Комбинированное кольцевое костное сверло

Комбинированное кольцевое костное сверло

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ортопедии и травматологии при хирургическом лечении асептического некроза головки бедренной кости на ранней стадии заболевания, т.е. до момента пролома хрящевого слоя, по методу фенестрирующей остеотомии, основанному на костной аутопластике очага некроза здоровой костной тканью в виде целостного цилиндрического керна, полученного (вырезанного) из этого же проксимального отдела шейки и головки бедренной кости и повернутого на 180 градусов.

Известна конструкция реверсивного кольцевого сверла, содержащая корпус зигзаобразного кольцевого профиля с наружными и внутренними стружкоотводящими канавками и режущими зубьями на пересечении канавок с противоположно направленными лезвиями (патент РФ №2377101, МПК В23В 51/04).

Известно кольцевое сверло, имеющее полый корпус со стружкоотводящими канавками и режущими зубьями с лезвиями, выполненными с обеих сторон каждого зуба, которые имеют разные по величине передние углы в плане и расположены с чередованием относительно друг друга на одинаковой или разной высоте по оси сверла (патент РФ №2287407, МПК В23В 51/04).

Известны медицинские инструменты - трепаны, представляющие собой одно- или многолезвийное кольцевое сверло, состоящее из трубчатого корпуса с режущими зубьями на торце, предназначенные для вырезания фрагментов костных тканей при вращательно-поступательном рабочем движении (ГОСТ 25725-89 «Инструменты медицинские»; www.innomed.net, Orthopedic Instruments, р. 46).

В качестве прототипа взято кольцевое сверло (патент РФ №2460613 от 10.09.2012, МПК В23 В51/04), содержащее трубчатый корпус в виде лепестков с режущими зубьями на торцовых частях, разделенных продольными прорезами переменной ширины, и полый хвостовик.

Основной недостаток, присущий как аналогам, так и прототипу, заключается в том, что при сверлении глухих отверстий в головке бедренной кости, расположенной в вертлужной впадине тазовой кости, невозможно обеспечить отделение в целом виде полученного цилиндрического керна от костной ткани и хрящевого слоя без дополнительного инструмента и без повреждения последнего.

Ожидаемыми от изобретения техническими результатами являются:

- расширение технологических возможностей кольцевого сверла;

- возможность отделения в целом виде от костной ткани головки бедренной кости полученного цилиндрического костного керна максимально возможной длины;

- сокращение времени операции отделения керна в сечении, максимально приближенном к хрящевому слою без его повреждения;

- отсутствие необходимости в использовании дополнительного хирургического инструментария для отрезки керна.

Указанные результаты достигаются за счет того, что в комбинированном кольцевом костном сверле, содержащем рабочую часть, представляющую собой трубчатый корпус, выполненный прорезным в виде лепестков с режущими зубьями на торцовых частях, и хвостовик, рабочая часть состоит из соосно и симметрично расположенных один в другом трубчатых двухлепестковых корпусов, скрепленных между собой с помощью фланцев, торцовые части лепестков наружного корпуса снабжены обращенными внутрь сверла кольцевыми козырьками, на прилегающих к ним торцовых частях внутреннего корпуса выполнены карманы для отрезных пилок сегментной формы с режущими зубьями на обращенных к центру сверла цилиндрических поверхностях, консольно прикрепленных к размещенным в наружных продольных пазах внутреннего корпуса стержневым державкам круглого сечения у их концов, установленных с возможностью вращения в отверстиях в козырьках, а у других концов, установленных в отверстиях фланца внутреннего корпуса, к державкам прикреплены рычаги в виде спиралевидных плоских пружин, вогнутые и выпуклые поверхности которых находятся в контакте с цилиндрическими пальцами, закрепленными на разных расстояниях от оси сверла на обращенной к рычагам торцовой поверхности круглой приводной рукоятки, установленной с возможностью вращения на юбке внутреннего корпуса и снабженной штифтовым фиксатором углового положения, причем концы консольно закрепленных на державках отрезных пилок и рычагов повернуты в сторону, противоположную направлению вращения сверла в процессе обработки.

Между совокупностью заявляемых признаков изобретения и ожидаемыми техническими результатами, получаемыми с помощью предлагаемого изобретения, существует причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что благодаря наличию в конструкции сверла консольно закрепленных на вращающихся державках и размещенных в карманах трубчатой рабочей части отрезных пилок, выдвигающихся из них к центру сверла при угловом повороте державок, находящихся под действием крутящих моментов, создаваемых прикрепленными к ним упругими рычагами, предварительно изогнутыми с помощью пальцев при вращении рукоятки, обеспечивается вхождение зубьев резцов в контакт с поверхностью образованного костного керна, врезание в него зубьев, отделение от костной ткани головки бедренной кости без повреждения хрящевого слоя, целостностность, максимальная длина и извлечение из глухого отверстия в головке и шейке без применения дополнительного хирургического инструментария.

