Штифт для внутрикостного интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости

Штифт для внутрикостного интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для внутри костного остеосинтеза при лечения переломов как проксимальной и дистальной части большеберцовой кости, так и для переломов диафизарной части.

Из пат. ЕР 1100389, опубл. 2002, пат. СН №674613, опубл. 1990 г. известны штифты для интрамедуллярного остеосинтеза проксимальных и/или дистальных переломов большеберцовой кости. Штифты выполнены изогнутыми. Штифт по пат. СН №674613 имеет одинаковое сечение по всей длине. Штифт по пат. ЕР 1100389 содержат участок большей площади поперечного сечения с конической переходной частью, плавно переходящей к участку меньшей площади с расположением линии изгиба на грани переходной конической части. В штифтах выполнены поперечные отверстия под блокирующие винты, которые расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях или под наклоном к оси и предназначены для проведения блокирующих винтов и блокировки штифта к проксимальным и дистальным фрагментам.

Однако штифты по всей длине имеют круглое поперечное сечение, неадекватное анатомическому строению костно-мозгового канала большеберцовой кости, что может привести к заклиниванию штифта в костном канале с раскалыванием отломков при введении штифта и к недостаточной осевой стабильности.

Известен пат. RU №2223061, 2002 г., в котором на основании теории прочности и сравнения геометрических и механических свойств интрамедуллярных штифтов, имеющих различные поперечные сечения, и исследования анатомии длинных костей, произведен выбор оптимального поперечного сечения штифта. Исходя из приведенного расчета оптимальным считается штифт, в котором один участок имеет прямоугольное поперечное сечение, а другой - шестиугольное сечение. Однако эти штифты не позволяют получить оптимальную площадь контакта штифта с костью, что необходимо для увеличения стабильного остеосинтеза. Кроме того, сечение таких штифтов не соответствуют анатомическому сечению костно-мозгового канала, затрудняет введение штифтов в канал кости и увеличивает время операции. Выполнение в штифте с каждой из сторон всего по два поперечных отверстия под блокирующие винты, расположение которых (перпендикулярно оси штифта) не учитывают анатомическое строение кости, не достаточно для обеспечения стабильного и надежного остеосинтеза. Изготовление штифта с участком, имеющим шестиугольное поперечное сечение, сложно и не технологично, усложняет введение штифта в костно-мозговой канал и увеличивает время операции.

Наиболее близким аналогом является штифт для внутрикостного интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащий четырехугольную призму для блокировки проксимальных фрагментов, которая имеет квадратное сечение и выполнена со скругленными ребрами, переходную коническую часть, и участок меньшей площади поперечного сечения для блокировки дистальных фрагментов, при этом в призме со стороны торца выполнены пять отверстий под блокирующие винты и соосное отверстие под направитель, ось третьего от торца призмы отверстия под блокирующий винт расположена в плоскости симметрии штифта с наклоном к оси штифта, а оси четвертого и пятого отверстий расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии штифта и имеют соответственно овальную и круглую форму, причем участок меньшей площади сечения выполнен изогнутым и содержит не менее чем три отверстия под блокирующие винты (см. «Руководство по внутреннему остеосинтезу», авторов М.Мюллера, М.Алльговера, Р.Шнайлера, X., третье издание, изд. Шпрингер, Берлин, 1991 г.).

Однако этот штифт выполнен с участком меньшей площади поперечного сечения, которое имеет форму круга. Это не соответствует физиологии костно-мозгового канала большеберцовой кости, затрудняет введение штифта в канал и приводит к риску заклинивания штифта, к раскалыванию отломков, а также к низкой ротационной стабильности конструкции штифт-кость и снижает надежность внутрикостного остеосинтеза. Кроме того, участок меньшего сечения штифта изогнут по дуге, что затрудняет технологию его изготовления, требует дорогостоящего оборудования, а следовательно, существенно увеличивает стоимость штифта.

Кроме того, в устройстве расположение верхних отверстий в призме не приведено в соответствие с параметрами призмы, что затрудняет введение штифтов с необходимостью проведения операции только персоналом повышенной квалификации.

