Способ демпферной коррекции деформации позвоночника и устройство для его осуществления

Название	Способ демпферной коррекции деформации позвоночника и устройство для его осуществления
Разработчик (Авторы)	Пивень В.В., Сергеев К.С.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2665507
Дата регистрации	30.08.2018
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет"
Область применения (класс МПК)	A61B 17/70 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области медицины, в частности к ортопедии и травматологии, а именно к способам лечения заболеваний позвоночника с помощью механизмов внешней фиксации, имеющих демпферные устройства.

Известен задний пружинный фиксатор позвоночника А.В. Кедрова, который состоит из двух параллельных дозированных пружин с верхними крючками и двух кронштейнов для фиксации за стабильный позвонок посредством крюков и винта с болтом и контргайкой, а пружинный эффект достигается за счет осевого действия двух параллельных пружин на уровне минимум одного позвоночного двигательного сегмента (Патент РФ 2103937, опубл. 10.02.1998).

Данный известный фиксатор предназначен для внутреннего использования.

Известно вспомогательное (дополнительное) оборудование для коррекции поврежденного позвонка, содержащее не менее двух захватывающих элементов для сцепления одной или обеих сторон не менее двух соответствующих позвонков, в то же самое время сцепление параллельных продольных конструкций в виде рамки-опоры через соответствующие ползуны и подвижную основу вышеупомянутых захватывающих элементов и далее включает элементы для регулировки и соединения захватывающих элементов в их взаимное положение или комбинацию из трех ортогональных направлений (Патент US 5,797,910, опубл. 25.08.1998).

Данное известное вспомогательное оборудование не предусматривает создание дополнительного демпферного усилия при воздействии на участок позвоночника в течение всего срока его использования при лечении пациента.

Известно устройство для внешней фиксации позвоночника, содержащее пару фиксирующих винтов (левый и правый), которые расположены отдельно на множестве тел позвонков для вкручивания в них, соединенные гайками, подобно которым соединены с верхней частью фиксирующих винтов таким образом, что они частично выступают за границы раны и фиксирующее устройство, закрепляющее соединение гаек, или таким способом, что расстояние между ними регулируется снаружи раны (Патент JP 09187465, опубл. 22.07.97).

Однако конструкция известного устройства не предусматривает создание демпферной нагрузки на позвоночный столб в процессе лечения его патологий.

Известно устройство для наружной транспедикулярной фиксации позвоночника, способ его использования и хирургический зажим, содержащее три опорных блока, каждый из которых выполнен из соединенных пластин, на каждой из которых закреплено не менее двух элементов фиксации позвонков, при этом два опорных блока крайние, а один из них - промежуточный, каждый из них взаимосвязан с возможностью перемещения посредством стяжек, при выполнении способа осуществляют чрескостное введение в тела позвонков элементов их фиксации и последующее приложение дистракционных усилий (Заявка WO 01/56488, опубл. 09.08.01; Патент-аналог РФ №2220676, опубл. 10.01.2004 г., Бюл. №1).

Однако в конструкции известного устройства не предусмотрено создание дополнительного поддерживающего демпферного усилия в процессе устранения сколиотической деформации.

Известен способ демпферного лечения заболеваний позвоночника и демпферный аппарат для его осуществления (Патент РФ 2254080, публ. 20.06.2005), заключающийся в том, что в способе демпферного лечения заболеваний позвоночника, включающем механическую фиксацию позвонков, осуществляют чрескостную фиксацию позвоночника путем введения в каждый позвонок пары элементов фиксации, которые жестко закрепляют на пластинах, при этом в плоскости, перпендикулярной средней линии позвоночника, и в плоскости, перпендикулярной плоскости фиксации, создают управляемые упругие усилия на пары элементов фиксации позвоночника, для этого используют демпферный аппарат для лечения заболеваний позвоночника, содержащий соединенные между собой резьбовыми стержнями с возможностью перемещения опорные блоки, каждый из которых выполнен из закрепленных друг с другом пластин, две из которых крайние, а одна промежуточная, при этом на каждой из пластин закреплено по два элемента фиксации позвонка, выполненных в виде стержня - шурупа, с одной стороны пластины соединены упругим элементом в виде пружины с зажимом, установленной на резьбовом стержне, один конец которого свободно размещен в пластине, а второй закреплен в пластине посредством одноосевого шарнира, а с другой стороны - упругим элементом в виде пружины с крюками и резьбовым стержнем, один конец которого закрепляют в пластине гайками, а второй конец соединяют с одним из концов упругого элемента, второй конец последнего соединяют с отверстием пластины.

