Активный элемент ортопедических устройств (варианты)

Активный элемент ортопедических устройств (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицинской ортопедической технике и может использоваться в устройствах корректирующего лечения патологии опорно-двигательного аппарата.

Обширный список заболеваний опорно-двигательного аппарата составляет проблему социального масштаба для больных и врачей-ортопедов. Стойкие деформации позвоночника и конечностей врожденного или приобретенного генеза классифицируются по тяжести заболевания, в соответствии с которой используют различные способы и технические средства лечения.

Широко распространены искривления позвоночника и конечностей различной формы, степени, возраста больного, в разной мере опасные по своим последствиям на организм в целом. При тяжелых и запущенных по возрасту формах искривлений применяют хирургическое вмешательство, как правило, обширные, высокоинвазивные, часто многоэтапные операции. В более легких случаях и преимущественно в детском и раннем детском возрасте используют консервативные способы лечения - от лечебной физкультуры до ношения съемных корригирующих устройств. Последние имеют в своей основе, как правило, формоизменяемый анатомически подогнанный каркас, активные элементы, развивающие необходимые механические, желательно мягкие и постоянные усилия, и промежуточные элементы трансмиссии этих усилий в нужном направлении и нужной величины. Весомо важную функцию в этих устройствах выполняют активные элементы. Они определяют технические характеристики устройства и составляют главный предмет творчества разработчиков (изобретателей).

Коррекция искривлений позвоночника предваряется акцией декомпрессии (разгрузки) патологических участков. Поэтому в исходные требования к активному элементу входит возможность обеспечения сочетанного действия разгрузки и непосредственной коррекции. Удовлетворение этим требованиям выполнялось последовательно, по мере развития материаловедения и общего уровня техники.

Например, известен пневматический активный элемент в корсетном устройстве коррекции позвоночника [Бардин А.И., Дыхне A.M., Рылеев А.Н. "Ортопедический корсет", заявка на изобретение №96102498/14, М.кл. 6 А 61 F 5/02, 12.02.96 г.]. Он выполнен в виде надувной трубки из эластичного материала продольного удлинения при заполнении ее сжатым газом. Комплект таких элементов располагают по периметру корсетного устройства, продольно его оси. Само корсетное устройство содержит два автономно подвижных пояса, закрепляемых на границах проекции патологического участка позвоночника на теле больного и соединенных пневматическими активными элементами.

Преимущественным результатом действия такого элемента является вынужденное раздвижение поясов и сопровождающая его декомпрессия участка позвоночника. Радиальной и/или торсионной (ротационной) составляющей напряжения такие элементы почти не создают, ограничивая тем самым конструкторские композиционные возможности.

Известно устройство для лечения искривления позвоночника [Петрушевский И.И., Каншиевский С.М., Бондаренко И.В. "Ортопедический корсет", А.С. СССР №1724215], в котором продольные активные элементы выполнены в виде упругих стержней. В отличие от первого аналога радиальное (изгибное) напряжение таких элементов более эффективно, но отсутствует декомпрессионная составляющая.

Существенное усовершенствование функциональных возможностей активных элементов и сопутствующей эффективности действия корригирующих устройств достигнуто в связи с использованием в качестве материала активных элементов сверхэластичного никелида титана. Известно, например, ортопедическое устройство для коррекции искривлений грудного участка позвоночника [Патент RU №2213544], в котором активные элементы выполнены в виде отрезков стержней, в том числе с развитием их продольной формы в виде меандрообразной плоской спирали.

Такие элементы позволяют сочетать дистракционное и корригирующее воздействие на искривленный участок позвоночника, последнее - в направлении нормали к поверхности тела. Возможности торсионной коррекции они не имеют, что можно расценить как функциональную ограниченность.

Данное устройство по наибольшему сходству с предлагаемым и, главным образом, по сходству используемого материала активных элементов принято за прототип.

Технический результат предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей активного элемента за счет торсионного компонента воздействия.

Указанный технический результат достигается тем, что продольный профиль рабочего участка активного элемента ортопедических устройств, выполненного в виде тела протяженной формы из сверхэластичного никелида титана, соответствует форме пологой цилиндрической спирали.

