцессорного устройства и первым входам первого и второго узла сравнения соответственно, вторые входы которых подсоединены к первому и второму выходам блока задания параметров, в свою очередь одновременно подключенных к информационным входам микропроцессорного устройства, выход которого связан с компьютером, а выходы устройств сравнения подсоединены к соответствующим управляющим входам блока управления мотор-редуктором, причем мотор-редуктор выполнен постоянного тока с цанговым зажимным патроном и сменными инструментами на выходном валу.