На фиг. 1 показана конструкция сверла в разрезе; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - геометрия режущей части отрезных пилок; на фиг. 6 - схема расположения зоны поражения костной ткани головки бедренной кости некрозом; на фиг. 7 - схема сверления шейки и головки бедренной кости; на фиг. 8 - схема отрезки (отделения) керна от костной ткани и хрящевого слоя; на фиг. 9 - форма полученного целостного костного керна и глухой полости.

Комбинированное кольцевое костное сверло включает в себя рабочую часть, выполняющую непосредственно формообразование глухого отверстия и отрезку костного керна, и хвостовик для закрепления сверла и передачи крутящего момента.

Рабочая часть сверла (фиг. 1) представляет собой трубчатую сборную прорезную конструкцию с наружным диаметром d₁ и внутренним d₂, состоящую из расположенных осесимметрично один в другом двухлепестковых трубчатых корпусов - внутреннего 1 и наружного 2, соединенных между собой с помощью фланцев 3 и 4, соответственно. Снабженный фланцем конец внутреннего корпуса содержит цилиндрическую юбку 5, предназначенную для соединения с хвостовиком сверла 6.

На внутренних поверхностях торцовых частей лепестков 7 (фиг. 1, 2) наружного трубчатого корпуса выполнены кольцевые козырьки 8, а их торцовые поверхности снабжены радиально расположенными режущими зубьями 9 с передними γ₁=0 и задними α₁ углами.

На прилегающих к козырькам торцовых поверхностях лепестков 10 внутреннего корпуса выполнены карманы 11 (фиг. 3) под отрезные пилки 12 сегментной формы, а на их наружных поверхностях - продольные пазы 13 для размещения стержневых державок 14 круглого сечения этих пилок (фиг. 4), на внутренних обращенных к центру сверла цилиндрических поверхностях которых выполнены режущие зубья 15 с передними γ₂ и задними α₂ углами, вершины которых расположены на диаметре d₂ (фиг. 5). Для увеличения ширины прореза с целью получения зазоров между корпусами пилок и стенками прореза, способствующих уменьшению трения и отводу костной стружки, зубья пилок разведены относительно друг друга в направлениях, перпендикулярных их плоским поверхностям.

Отрезные пилки консольно прикреплены к концам 16 державок (фиг. 1), установленных с возможностью вращения в отверстиях козырьков, а возле других концов 17 державок, установленных в отверстиях фланца внутреннего корпуса, перпендикулярно их осям прикреплены рычаги 18 в виде спиралевидных плоских пружин, вывод концов которых наружу режущей части сверла обеспечивается вырезами 19 (фиг. 4) в стенке наружного трубчатого корпуса. Концы консольно закрепленных на державках пилок и рычагов повернуты (направлены) в сторону, противоположную направлению вращения сверла в процессе обработки, т.е. против движения часовой стрелки.

Выпуклая и вогнутая поверхности рычагов находятся в контакте с цилиндрическими пальцами (деформаторами) 20 и 21, соответственно, расположенными на обращенной к рычагам торцовой поверхности круглой приводной рукоятки 22 на расстояниях R₁ и R₂ от оси сверла (фиг. 3). Зона расположения рычагов и пальцев (деформаторов) закрыта крышкой 23. Рукоятка установлена на юбке с возможностью углового перемещения (вращения) на угол ϕ, закреплена с помощью гаек 24 и снабжена механизмом фиксации углового положения внутреннего корпуса в виде подпружиненного штифта 25, входящего в зацепление с радиальными отверстиями 26, выполненными в юбке (фиг. 1). Для вывода штифта из зацепления предназначен фигурный рычаг (курок) 27.

Образовавшаяся в процессе сверления отверстия костная стружка отводится из зоны резания с помощью разделяющих лепестки обоих трубчатых корпусов конусообразных, сходящихся к хвостовику прорезов 28 и радиальных зазоров, образованных за счет разницы между диаметрами рабочей части сверла: d₁<d₃, d₂<d₄, где d₃ и d₄ - наружный и внутренний диаметры рабочей части сверла в зоне кольцевого козырька.

Практическое использование предлагаемой конструкции комбинированного кольцевого костного сверла для хирургического лечения некроза головки бедренной кости (фиг. 6) по методу, основанному на костной аутопластике, характеризуется тремя стадиями: первая - сверление глухого отверстия максимально возможной глубины, контролируемой с помощью электронно-оптического преобразователя; вторая - отрезка полученного костного керна; третья - извлечение целостного костного керна вместе со сверлом из глухого отверстия.