К тому же, призма штифта и проведенные через три верхних ее отверстия блокирующих винта при взаимодействии с отломками вступают во взаимодействие с недостаточно прочной спонгиозной (губчатой) костью эпифиза и метадиафиза. При этом в устройстве не предусмотрено средств для повышения прочности их фиксации. А также в устройстве не предусмотрено средств для стопорения трех верхних блокирующих винтов.

Дополнительно к этому известный штифт не достаточно универсален, поскольку не рассчитан на использования для большеберцовой кости различных размеров.

Задачей предложенного технического решения является повышение надежности внутрикостного остеосинтеза, повышение ротационной стабильности при одновременном повышении прочности фиксации штифта в кости и расширении возможностей использования штифта.

Для решения поставленной задачи в предложенном штифте для внутрикостного интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащем четырехугольную призму для блокировки проксимальных фрагментов, которая имеет квадратное сечение и выполнена со скругленными ребрами, переходную коническую часть, и участок меньшей площади поперечного сечения для блокировки дистальных фрагментов, при этом в призме со стороны торца выполнены пять отверстий под блокирующие винты и соосное отверстие под направитель, ось третьего от торца призмы отверстия под блокирующий винт расположена в плоскости симметрии штифта с наклоном к оси штифта, а оси четвертого и пятого отверстий расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии штифта и имеют соответственно овальную и круглую форму, причем участок меньшей площади сечения выполнен изогнутым и содержит не менее чем три отверстия под блокирующие винты, согласно изобретению, участок меньшей площади поперечного сечения имеет поперечное сечение в форме круга с симметричными сегментными срезами и изогнут под углом к оси по плоскости изгиба, смещенной по оси от границы между призмой и конической переходной частью штифта на расстояние, составляющее, не менее половины длины призмы, при этом ось отверстия в призме, ближнего к ее торцу, расположена с пересечением двух взаимно-противоположных граней призмы, под углом 50° относительно плоскости симметрии штифта против часовой стрелки, а проекция оси отверстия на плоскость симметрии расположена под углом к оси призмы, не меньшим 87°, с пересечением оси призмы на расстоянии от ее торца, составляющим не более 0,1÷0,12 длины призмы, а ось второго от торца призмы отверстия расположена с пересечением двух других взаимно-противоположных граней призмы, под углом 50° относительно плоскости симметрии по часовой стрелке, с проекцией оси отверстия на плоскость симметрии штифта, расположенной под углом к оси призмы, не большим 94°, с пересечением оси призмы на расстоянии от ее торца, составляющим не более 0,16÷0,18 длины призмы.

Кроме того, согласно изобретению угол изгиба оси участка меньшей площади поперечного сечения соответствует 10°, а плоскость изгиба расположена на расстоянии от торца призмы, составляющем 0,28÷0,42 от полной длины штифта, при этом край участка меньшей площади сечения имеет форму усеченной сферы, а ближнее к краю отверстие этого участка выполнено разветвленным, с двумя входами соответственно со стороны каждого из сегментных срезов и одним выходом с противоположной стороны.

Кроме того, согласно изобретению угол изгиба оси участка меньшей площади поперечного сечения соответствует 8,5°, с плоскостью изгиба, расположенной на расстоянии от торца призмы, составляющем 0,6 от длины штифта, а край участка меньшей площади сечения выполнен с односторонним скругленным срезом, расположенным симметрично относительно сегментных срезов.

Кроме того, согласно изобретению устройство снабжено упрочняющим вкладышем из сверхвысокомоллекулярного материала, в котором выполнены три отверстия, оси которых ориентированы, как оси второго-четвертого отверстия от торца призмы, для установки вкладыша в соосное резьбовое отверстие в призме с совмещением осей отверстий вкладыша и призмы.

Кроме того, согласно изобретению устройство снабжено стопорящими заглушками различной длины для установки в соосное отверстие призмы, а длины заглушек больше разности расстояния от торца призмы до оси соответствующего отверстия и радиуса этого отверстия.

Технический результат предложенного решения состоит в повышении стабильности конструкции штифт-кость, надежности остеосинтеза, ротационной стабильности и в увеличении универсальности использования штифта путем приведение в соответствие поперечного сечения участка меньшей площади сечения интрамедуллярного штифта и физиологического сечения костно-мозгового канала, длины штифта в соответствии с длиной кости пациента, взаимного расположения отверстий в призме для блокировки проксимальных фрагментов, учитывающих физиологическое строение кости, а также в выборе формы изгиба штифта, упрощающем технологию изготовления штифта и снижающее его стоимость.

На фиг.1 показано расположение штифта в большеберцовой кости в случае дистальных переломов большеберцовой кости.

На фиг.2 приведен общий вид штифта для лечения дистальных переломов.

На фиг.3 показан штифт для изолированных переломов проксимального отдела большеберцовой кости.

На фиг.4 показано сечение призмы (А-А).

На фиг.5 показано сечение (Б-Б) участка меньшей площади поперечного сечения.

На фиг.6 показано сечение В-В.

На фиг.7 показано сечение Г-Г.

На фиг.8 показано сечение Д-Д.

На фиг.9 показано расположение высокомоллекулярного вкладыша в соосном отверстии штифта под направитель.

На фиг.10 показана принципиальная форма заглушки, имеет может быть выполнена различных размеров.

Предложенный интрамедуллярный штифт предназначен для лечения переломов большеберцовой кости. Он содержит четырехугольную призму 1 со скругленными ребрами 2, имеющую квадратное сечение (см. фиг.2) и предназначенную для блокировки проксимальных фрагментов. Переходная коническая часть 1¹ от призмы 1 плавно переходит к участку 3 меньшей площади поперечного сечения. Поперечное сечение участка 3 выполнено в форме круга с симметричными сегментными срезами 4 (см. фиг.5). Участок 3 изогнут по плоскости изгиба 5 (5^*). Плоскость пересечения двух осей (см. фиг.1, 2) (в точке Е) является плоскостью симметрии 6 штифта. Угол изгиба оси участка 3 меньшей площади сечения может быть равен 10°, как на фиг.2, или может быть равен 8,5°, как на фиг.3.

Плоскость изгиба 5 (5^*) (см. фиг.2, 3) смещена от границы между призмой 1 и конической переходной частью (началом переходной конической части 11) на расстояние X, (X^*), составляющее не менее половины длины L1, (L1^*) призмы 1.

Призма 1 выполнена с пятью отверстиями 7-11 под блокирующие винты, оси которых расположены в разных плоскостях и с соосным резьбовым отверстием 12, выполненным со стороны торца 13 призмы.

Соосное отверстие 12 предназначено для расположения средств для крепления с направителем (на чертеже не показаны). В отверстии 12 может быть установлен упрочняющий вкладыш 14 из сверхвысокомоллекулярного материала (CHIRULEN) (см. фиг.9) который выполнен с отверстиями 14¹ и предназначен для увеличения прочности крепления блокирующих винтов на спонгиозных участках кости или одна из стопорящих заглушек 15 (см. фиг.10) соответствующей длины, которые предназначены для стопорения соответствующего блокирующего винта, расположенного в одном из отверстий в призме (наиболее близких к торцу 13).

В варианте, изображенном на фиг.1, фиг.2, штифт изогнут под углом изгиба оси, равным 10°. Край 16 участка 3 в этом варианте выполнен сферической формы со срезом 16¹. Плоскость изгиба 5 штифта расположена на расстоянии L2 от торца 13 призмы 1, составляющем 0,28÷0,42 от полной длины L штифта. Для такого штифта участок 3 содержит четыре отверстия 17-20 под поперечные блокирующие винты, которые обеспечивают блокировку штифта к дистальным фрагментам. Отверстие 20, ближнее к краю штифта, выполнено двухканальным с двумя входами 21, 22 (для правой и левой ноги) соответственно со стороны каждого из сегментных срезов 4 и одним общим выходом 23. Другие отверстия 17-19 выполнены круглыми и имеют сферические фаски под головки блокирующих винтов. Оси двух отверстий 17, 19 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии 6 штифта, а ось третьего отверстия 18 расположена в плоскости симметрии 6.

В варианте штифта укороченной формы (см. фиг.3) отверстия 7-11 расположены точно также. Угол изгиба оси участка 3 меньшего сечения равен 8,5°, а край 24 этого участка 3 штифта выполнен с односторонним скругленным срезом 24¹, симметрично расположенным со стороны, противоположной расположению сегментных срезов 4. Плоскость изгиба 5^* такого штифта расположена на расстоянии L2^* от торца 14 призмы 1, составляющем 0,6 от полной длины L^* штифта.

L4 - расстояние оси отверстия 7 в призме 1, ближнего к ее торцу 13.

L5 - расстояние оси отверстия 8 в призме 1, второго от ее торца 13.

Устройство используют следующим образом.

Перед введением штифта в большеберцовую кость выполняют репозицию отломков. Далее по внутренней поверхности собственной связки надколенника выполняют разрез кожи длиной 2 см. Вскрытие костно-мозгового канала выполняют через межмыщелковую площадку. Затем штифт в сборе с направителем (на чертеже не показан) вводят в костно-мозговой канал. Точка введения штифта в переднее - задней проекции совпадает с точкой пересечении оси костно-мозгового канала и латерального бугорка межмыщелкового возвышения, а в аксиальной проекции - располагается на переднем крае тибиального плато.

Введение штифта и его продвижение в костно-мозговой канал контролируется электронно-оптическим преобразователем (ЭОП). Затем выполняют дистальное блокирование. После чего создают дополнительную компрессию отломков штифта.

Участок 3 меньшей площади поперечного сечения штифта выполнен с круглым поперечным сечением, имеющим сегментные срезы 4, что адекватно физиологическому сечению костно-мозгового канала, и облегчает введение штифта в костно-мозговой канал.

Блокировку штифта к проксимальным фрагментам выполняют с помощью направителя (на чертеже не показан) путем проведения блокирующих винтов через отверстия 7-11 в четырехугольной призме 1. При этом через губчатую (спонгиозную) часть кости проходят три блокирующих винта (пропущенные через отверстия 7-9 штифта), а через кортикальные слои пропускают два блокирующих винта (отверстия 10-11). При блокировке могут использовать как обычные блокирующие винты, так и винты с различным шагом резьбы по длине винта, что увеличивает прочность крепления в спонгиозной ткани.

Ось отверстия 7 (см. фиг.6 ) в призме 1, ближнего к ее торцу 13, расположена с пересечением двух взамно противоположных граней прямоугольной призмы 1, под углом под углом 50° относительно плоскости симметрии 6 штифта против часовой стрелки. Проекция оси этого отверстия 7 на плоскость симметрии 6 штифта расположена под углом к оси призмы 1, не меньшим 87°, с пересечением оси призмы на расстоянии от ее торца, составляющим не более 0,1÷0,12 от длины призмы. Это позволяет блокирующему винту, пропущенному через это отверстие, располагаться параллельно суставной поверхности тибиального плато, не выходя в сустав, и увеличивает возможность доступа ко всем фрагментам перелома.

Ось второго от торца 13 призмы 1 отверстия 8 (см. фиг.7) пересекает две другие взаимно противоположные грани прямоугольной призмы 1 под углом 50° относительно плоскости симметрии 6 штифта по часовой стрелки. Проекция оси отверстия 8 на плоскость симметрии 6 штифта расположена под углом к оси призмы 1, не большим 94°, и пересекает ось призмы на расстоянии от ее торца, составляющем не более 0,16÷0,18 длины призмы.

Такое расположение исключает пересечение отверстий 7, 8 и позволяет получить стабильный остеосинтез.

Ось следующего отверстия 9 в призме 1 расположена в плоскости симметрии 6 штифта под углом 110° к оси штифта, на расстоянии от торца 13 призмы, составляющем не более 0,26÷29 ее длины L1. Следующее отверстие 10 выполнено овальным, с овалом, направленным вдоль оси участка 1, а его оси расположены перпендикулярно плоскости симметрии 6 на расстояниях от торца призмы, составляющих не более 0,4 и 0,55 длины L1 призмы. Ось следующего отверстия 11 расположена перпендикулярно плоскости симметрии 6, на расстоянии, не меньшем 0,7-0,75 длины призмы. Отверстия выполнены со сферическими фасками под головки блокирующих винтов.

В выполненное в призме 1 соосное отверстие 12 могут установить упрочняющий вкладыш 14 из сверхвысокомоллекулярного материала (CHIRULENa) (см. фиг.9), в котором выполнены три отверстия, оси которых ориентированы, как оси второго-четвертого отверстия 8-10 в призме. При установке вкладыша в соосное резьбовое отверстие в призме оси отверстий 14¹ во вкладыше совмещают с осями отверстий 8-10 призмы. Вкладыш 14 имеет улучшенные амортизационные свойства и повышенную долговечность. Его использование в штифте предназначено для увеличения прочности крепления блокирующих винтов и блокировки штифта в непрочных спонгиозных (губчатых) слоях большеберцовой кости.

В отверстия призмы 1 (например, в отверстия 7-9) можно также установить одну из стопорящих заглушек 15, имеющих различную длину, что позволяет выполнить стопорение блокирующего винта, расположенного в соответствующем отверстии. Длину заглушек выбирают большей разности расстояния от торца призмы до оси соответствующего отверстия и радиуса этого отверстия, что позволит упереться их носику между двумя витками резьбы блокирующего винта, расположенного в том отверстии штифта, для которого предназначена заглушка. Это позволит повысить надежность блокировки фрагментов и повысить прочность соединения. При блокировке длину блокирующих винтов выбирают короче длины поперечного сечения кости, что исключает повреждение артерий и нервов и перфорацию противолежащего кортикала, способствует созданию улучшенных условий для костного сращения и сокращает время возврата пациента к прежней подвижности.

Лечение переломов большеберцовой кости выполняют штифтами различной длины, которую определяет характер переломов. При этом ось участка 3 меньшей площади сечения штифтов может быть изогнута под углом, составляющим 8,5 или 10°, с плоскостью изгиба 5 (5^*), пересекающей участок 3 меньшей площади сечения и смещенной от начала переходной конической части 11, на расстояние Х (X^*), составляющее, не менее половины длины L1 призмы 1. Это позволяет упростить технологию изготовления штифта и снизить его стоимость.

В случае дистальных переломов выбирают штифт с углом изгиба участка 3, соответствующим 10°, а плоскость его изгиба расположена на расстоянии от торца призмы, которое составляет 0,28÷0,42 от полной длины штифта. Край 16 изогнутого участка 3 в этом случае имеет сферическую форму со срезом 16¹, что облегчает его введение в костный канал и уменьшает травму кости. Длину L штифта, которая изменяется в пределах 280-420 мм, выбирают в соответствии с длиной кости пациента. Это расширяет универсальность использования штифта. При правильно выбранной длине край 16 участка 3 штифта должен быть расположен в кости на расстоянии от щели голеностопного сустава, не большем 2-5 мм. Это дает возможность выполнить блокировку штифта к наиболее удаленным дистальным фрагментам и обеспечить оптимальный захват кости, а также предотвращает повреждение мягких тканей. Штифт блокируют блокирующими винтами, пропущенными через отверстия 17-20 в штифте. Количество винтов выбирают по характеру перелома.

Выполнение сечения участка 3 (меньшего сечения) в виде круга с двумя сегментными срезами 4 для этого варианта позволяет выполнить крайнее отверстие 20 в дистальном конце штифта разветвленным, с двумя входами 21, 22 (для правой и левой ноги), симметрично расположенными соответственно со стороны каждого из сегментных срезов 4 и одним выходом, расположенным с противоположной стороны. Это повышает удобство введения винтов при блокировке и позволяет упростить операцию. Ось отверстия расположена на расстоянии не более 2-5 мм от края этого участка, что дает возможность обеспечить оптимальный захват всех фрагментов перелома на наиболее дистальном участке.

Для лечения изолированных переломов проксимального отдела большеберцовой кости предложен укороченный штифт (см. фиг.3). Угол изгиба оси участка 3 меньшего сечения в этом случае равен 8,5°, штифт имеет постоянную длину L^*, а плоскость изгиба 5^* участка 3 расположена на расстоянии от торца 13 призмы 1, составляющем 0,6 от полной длины L^* штифта. Край 24 участка 3 штифта выполнен с односторонним скругленным срезом 24¹, расположенным симметрично относительно сегментных срезов 4. Это позволит при введении штифта исключить перфорацию стенок костно-мозгового канала большеберцовой кости. Штифт в этом случае устанавливают в костно-мозговой канал с помощью направителя, не используя ЭОП, что снижает лучевую нагрузку на персонал и пациента.

Технико-экономический эффект предложенного устройства состоит в повышении надежности внутрикостного остеосинтеза, повышении ротационной стабильности при одновременном повышении прочности фиксации штифта в кости и расширении возможностей использования штифта.

1. Штифт для внутрикостного интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащий четырехугольную призму для блокировки проксимальных фрагментов, которая имеет квадратное сечение и выполнена со скругленными ребрами, переходную коническую часть и участок меньшей площади поперечного сечения для блокировки дистальных фрагментов, при этом в призме со стороны торца выполнены пять отверстий под блокирующие винты и соосное отверстие под направитель, ось третьего от торца призмы отверстия под блокирующий винт расположена в плоскости симметрии штифта с наклоном к оси штифта, а оси четвертого и пятого отверстий расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии штифта и имеют соответственно овальную и круглую форму, причем участок меньшей площади сечения выполнен изогнутым и содержит не менее чем три отверстия под блокирующие винты, отличающийся тем, что участок меньшей площади поперечного сечения имеет поперечное сечение в форме круга с симметричными сегментными срезами и изогнут под углом к оси по плоскости изгиба, смещенной по оси от границы между призмой и конической переходной частью штифта на расстояние, составляющее не менее половины длины призмы, при этом ось отверстия в призме, ближнего к ее торцу, расположена с пересечением двух взаимно противоположных граней призмы под углом 50° относительно плоскости симметрии штифта против часовой стрелки, а проекция оси отверстия на плоскость симметрии расположена под углом к оси призмы, не меньшим 87°, с пересечением оси призмы на расстоянии от ее торца, составляющим не более 0,1÷0,12 длины призмы, а ось второго от торца призмы отверстия расположена с пересечением двух других взаимно противоположных граней призмы под углом 50° относительно плоскости симметрии по часовой стрелке, с проекцией оси отверстия на плоскость симметрии штифта, расположенной под углом к оси призмы, не большим 94°, с пересечением оси призмы на расстоянии от ее торца, составляющим не более 0,16÷0,18 длины призмы.

2. Штифт по п.1, отличающийся тем, что угол изгиба оси участка меньшей площади поперечного сечения соответствует 10°, а плоскость изгиба расположена на расстоянии от торца призмы, составляющем 0,28÷0,42 от полной длины штифта, при этом край участка меньшей площади сечения имеет форму усеченной сферы, а ближнее к краю отверстие этого участка выполнено разветвленным, с двумя входами соответственно со стороны каждого из сегментных срезов и одним выходом с противоположной стороны.

3. Штифт по п.1, отличающийся тем, что угол изгиба оси участка меньшей площади поперечного сечения соответствует 8,5°, с плоскостью изгиба, расположенной на расстоянии от торца призмы, составляющем 0,6 от длины штифта, а край участка меньшей площади сечения выполнен с односторонним скругленным срезом, расположенным симметрично относительно сегментных срезов.

4. Штифт по п.1, отличающийся тем, что устройство снабжено упрочняющим вкладышем из сверхвысокомоллекулярного материала, в котором выполнены три отверстия, оси которых ориентированы, как оси второго-четвертого отверстия от торца призмы, для установки вкладыша в соосное резьбовое отверстие в призме с совмещением осей отверстий вкладыша и призмы.

5. Штифт по п.1, отличающийся тем, что устройство снабжено стопорящими заглушками различной длины для установки в соосное отверстие призмы, а длины заглушек больше разности расстояния от торца призмы до оси соответствующего отверстия и радиуса этого отверстия.