Указанный технический результат достигается также тем, что активный элемент ортопедических устройств, содержащий тело протяженной формы из сверхэластичного никелида титана, снабжен вторым телом протяженной формы из сверхэластичного никелида титана, идентичным первому, при этом тела совмещены до касания в спиральном сплетении и скреплены с возможностью взаимной продольной подвижности.

Предпочтительна уплощенная форма поперечного сечения тела активного элемента. Достижимость технического результата наглядно представляется из анализа работы активного элемента. На фиг.1 изображено в схематическом приближении устройство для коррекции патологических искривлений позвоночника. Два соосно расположенных кольца 1, имитирующих анатомические пояса для закрепления на туловище или конечности больного, соединены парой активных элементов 2. Каждый элемент выполнен из упругого (эластичного) проволочного материала в виде отрезка пологой цилиндрической спирали. Приложение внешнего воздействия в направлении условной оси устройства (например, сжимающего усилия Р с соответствующей оппозитной реакцией) приведет к сближению колец и взаимной ротации R. Применительно к действующему устройству коррекции искривлений позвоночника (или конечностей) этот эффект можно интерпретировать как сочетание дистракционно-контракционных и деторсионных усилий коррекции. Их соотношение, а следовательно, возможность выбора необходимых корригирующих напряжений, зависит от кривизны активных элементов, их количества и расположенности, а также от формы поперечного сечения элементов. Использование тел (стержней), уплощенных в поперечном сечении, приводит к увеличению ротационной составляющей напряжения деформации.

На практике усилие Р разгрузочной дистракции является исходным в регламенте лечебного воздействия и приводящим в деторсионном воздействии. Оно задается напряжением обратимой деформации активных элементов. Максимально отвечает условию кумуляции этого напряжения свойство сверхэластичности никелида титана, непревзойденного по величине эластичной деформации среди известных и сходных материалов этого класса и назначения. Благоприятно сопутствующими являются свойства коррозионной и циклостойкости, входящие в необходимый комплекс биосовместимости.

Вариантной является конструкция активного элемента из двух подвижно совмещенных отрезков, выгнутых по форме пологих цилиндрических спиралей (фиг.2). Взаимное продольное перемещение отрезков приводит к их ротации, которую выгодно использовать в кинематике корсетного устройства коррекции позвоночника. Ротационные усилия, развиваемые отрезками активного элемента, могут передаваться для деторсионного действия всего корсета (фиг.3) или локального прессинга на заинтересованные участки позвоночника (фиг.4). В отличие от варианта (фиг.1) двухкомпонентный активный элемент (фиг.5) имеет большую изгибную подвижность, позволяющую проще реализовать сгибательную функцию всего корсета и туловища большого. Продольная взаимная подвижность обеспечивает необходимую компенсацию размеров корсета при восстановлении позвоночника и его естественном удлинении при росте (ребенка).

На чертежах представлено:

Фиг.1. Схема устройства для коррекции позвоночника. 1 - пояса, 2 - активные элементы.

Фиг.2. Двухкомпонентный активный элемент корсетного устройства коррекции позвоночника.

Фиг.3. Корсетное устройство коррекции торсионных искривлений позвоночника. 3 - верхний пояс, 4 - нижний пояс, 5 - активный элемент.

Фиг.4. Корсетное устройство коррекции искривлений позвоночника. 5 - активные элементы, 7 - пелоты.

Фиг.5. Внешний вид двухкомпонентного активного элемента. 8 - элементы фиксации, 9 - рычаг.

Фиг.6. Устройство для коррекции искривлений позвоночника. 3, 4 - пояса, 5 - активные элементы, 7 - пелоты, 10 - дистракционные штанги.

Фиг.7. Устройство для коррекции искривлений позвоночника. 2 - активные элементы, 3, 4 - пояса.

Фиг.8. Устройство для коррекции косолапости (ортез). 2 - активные элементы, 11 - тутор для стопы, 12 - тутор для голени.

В качестве примеров осуществления изобретения, реализующего указанные признаки, приводится описание вариантов корригирующих устройств для исправления дефектов позвоночника и нижних конечностей.

Пример 1.

Устройство (фиг.6) содержит тазовый 4 и грудопоясничный 3 пояса, анатомически отмакетированные и изготовленные из стандекса. Пояса 3, 4 соединены двумя дистракционными штангами 10, установленными симметрично, относительно сагиттальной плоскости. В грудопоясничном поясе 3 на заинтересованных участках - проекциях позвоночника выполнены подвижные площадки - пелоты 7. На них опираются сформованные рычаги 9 активных элементов (фиг.5).

Устройство работает следующим образом:

Надетые на тело больного тазовый и грудопоясничный пояса раздвижением дистракционных штанг 10 устанавливают в стационарную позицию, соответствующую дистракции (декомпрессии, гравитационной разгрузки) участка позвоночника. Регулированием габаритной длины активных элементов определяют позицию рычагов 9 в состоянии их эластичной компрессии на пелоты 7. Величина задаваемого напряжения приблизительно соответствует рабочей точке в средине участка эластической деформации. Найденный режим фиксируют прикреплением элементов фиксации 8 к поясам. Корректирующее действие устройства обусловлено и совершается мягким и неуклонным давлением на выпуклые участки патологических искривлений позвоночника.

Регулирование напряжения, развиваемого рычагами 9 и изменяющегося вследствие дислокации поясов (изменение позы больного, суточные вариации длины позвоночника, результаты коррекции), производится автоматически ротационным действием активных элементов.

Динамика коррекции и режим работы устройства должны контролироваться врачом-ортопедом.

Пример 2.

Корсетное устройство коррекции позвоночника с акцентом торсионной патологии представлено на фиг.7. Оно содержит грудопоясничный 3 и тазовый 4 пояса, анатомически отмакетированные и изготовленные из стандекса, соединенные четырьмя симметрично расположенными активными элементами формы 2 (фиг.1). Размеры, кривизна (шаг спиральной выгнутости) и эластичность (жесткость) элементов, выполненных из никелида титана, индивидуально и по месту подбираются для конкретного случая. Здесь функции дистракции и деторсионного воздействия совмещены в одном активном элементе (в устройстве их четыре). Отсутствие жестких дистракционных штанг (пример 1) создает повышенную изгибную возможность устройства в целом, т.е. снижает дискомфорт ношения и наклонных движений.

Аналогичная конструкция может быть предпочтительна при деторсионной коррекции шейного отдела позвоночника (Воротник Шанца).

Пример 3.

Ортез - устройство для коррекции косолапости (фиг.8) содержит стопный 11 и голенный 12 туторы и соединяющие их активные элементы 2. Туторы 11, 12 изготавливают методом моделирования по результатам антропометрических измерений из термопластичного материала стандекса или поливика. Голенный тутор 12 - распашной, со шнуровой стяжкой по линии разъема или застежкой типа Велкро. Стопный тутор 11 служит также ортопедической обувью постоянного ношения.

Устройство работает следующим образом.

На искривленную естественной или приобретенной косолапостью конечность надевают (устанавливают) стопный и, в распахнутом виде, голенный туторы. Сдвиганием голенного тутора к стопе напрягают активные элементы 2 до необходимой величины осевой и ротационной составляющих и в такой позиции фиксируют шнурованием.

Особенностью работы устройства является осуществление редрессии в циклическом режиме (при ходьбе).

При перенесении тяжести тела на больную ногу и сгибе стопы в голеностопном суставе активные элементы деформируются вдоль и, одновременно, торсионно, разворачивая стопу в нужном направлении. Снятие нагрузки прекращает действие до следующего шага. Такой режим более эффективен при лечении костных и суставных компонентов косолапости.

Технология производства необходимого материала и изготовления активных элементов достаточно разработана для соответствия предложения критерию "промышленная применимость".

1. Активный элемент ортопедических устройств в виде тела протяженной формы из сверхэластичного никелида титана, отличающийся тем, что продольный профиль рабочего участка тела имеет форму пологой цилиндрической спирали.

2. Активный элемент по п.1, отличающийся тем, что его поперечное сечение имеет уплощенную формулу.

3. Активный элемент ортопедических устройств, содержащий тело протяженной формы из сверхэластичного никелида титана, отличающийся тем, что он снабжен вторым телом протяженной формы из сверхэластичного никелида титана, идентичным первому, при этом тела совмещены до касания в спиральном сплетении и скреплены с возможностью взаимной продольной подвижности.