Однако данный способ и устройство не обеспечивают необходимое индивидуальное разворачивающееся воздействие на каждый позвонок. Воздействующие на пластины моменты упругих сил наряду с вращательным эффектом приводят к сдвигающему эффекту действия сил. При этом разворот позвонков в одной плоскости приводит к незапланированному их развороту и сдвигу в другой плоскости. На отдельные пластины будет оказываться упругое воздействие не только со стороны контактирующей с этой пластиной пружины, но и от других пружин и упругих элементов всего механизма.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа и аппарата, позволяющих лечить заболевания позвоночного столба посредством индивидуальной поддерживающей демпферной нагрузки и с минимальной травматичностью.

Поставленная задача решается тем, что в способе демпферной коррекции деформации позвоночника, включающем механическую чрескостную фиксацию позвонков фиксирующими стержнями и создание управляемых упругих усилий, в плоскости, перпендикулярной плоскости фиксации, создают индивидуальное для позвонков упругое воздействие парой сил.

В демпферном аппарате для коррекции деформации позвоночника, содержащем фиксирующие стержни, соединенные поперечными пластинами, расположенный вдоль средней линии позвоночника стержневой упругий элемент, имеющий кронштейны, выполненные с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной средней линии позвоночника, стержневой упругий элемент соединяется с поперечными пластинами через пары подпружиненных роликов, кронштейн роликов установлен на оси, перпендикулярной продольному упругому элементу и параллельной осям роликов, а кронштейн роликов дополнительно соединен с поперечной пластиной, на которой установлены эти ролики, по крайней мере одной пружиной.

Создаваемое упругое воздействие парой сил (пара сил - совокупность двух равных по модулю, противоположно направленных и действующих вдоль параллельных прямых сил) обеспечивает только вращательный эффект действия сил. Это объясняется свойствами пары сил. Пара сил не имеет точку приложения, характеризуется плоскостью действия, направлением возможного поворота в этой плоскости и модулем. Задаваемые величина и направление действующих на отдельные позвонки пар сил обеспечит индивидуальное для каждого позвонка разворачивающее воздействие.

Соединение стержневого упругого элемента в демпферном аппарате с поперечной пластиной через ролики обеспечивает необходимое перемещение упругого элемента поперек пластины вдоль средней линии позвонка без сил трения скольжения, а также равную величину сил пары, действующую со стороны роликов на упругий элемент. В свою очередь упругий элемент оказывает равное по модулю и противоположное по направлению противодействие (в виде пары сил), обеспечивающее необходимый разворот отдельных позвонков в зависимости от степени отклонения их положения от биологически нормального.

Подпружиненные ролики обеспечивают в определенном диапазоне поддержание силового воздействия на позвонки при постепенном их возвращении в исходное биологически нормальное положение, а также позволяют использовать упругие свойства стержневого упругого элемента индивидуально для разворота каждого позвонка или группы позвонков при объединении поперечных пластин в группы. Соединение кронштейнов роликов с поперечной пластиной с помощью пружины обеспечивает необходимую величину демпферного усилия. Сила упругости пружины может регулироваться величиной ее растяжения или подбором жесткости пружин.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:

На фиг. 1 изображен фронтальный вид демпферного аппарата до монтажа (поперечные пластины параллельны друг другу, пружина не установлена).

На фиг. 2 изображен вид сверху демпферного аппарата.

На фиг. 3 изображен вид А на фиг. 2 без стержневого упругого элемента.