Для реализации первой стадии приводная рукоятка 22 вращается по часовой стрелке до достижения крайнего положения (фиг. 3), в котором фиксируется подпружиненным штифтом 25, входящим в отверстие 26 юбки 5 (фиг. 1). Под действием усилий F₁, создаваемых цилиндрическими пальцами (деформаторами) 21 в местах контакта с вогнутыми поверхностями спиралевидных рычагов 18, осуществляется вращение державок 14 с отрезными пилками 12 вокруг своих осей по часовой стрелке, в результате которого пилки прижимаются своими наружными гладкими цилиндрическими поверхностями к лепесткам 7 наружного трубчатого корпуса 2 и утапливаются в карманы 11 внутреннего трубчатого корпуса 1, а вершины их режущих зубьев 15 располагаются на окружности диаметром d₂. Сверло размещается со стороны проксимальной части бедренной кости, вращается по часовой стрелке с приводным моментом М и перемещается с осевой подачей S (фиг. 7).

Вторая стадия реализуется без извлечения сверла из полученного глухого отверстия. Подпружиненный штифт 25 выводится из отверстия 26 с помощью рычага (курка) 27, а круглая приводная рукоятка 22 поворотом против часовой стрелки на угол ϕ переводится в другое крайнее фиксированное положение (фиг. 3). В начале вращения рукоятки цилиндрические пальцы 20, входя в контакт с выпуклыми поверхностями рычагов 18 с усилием F₂, вызывают вращение державок 14 против часовой стрелки с крутящим моментом М_вр (фиг. 8) и выдвижение отрезных пилок 12 из карманов 11 по направлению к центру сверла до контакта их зубьев 15 с образованным в результате сверления костным керном. Дальнейшее вращение приводной рукоятки вызывает только изгиб пальцами 20 рычагов 18 по направлению к рабочей части сверла, в результате чего они занимают положение, показанное на фиг. 3 пунктирными линиями, и в них происходит накопление (аккумулирование) энергии упругих деформаций. Затем к хвостовику сверла прикладывается крутящий приводной момент М, вызывающий круговое (орбитальное) движение отрезных пилок 12 относительно неподвижного керна, врезание в него их зубьев 15 под действием радиальных составляющих сил резания Р_у, создаваемых накопленной в рычагах энергией упругой деформации, отрезку (отделение) керна от костной ткани головки бедренной кости. После этого отключается приводной момент М.

На третьей стадии сверло вместе с костным керном диаметром d₄ извлекается из полученного глухого отверстия диаметром d₃ (фиг. 9), приводная рукоятка возвращается по часовой стрелке в исходное (до сверления) положение, отрезные пилки задвигаются в карманы внутреннего корпуса и керн, благодаря прорезам 28 в лепестках, извлекается (выталкиваются) наружу через отверстие в сверле диаметром d₄.

Конструкция сверла обеспечивает получение в костной ткани шейки и головки бедренной кости глухого отверстия и целостного по всей глубине сверления, отделенного (отрезанного) костного керна, используемого затем в соответствии с методикой лечения некроза головки бедренной кости.

Комбинированное кольцевое костное сверло, содержащее рабочую часть, представляющую собой трубчатый корпус, выполненный прорезным в виде лепестков с режущими зубьями на торцовых частях, и хвостовик, отличающееся тем, что рабочая часть состоит из соосно и симметрично расположенных один в другом трубчатых двухлепестковых корпусов, скрепленных между собой с помощью фланцев, торцовые части лепестков наружного корпуса снабжены обращенными внутрь сверла кольцевыми козырьками, на прилегающих к ним торцовых частях внутреннего корпуса выполнены карманы для отрезных пилок сегментной формы с режущими зубьями на обращенных к центру сверла цилиндрических поверхностях, консольно прикрепленных к размещенным в наружных продольных пазах внутреннего корпуса стержневым державкам круглого сечения у их концов, установленных с возможностью вращения в отверстиях в козырьках, а у других концов, установленных в отверстиях фланца внутреннего корпуса, к державкам прикреплены рычаги в виде спиралевидных плоских пружин, вогнутые и выпуклые поверхности которых находятся в контакте с цилиндрическими пальцами, закрепленными на разных расстояниях от оси сверла на обращенной к рычагам торцовой поверхности круглой приводной рукоятки, установленной с возможностью вращения на юбке внутреннего корпуса и снабженной штифтовым фиксатором углового положения, причем концы консольно закрепленных на державках отрезных пилок и рычагов повернуты в сторону, противоположную направлению вращения сверла в процессе обработки.