Демпферный аппарат включает в себя фиксирующие стержни 1 (фиг. 1), которые винтовыми фиксаторами присоединяются к поперечной пластине 2. Перпендикулярно плоскости поперечной пластины шарнирно в т. А и В (фиг. 2) к поперечной пластине крепятся кронштейны 3 роликов 4. Кронштейны роликов представляют собой, например, пластину, которая может вращаться вокруг вертикальной оси в плоскости, перпендикулярной поперечной пластине 2.

Ось ролика 4 устанавливается перпендикулярно пластине 3 и крепится к ней резьбовым соединением. На каждой пластине 3 установлена пара роликов 4.

Стержневой упругий элемент 5 в средней части прижимается винтовым зажимом 6 (фиг. 1) к средней пластине. Элемент 5 может быть выполнен составным, состоящим из двух частей, причем в средней части аппарата свободные концы стыкуются и соединяются зажимом 6, образуя единый стержневой упругий элемент. Противоположные концы стержневого упругого элемента 5 пропускаются между парой роликов 4. С выпуклой стороны аппарата пластины 3 (фиг. 2) соединяются пружиной 7 с поперечной пластиной 2.

Стержневой упругий элемент 5 изготавливается из пружинной стали (например, сталь 65Г или ее аналоги). Диаметр элемента 5 может иметь значения 3-8 мм. Элемент 5 может также быть собран из пучка более тонких стержневых пружинных элементов.

Фиксирующие стержни изготавливаются из биологически инертного материала (например, титана), с одной стороны имеют резьбу для ввинчивания в тело позвонка.

Ролики изготавливаются из капролоктана или материала с аналогичными свойствами. Ось ролика имеет резьбовой наконечник для установки в кронштейн.

Способ и аппарат используют следующим образом. В тела позвонков попарно ввинчивают фиксирующие стержни 1. Соединяют каждую пару стержней поперечной пластиной 2. Предварительно на пластину устанавливают кронштейны 3 с роликами 4. Между роликами пропускают стержневой упругий элемент 5 (фиг. 2), после чего его фиксируют зажимом 6. После этого кронштейны 3 соединяют с пластиной 2 с помощью пружин 7. По мере коррекции позвоночника устанавливают более короткие пружины, или поддерживают необходимую жесткость пружин перестановкой их по отверстиям, или винтовой регулировкой. После окончания коррекции позвоночника аппарат демонтируют в обратной последовательности.

Формула изобретения

1. Способ демпферной коррекции деформации позвоночника, включающий механическую чрескостную фиксацию позвонков фиксирующими стержнями, создание управляемых упругих усилий, отличающийся тем, что устанавливают демпферный аппарат для коррекции деформации позвоночника по п. 2, по мере коррекции позвоночника устанавливают более короткие пружины, или поддерживают необходимую жесткость пружин перестановкой их по отверстиям, или проводят винтовую регулировку пружин, после окончания коррекции аппарат демонтируют.

2. Демпферный аппарат для коррекции деформации позвоночника, содержащий фиксирующие стержни, поперечные пластины, расположенный вдоль средней линии позвоночника стержневой упругий элемент, отличающийся тем, что фиксирующие стержни винтовыми фиксаторами присоединены к поперечным пластинам, стержневой упругий элемент в средней части прижат винтовым зажимом к средней поперечной пластине, каждый из противоположных концов стержневого упругого элемента пропущен между парой роликов, каждая пара роликов установлена на кронштейне, каждый ролик прикреплен к кронштейну резьбовым соединением так, что ось ролика расположена перпендикулярно кронштейну роликов, каждый кронштейн роликов шарнирно прикреплен к поперечной пластине с возможностью вращения перпендикулярно ее плоскости, с выпуклой стороны аппарата каждый кронштейн роликов дополнительно соединен с поперечной пластиной по крайней мере одной пружиной.

Изобретение "Способ демпферной коррекции деформации позвоночника и устройство для его осуществления" (Пивень В.В., Сергеев К.С.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога