Телескопический штифт для интрамедуллярного остеосинтеза и управляющее устройство - RU2634626C2
Код документа: RU2634626C2
Чертежи
Описание
По данной заявке испрашивается приоритет и все права на основании заявки на патент США №13/109478, зарегистрированной 17 мая 2011 г., являющейся частичным продолжением (а также испрашивается преимущество согласно 35 USC § 120) Международной заявки № PCT/US2011/028764, зарегистрированной 17 марта 2011 года, согласно которой испрашивается приоритет на основании предварительной заявки США, серийный номер 61/315520, зарегистрированной 19 марта 2010 года. Раскрытие предшествующих заявок включено как часть (и полностью включено в настоящий документ путем ссылки) раскрытия данной заявки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
Настоящее изобретение относится к штифту для интрамедуллярного остеосинтеза (ИМ-штифт), применимому для удлинения конечности и содержащему телескопическую конструкцию и магнитное управляющее устройство. В частности, раскрыт ИМ-штифт, содержащий телескопическую конструкцию с внутренним магнитом и внешним управляющим устройством, содержащим вращающиеся магниты для неинвазивного удлинения (раздвижения) или укорачивания (сведения) ИМ-штифта по мере необходимости.
Описание существующего уровня техники
Известны различные виды лечения неравенства длины конечностей. Неравенство длины конечностей может возникать вследствие врожденных дефектов, неправильного роста костей, заболеваний или травм. Лечение неравенства длины ног предусматривает использование стелек и специальных ботинок для подъема стопы в эквинусное положение. В ортопедии используются и другие способы, например стимулирование эпифизарного роста, хирургическое укорачивание более длинной конечности и хирургическое удлинение короткой конечности.
В современных способах удлинения конечностей обычно используют закон «напряжения растяжения» Илизарова, согласно которому в живой ткани, подверженной медленному и постоянному растяжению, происходит активизация метаболических процессов. Как следствие, путем создания в костной ткани щели и последующего раздвижения созданной щели можно сформировать новую костную ткань для увеличения длины.
Современные способы удлинения конечностей предусматривают рассечение костной ткани конечности, называемое остеотомией или кортикотомией. В месте рассечения начинает образовываться костная мозоль. Затем две части кости тянут в разные стороны посредством механического устройства, прикрепленного к кости хирургическим способом. Такое растяжение костной мозоли, называемое раздвижением, приводит к удлинению кости.
К современным механическим устройствам для удлинения конечностей относятся внешние фиксаторы в виде колец, соединенных регулируемыми распорками и чрескожно прикрепленных к кости посредством проволоки, стержней или винтов.
С различными регулируемыми по длине ИМ-штифтами используют: сплавы с памятью формы для удлинения телескопического ИМ-штифта; имплантируемые электродвигатели для создания вытягивающего усилия; гидравлические или пневматические механизмы или насосы; храповые механизмы; зубчатые передачи с магнитным приводом; в некоторых конструкциях для создания вытягивающего усилия используют движение самого пациента.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В материалах заявки раскрыты регулируемый по длине ИМ-штифт и управляющее устройство для раздвижения или сведения предложенного ИМ-штифта.
В одном из раскрытых вариантов ИМ-штифт содержит внешний проксимальный элемент, имеющий проксимальный конец и дистальный конец. В указанный дистальный конец внешнего элемента помещена часть дистального элемента. Во внешний проксимальный элемент помещен также внутренний магнит. Внутренний магнит присоединен к проксимальному концу резьбового стержня. Резьбовой стержень также имеет дистальный конец, который имеет поворотное соединение с указанным дистальным элементом. Дополнительно, резьбовой стержень проходит через резьбовую вставку, присоединенную к внешнему проксимальному элементу.
Благодаря этому вращение внутреннего магнита и резьбового стержня вызывает осевое перемещение внешнего проксимального элемента относительно дистального элемента. В одном из вариантов воплощения изобретения дистальный конец резьбового стержня, будучи прикрепленным к дистальному элементу с возможностью вращения, прикреплен к дистальному элементу в фиксированном положении. То есть обеспечена возможность вращения указанного стержня в фиксированном положении без его смещения относительно дистального элемента.
Кроме того, в материалах заявки раскрыто управляющее устройство, содержащее по меньшей мере один внешний магнит. Внешний магнит размещен с возможностью вращения в собственном кожухе, причем предусмотрен приводной механизм для вращения внешнего магнита вокруг оси, параллельной оси внутреннего магнита ИМ-штифта. Придание вращения внешнему магниту обеспечивает вращение внутреннего магнита, расположенного внутри внешнего проксимального элемента ИМ-штифта. Вращение внутреннего магнита придает вращение резьбовому стержню, что вызывает осевое перемещение резьбовой вставки. Осевое перемещение резьбовой вставки вызывает осевое перемещение внешнего проксимального элемента относительно дистального элемента.
Раскрыто также управляющее устройство для увеличения вращающего момента, прикладываемого к внутреннему магниту. Вместо одного магнита управляющее устройство содержит первый и второй внешние магниты. Каждый внешний магнит размещен с возможностью вращения в собственном кожухе и на оси, параллельной оси внутреннего магнита и ИМ-штифта. Кожухи первого и второго внешних магнитов соединены вместе для удержания первого и второго внешних магнитов на угловом расстоянии друг от друга с целью обеспечения возможности размещения между первым и вторым внешними магнитами ИМ-штифта (и конечности пациента). Первый и второй внешние магниты соединены друг с другом звеном, выполненным с возможностью придания однонаправленного вращения указанным первому и второму внешним магнитам, обеспечивающим вращение внутреннего магнита и резьбового стержня.
В одном из усовершенствованных вариантов угол между внутренним магнитом (являющимся вершиной) и первым и вторым внешними магнитами может находиться в диапазоне от приблизительно 120° до приблизительно 180°. Если выбрать угол менее 120°, вместо взаимодействующих сил два указанных внешних магнита могут создавать противодействующие силы.
В одном из усовершенствованных вариантов дистальный элемент содержит удлиненный канал. Резьбовая вставка включает радиальный выступ, проходящий через указанный канал дистального элемента и присоединенный к указанному внешнему проксимальному элементу для обеспечения осевого перемещения внешнего проксимального элемента относительно дистального элемента при осевом перемещении резьбовой вставки в результате вращения резьбового стержня.
В другом усовершенствованном варианте дистальный конец резьбового стержня помещен, с возможностью вращения, в дистальную вставку, присоединенную к дистальному элементу, для присоединения дистального конца указанного резьбового стержня к дистальному элементу. В частном случае такого решения резьбовой стержень проходит через дистальную вставку и присоединен к наконечнику. Резьбовой стержень может свободно вращаться внутри дистальной вставки, при этом наконечник удерживает дистальный конец резьбового стержня в фиксированном положении внутри дистального элемента, поскольку по меньшей мере один из указанных элементов, дистальная вставка или наконечник, прикреплен к дистальному элементу.
Еще в одном усовершенствованном варианте первый внешний магнит присоединен к приводному механизму. Дополнительно, звено, соединяющее друг с другом первый и второй внешние магниты, передает второму внешнему магниту вращение первого внешнего магнита, приданное ему приводным механизмом. В частном случае такого решения звено представляет собой звено в сборе, содержащее первое звено, соединяющее первый внешний магнит с дугообразным звеном, соединяющим первое звено со вторым звеном, соединяющим дугообразное звено со вторым внешним магнитом. В еще одном частном случае такого решения предусмотрен пуск приводного механизма посредством выключателя, расположенного на кожухе первого внешнего магнита.
В другом усовершенствованном варианте предусмотрено однонаправленное вращение первого и второго внешних магнитов вокруг параллельных осей с целью увеличения вращающего момента на внутренний магнит, размещенный внутри внешнего элемента ИМ-штифта.
Еще в одном усовершенствованном варианте дугообразное звено размещено в дугообразном кожухе, соединяющем вместе кожухи первого и второго внешних магнитов, для обеспечения взаимного углового положения первого и второго внешних магнитов в диапазоне от приблизительно 120° до приблизительно 180°, причем вершиной является ось внутреннего магнита, а оси вращения всех трех магнитов параллельны друг другу или параллельны друг другу настолько, насколько это возможно в соответствующих условиях эксплуатации.
В одном из усовершенствованных вариантов дистальный элемент ИМ-штифта снабжен по меньшей мере одним поперечным отверстием, выполненным с возможностью приема фиксатора для присоединения указанного дистального элемента к кости пациента.
Еще в одном усовершенствованном варианте управляющее устройство содержит пользовательский интерфейс, отображающий величину осевого раздвижения или осевого сжатия ИМ-штифта.
В другом усовершенствованном варианте внутренний магнит размещен внутри патрона или кожуха, присоединенного к проксимальному концу резьбового стержня.
В материалах заявки раскрыты управляющие устройства с одним, двумя и тремя магнитами.
Также раскрыт способ регулирования длины ИМ-штифта, который предусматривает наличие описанного выше ИМ-штифта, наличие описанного выше управляющего устройства и размещение указанного управляющего устройства так, чтобы внешний магнит был расположен относительно ИМ-штифта; вращение указанного внешнего магнита с целью придания вращения указанному внутреннему магниту и резьбовому стержню, что приводит к осевому перемещению резьбовой вставки и внешнего проксимального элемента относительно указанного дистального элемента.
Поворотная ось внешнего магнита может быть параллельна или перпендикулярна, либо непараллельна оси интрамедуллярного штифта.
Некоторыми аспектами настоящего изобретения предусмотрена система с регулируемым по длине штифтом для интрамедуллярного остеосинтеза, содержащая: штифт для интрамедуллярного остеосинтеза (ИМ-штифт), содержащий внешний проксимальный элемент с проксимальным концом и дистальным концом, причем в дистальный конец внешнего проксимального элемента помещена часть дистального элемента, и при этом внешний проксимальный элемент вмещает внутренний магнит, присоединенный к проксимальному концу резьбового стержня, причем указанный резьбовой стержень содержит дистальный конец, поворотным образом присоединенный к указанному дистальному элементу, и проходит через резьбовую вставку, присоединенную к указанному внешнему проксимальному элементу; а также управляющее устройство, содержащее по меньшей мере один внешний магнит, поворотно установленный в собственном кожухе, причем указанный кожух внешнего магнита обеспечивает поворотное крепление внешнего магнита вдоль оси, по существу параллельной оси внутреннего магнита, при этом указанное управляющее устройство содержит также приводной механизм, придающий вращение указанному внутреннему магниту и резьбовому стержню, что приводит к осевому перемещению резьбовой вставки и внешнего проксимального элемента относительно указанного дистального элемента.
В некоторых вариантах воплощения изобретения дистальный элемент снабжен удлиненным каналом, причем резьбовая вставка снабжена радиальным выступом, проходящим через указанный канал и присоединенным к внешнему проксимальному элементу.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, указанный дистальный конец резьбового стержня помещен, с возможностью вращения, в дистальную вставку, присоединенную к дистальному элементу, для присоединения указанного дистального конца резьбового стержня к дистальному элементу.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, указанный дистальный конец резьбового стержня проходит через дистальную вставку и присоединен к наконечнику, причем указанный резьбовой стержень может свободно вращаться внутри дистальной вставки, причем по меньшей мере один из следующих элементов: дистальная вставка или наконечник - прикрепляют указанный резьбовой стержень к указанному дистальному элементу.
В некоторых вариантах воплощения изобретения управляющее устройство дополнительно содержит первый внешний магнит, присоединенный к приводному механизму, и звено, соединяющее первый внешний магнит со вторым внешним магнитом, причем в результате вращения, приданного приводным механизмом первому внешнему магниту, происходит также вращение второго внешнего магнита.
В некоторых вариантах воплощения изобретения указанное звено представляет собой звено в сборе, содержащее первое звено, соединяющее первый внешний магнит с дугообразным звеном, соединяющим указанное первое звено со вторым звеном, соединяющим указанное дугообразное звено со вторым внешним магнитом.
В некоторых вариантах воплощения изобретения пуск управляющего устройства выполняют посредством выключателя, размещенного на кожухе первого внешнего магнита.
Некоторыми вариантами воплощения изобретения предусмотрено однонаправленное вращение указанных первого и второго внешних магнитов вокруг параллельных осей.
В некоторых вариантах воплощения изобретения дугообразное звено размешено в дугообразном кожухе, соединяющем вместе кожухи первого и второго внешних магнитов, для обеспечения между первым и вторым внешними магнитами угла взаимного углового положения, причем угол, который определяется осью первого внешнего магнита, осью внутреннего магнита и осью второго внешнего магнита и имеет вершину, заданную осью первого внешнего магнита, находится в диапазоне от приблизительно 120° до приблизительно 180°.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, дистальный элемент ИМ-штифта снабжен по меньшей мере одним поперечным отверстием, выполненным с возможностью приема фиксатора для присоединения указанного дистального элемента к кости.
В некоторых вариантах воплощения изобретения управляющее устройство содержит пользовательский интерфейс, отображающий величину осевого раздвижения или осевого сжатия указанного ИМ-штифта.
В соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения управляющее устройство содержит по меньшей мере один магнит, ориентированный по оси и установленный непараллельно оси интрамедуллярного штифта, причем указанный магнит выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси. Пользовательский интерфейс отображает величину осевого раздвижения или осевого сжатия штифта для интрамедуллярного остеосинтеза в результате вращения магнита.
В некоторых вариантах воплощения изобретения управляющее устройство включает по меньшей мере второй магнит, соединенный с первым магнитом, при этом ось второго магнита ориентирована непараллельно оси интрамедуллярного штифта. Второй магнит выполнен с возможностью вращения вокруг второй оси магнита. Альтернативно, ось второго магнита ориентирована параллельно оси интрамедуллярного штифта.
В соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения может быть предусмотрен регулируемый по длине штифт для интрамедуллярного остеосинтеза (ИМ-штифт), который содержит: внешний проксимальный элемент, включающий проксимальный конец и дистальный конец, причем в дистальный конец внешнего проксимального элемента помещена часть дистального элемента; при этом во внешнем проксимальном элементе размещен внутренний магнит, присоединенный к проксимальному концу резьбового стержня; причем указанный резьбовой стержень включает дистальный конец, поворотно прикрепленный к указанному дистальному элементу в фиксированном положении, и проходит через резьбовую вставку, присоединенную к указанному внешнему проксимальному элементу; при этом вращение внутреннего магнита придает вращение резьбовому стержню, что приводит к осевому перемещению резьбовой вставки и внешнего проксимального элемента относительно указанного дистального элемента.
В некоторых вариантах воплощения изобретения дистальный элемент содержит удлиненный канал, причем резьбовая вставка снабжена радиальным выступом, проходящим через указанный канал и присоединенным к внешнему проксимальному элементу.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, указанный дистальный конец резьбового стержня помещен, с возможностью вращения, в дистальную вставку, присоединенную к дистальному элементу, для присоединения указанного дистального конца резьбового стержня к дистальному элементу.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, указанный дистальный конец резьбового стержня проходит через дистальную вставку и присоединен к наконечнику, причем указанный резьбовой стержень может свободно вращаться внутри дистальной вставки и при этом по меньшей мере один из следующих элементов: дистальная вставка или наконечник - прикрепляют указанный резьбовой стержень к указанному дистальному элементу.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, дистальный элемент ИМ-штифта снабжен по меньшей мере одним поперечным отверстием, выполненным с возможностью приема фиксатора для присоединения указанного дистального элемента к кости.
В соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения может быть предусмотрен способ регулировки длины штифта для интрамедуллярного остеосинтеза (ИМ-штифта), который содержит следующие этапы: обеспечение наличия ИМ-штифта, содержащего внешний проксимальный элемент, включающий проксимальный конец и дистальный конец, причем в дистальный конец внешнего проксимального элемента помещена часть дистального элемента; при этом во внешнем проксимальном элементе размещен внутренний магнит, присоединенный к проксимальному концу резьбового стержня; причем указанный резьбовой стержень включает дистальный конец, поворотно прикрепленный к указанному дистальному элементу, и проходит через резьбовую вставку, присоединенную к указанному внешнему проксимальному элементу; размещение с охватом указанного ИМ-штифта управляющего устройства, содержащего первый и второй внешние магниты, таким образом, что первый и второй внешние магниты находятся по обеим сторонам указанного внутреннего магнита; и вращение указанных первого и второго внешних магнитов с целью придания вращения указанным внутреннему магниту и резьбовому стержню, что вызывает осевое перемещение указанных резьбовой вставки и внешнего проксимального элемента относительно указанного дистального элемента.
В некоторых вариантах воплощения изобретения, дистальный элемент содержит удлиненный канал, резьбовая вставка содержит радиальный выступ, проходящий через указанный канал и соединенный с указанным внешним проксимальным элементом, причем в результате осевого перемещения внешнего проксимального элемента относительно дистального элемента происходит перемещение радиального выступа вдоль канала.
В соответствии с некоторыми вариантами воплощения, данный способ дополнительно включает этап прикрепления дистального конца резьбового стержня к дистальному элементу с обеспечением осевой фиксации резьбового стержня относительно указанного дистального элемента и возможности вращения резьбового стержня внутри указанного дистального элемента.
Некоторыми вариантами воплощения способа предусмотрен дополнительный этап соединения первого внешнего магнита с приводным механизмом и звеном в сборе, соединяющим вместе указанные первый и второй внешние магниты, причем вращение первого внешнего магнита, приданное ему приводным механизмом, обеспечивает вращение и второго внешнего магнита.
Другие преимущества и признаки изобретения следуют из приведенного ниже подробного описания со ссылками на сопроводительные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания раскрытых в изобретении способов и устройств следует обратиться к вариантам воплощения изобретения, более подробно проиллюстрированных на сопроводительных чертежах, где:
ФИГ. 1 - вид сверху ИМ-штифта в соответствии с данным раскрытием;
ФИГ. 2 - вид сверху ИМ-штифта с ФИГ. 1, иллюстрирующий ИМ-штифт в раздвинутом или удлиненном состоянии;
ФИГ. 3 - вид с торца раскрытого механизма управляющего устройства в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ- штифта (конечность пациента не показана);
ФИГ. 4 - вид сбоку управляющего устройства и ИМ-штифта с ФИГ. 3;
ФИГ. 5 - вид сверху управляющего устройства и ИМ-штифта с ФИГ. 3-4;
ФИГ. 6 - аксонометрический вид раскрытых управляющего устройства и ИМ-штифта;
ФИГ. 7 - вид с торца другого раскрытого одномагнитного механизма управляющего устройства в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта (конечность пациента не показана);
ФИГ. 8 - вид с торца другого раскрытого механизма двухмагнитного управляющего устройства в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта (конечность пациента не показана);
ФИГ. 9 - вид с торца раскрытого механизма трехмагнитного управляющего устройства в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта (конечность пациента не показана);
ФИГ. 10 - вид с торца другого раскрытого механизма трехмагнитного управляющего устройства в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта (конечность пациента не показана);
ФИГ. 11 - вид с торца механизма управляющего устройства с кольцевой направляющей дорожкой в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта;
ФИГ. 12 - вид с торца другого механизма управляющего устройства с кольцевой направляющей дорожкой в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта; и
ФИГ. 13 - вид с торца другого раскрытого механизма управляющего устройства с единственным магнитом в установленном положении, с охватом раскрытого ИМ-штифта.
Следует понимать, что чертежи не обязательно выполнены с соблюдением масштаба, и раскрытые варианты воплощения изобретения иногда проиллюстрированы схематически и частично. В некоторых случаях могли быть опущены детали, не являющиеся необходимыми для понимания раскрываемых способов и устройств или затрудняющие восприятие других деталей. Разумеется, что изобретение не ограничено раскрытыми здесь конкретными вариантами воплощения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
ФИГ. 1 является видом сверху раскрытого телескопического ИМ-штифта 10. ИМ-штифт 10 содержит внешний проксимальный элемент 12 с проксимальным концом 14 и дистальным концом 16. В указанный дистальный конец 16 внешнего проксимального элемента 12 установлена по меньшей мере часть дистального элемента 18. Дистальный элемент 18 включает также проксимальный конец 20 и дистальный конец 22. Внешний проксимальный элемент 12 в дополнение к содержанию по меньшей мере части дистального элемента 18, содержит еще и внутренний магнит 24. Внутренний магнит 24 можно поместить в кожух или патрон, облегчающий его присоединение к резьбовому стержню 28. Внутренний магнит 24 можно приводить во вращение вокруг оси 25 ИМ-штифта 10, используя описанное ниже управляющее устройство 26, показанное на ФИГ. 3-6.
На ФИГ. 1 показано, как к внутреннему магниту 24 присоединен резьбовой стержень 28, проходящий по удлиненному каналу 30 дистального элемента 18. Перед присоединением к внутреннему магниту 24 резьбовой стержень 28 проходит через проксимальный конец 20 дистального элемента 18 и подшипник 32. Подшипник 32 соединен с внутренней стенкой 34 внешнего проксимального элемента 12. Аналогично, проксимальный подшипник 36 соединен с внутренним магнитом 24, облегчая вращение внутреннего магнита 24 внутри внешнего проксимального элемента 12.
Резьбовой стержень 28 имеет проксимальный конец 38, присоединенный к внутреннему магниту 24, и дистальный конец 40, размещенный внутри дистальной вставки 42 и присоединенный к наконечнику 44. Резьбовой стержень 28 также проходит через резьбовую вставку 46. Резьбовая вставка 46 присоединена к внешнему проксимальному элементу 12. Таким образом, в результате вращения внутреннего магнита 24 (или его патрона) происходит вращение резьбового стержня 28, причем резьбовой стержень 28 вращается внутри резьбовой вставки 46. Поскольку резьбовая вставка 46 присоединена к внешнему проксимальному элементу 12, вращение внутреннего магнита 24 и резьбового стержня 28 приводит к осевому перемещению внешнего проксимального элемента 12 в одном из направлений вдоль оси 25 ИМ-штифта 10. По меньшей мере один из следующих элементов: дистальная вставка 42 или наконечник 44 - прикреплен к дистальному элементу 18 таким образом, что дистальный конец 40 резьбового стержня 28 зафиксирован относительно дистального элемента 18 в положении, показанном на ФИГ. 1 и 2. Дистальный элемент 18 также снабжен группой отверстий 50 для прикрепления указанного дистального элемента 18 к кости пациента.
На ФИГ. 2 показано, что вращение внутреннего магнита 24 привело к вращению резьбового стержня 28 и перемещению резьбовой вставки 46 и внешнего элемента влево (по ФИГ. 2), в результате чего произошло раздвижение или удлинение ИМ-штифта 10. Вращение внутреннего магнита 24 выполнило управляющее устройство 26 с ФИГ. 4-6. При сравнении ФИГ. 1 и 2 видно, что по отношению к дистальному элементу 18 положения дистальной вставки 42, наконечника 44 и дистального конца 40 резьбового стержня 28 не изменились. Удлиненный канал 30, выполненный в дистальном элементе 18, обеспечивает удобство перемещения резьбовой вставки 46 в любом направлении вдоль оси 25 ИМ-штифта 10.
На ФИГ. 3 показано одно раскрытое управляющее устройство 26 в положении, в котором оно охватывает ИМ-штифт 10. Внутренний магнит обозначен номером позиции 24, при этом показаны северный и южный полюсы внутреннего магнита 24, а также первого и второго магнитов 52, 54. Первый и второй внешние магниты 52, 54 размещены каждый внутри собственного кожуха 56, 58. Обеспечена возможность вращения первого и второго магнита 52, 54 вокруг осей 60, 62, по существу параллельных оси 25 ИМ-штифта 10. Вращение первого и второго внешних магнитов 52, 54 в одном направлении, или в направлении стрелок 64, 66, вокруг осей 60, 62 приводит к вращению внутреннего магнита 24 и резьбового стержня 28 (ФИГ. 1 и 2).
Вращение первого и второго внешних магнитов 52, 54 можно запустить посредством выключателя 68. Выключатель 68 позволяет запустить приводной механизм, изображенный схематически и обозначенный номером позиции 70, вращающий первый внешний магнит 52 по стрелке 64. Первый внешний магнит 52 можно присоединить к звену 72, присоединенному, в свою очередь, к дугообразному звену 74, присоединенному, в свою очередь, к звену 76, обеспечивающему вращение второго внешнего магнита 54 по стрелке 66. Дугообразное звено 74 можно разместить в дугообразном кожухе 78, который можно дополнительно использовать для поддержки пользовательского интерфейса 80, позволяющего хирургу или другому врачу получать информацию о величине раздвижения или сведения ИМ-штифта 10 под действием управляющего устройства 26. В предпочтительном варианте, показанном на ФИГ. 4-5, интерфейс 80 установлен на дугообразном кожухе 78 с обеспечением хирургу или другому врачу полной видимости индикаторной панели 82. На ФИГ. 6 дополнительно приведено аксонометрическое изображение управляющего устройства 26a.
Звенья 70, 72, 74, 76, 274 (ФИГ. 8) могут содержать любой один или более из перечисленных элементов: гибкая передача, зубчатый привод, ременные приводы, червячная передача, гидравлические приводы, пневматические приводы, гидростатические приводы, цепная передача, тяговая передача. Выключатель 68 и звено 70 могут представлять собой двигатель, например шаговый двигатель с валом (не показан), присоединенным к внешнему магниту 52. Для приведения в действие магнита 52 можно использовать также двигатель (не показан) вместе с ременными приводами, зубчатым приводом, червячной передачей, цепной передачей или аналогичными элементами, связывающими магнит 52 с другим магнитом или магнитами 54, 352, 452 (ФИГ. 9-10). Каждый магнит можно также снабдить собственным двигателем под управлением микропроцессора (не показан). Словом, специалист в данной области техники поймет, что можно применить множество вариантов придания вращательного движения магниту или магнитам 52, 54, 352, 452.
ФИГ. 7 изображает другое раскрытое управляющее устройство 126, выполненное с одним внешним магнитом 152. Дугообразный кожух 178 охватывает ИМ-штифт 10. Внутренний магнит обозначен номером позиции 24, показаны северный и южный полюсы внутреннего магнита 24, а также указанного одного магнита 152. Внешний магнит 152 установлен внутри кожуха 56, при этом обеспечена возможность его вращения вокруг оси 60, по существу параллельной оси 25 ИМ-штифта 10. В общем случае по сравнению с управляющим устройством 26 с ФИГ. 3, управляющее устройство 126 с ФИГ. 6 будет прикладывать меньший вращающий момент к внутреннему магниту 24.
ФИГ. 8 иллюстрирует другое двухмагнитное управляющее устройство 226 в положении, в котором оно охватывает ИМ-штифт 10. Первый и второй внешние магниты 52, 54 размещены каждый в кожухах 56, 58, при этом дугообразный кожух 278 и звено 227 модифицированы под установку магнитов 52, 54 с тем, чтобы их соответствующие оси 60, 262 образовывали друг с другом угол 0, который равен приблизительно 120° и вершиной которого служит ось 25 штифта. Вращение первого и второго внешних магнитов 52, 54 в одном направлении, или в направлении стрелок 64, 266, вокруг осей 60, 262 приводит к вращению внутреннего магнита 24 и резьбового стержня 28 (ФИГ. 1-2). Угол 9 находится в диапазоне от приблизительно 120° до приблизительно 180°. Кроме того, можно использовать и одномагнитное управляющее устройство 126, причем некоторые оперирующие хирурги могут предпочесть магнит 152 (ФИГ. 7) ввиду его большей силы по сравнению с магнитом 52 (ФИГ. 3 и 8).
ФИГ. 9-10 иллюстрируют трехмагнитные управляющие устройства 326, 426. Между первым и вторым магнитами 52, 54 размещены средние магниты 352, 452. Показаны дополнительные звенья 372, 472, 474, 574. Трехмагнитные управляющие устройства 326, 426, как рассмотрено выше, идеально подходят при использовании беспроводного коммуникационного интерфейса 380.
На ФИГ. 11-12 показано управляющее устройство 700 с кольцевой направляющей дорожкой, в котором размещены один или более магнитов 702, движение которых осуществляется вдоль внутренней и внешней направляющих дорожек 704, 706 управляющего устройства 700. Хотя на ФИГ. 11 показаны два постоянных магнита, вдоль дорожек можно перемещать любое количество соответствующим образом ориентированных постоянных магнитов для обеспечения осевого вращения указанными магнитами внутреннего магнита штифта 10. На ФИГ. 12 изображены два электромагнита, работающих в импульсном режиме и синхронно с обеспечением осевого вращения внутреннего магнита штифта 10. Для этого можно использовать один или более электромагнитов. При размещении в направляющих дорожках с ФИГ. 11-12 нескольких магнитов 702, указанные магниты соединены между собой для обеспечения постоянства их относительного углового положения. Магнит или магниты можно приводить в движение механически, например, используя рукоятку, или же двигатель или механизмы, описанные выше.
ФИГ. 13 изображает другое раскрытое управляющее устройство 526, выполненное с одним внешним магнитом 552. Дугообразный кожух 578 охватывает ИМ-штифт 10. Внутренний магнит обозначен номером позиции 24, показаны северный и южный полюсы внутреннего магнита 24, а также указанного одного магнита 552. Внешний магнит 552 установлен внутри кожуха 556, при этом обеспечена возможность его вращения вокруг оси 60. В этом варианте воплощения вместо параллельного положения относительно интрамедуллярного штифта 25 ось 60 по касательной повернута относительно дугообразного кожуха 578, что приводит к образованию угла, большего нуля и до +/-90 градусов; изображен вариант угла с 90 градусами. Отсутствие параллельности между осями вращения, например, при изображенном перпендикулярном взаиморасположении, позволяет достичь большего расстояния действия (т.е. самого короткого расстояния между магнитами), например, в сравнении с параллельным расположением осей, приблизительно на 50% больше. Для магнитов 24 и 552 одинакового размера угол в 90 градусов обеспечивает самое большое расстояние действия. Увеличенное расстояние действия позволяет работать с пациентами с крупными нижними конечностями.
Управляющее устройство 526 может включать более одного внешнего магнита (ФИГ. 8-10), при условии, что дополнительные внешние магниты не будут параллельны оси ИМ-штифта. Кроме того, либо альтернативно, дополнительные внешние магниты можно установить параллельно оси ИМ-штифта.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
В раскрытом ИМ-штифте 10 задействована телескопическая конструкция в виде внешнего проксимального элемента 12, присоединенного к дистальному элементу 18 резьбовым стержнем 28 и резьбовой вставкой 46. Обеспечена возможность как раздвижения, так и сведения проксимального и дистального элементов 18 относительно друг друга. Обычно костную ткань пациента рассекают в процессе остеотомии для получения со временем удлинения кости. Для внутреннего и внешних магнитов 24, 52, 54, 152, 352, 452 для обеспечения вращения резьбового стержня 28 в ИМ-штифте 10 могут быть использованы неодимовые магниты. Вращение резьбового стержня 28 приводит, в свою очередь, к осевому перемещению внешнего проксимального элемента 12 относительно дистального элемента 18. Прикрепление как внешнего проксимального элемента 12, так и дистального элемента 18 на частях разделенной кости позволяет по необходимости раздвигать или сводить вместе разделенные части кости путем вращения резьбового стержня 28/внутреннего магнита 24. В показанных вариантах воплощения изобретения на резьбовой стержень 28 действуют растягивающие осевые нагрузки, обусловленные, например, положением стоя/ходьбой или раздвижением и сведением ИМ-штифта 10.
Внешние управляющие устройства 26, 26a, 126, 226, 326, 426 предназначены для создания вращающего момента, достаточного для вращения внутреннего магнита 24 несмотря на наличие расстояния между внутренним магнитом 24 и внешними магнитами 52, 54, 152, 352, 452. Вращение внутреннего магнита 24 должно также преодолевать любые сжимающие нагрузки со стороны соответствующих мягких тканей пациента. В этой связи для максимального увеличения вращающего момента, прикладываемого к узлу внутреннего магнита 24 и резьбового стержня 28, можно использовать положение внешних магнитов 52, 54, 152, 352, 452. На ФИГ. 8 показано предпочтительное расположение магнитов, согласно которому оси 25, 60, 262 внутреннего и внешних магнитов 24, 52, 54 образуют угол приблизительно 120°. Такое решение позволяет использовать радиально намагниченные внутренний и внешние магниты 24, 52, 54, 152, 352, 452, резьбовой стержень 28 малого диаметра, а также внешний проксимальный элемент 12 и дистальный элемент 18 телескопического ИМ-штифта 10 как для раздвижения, так и для сведения вместе нескольких частей диафизарного сегмента кости.
В одном из вариантов воплощения изобретения резьбовой стержень 28 прикреплен к внутреннему магниту 24 таким образом, что исключены все степени свободы кроме осевого вращения внутреннего магнита 24 и осевого вращения резьбового стержня 28. Подшипники 32, 36 позволяют внутреннему магниту 24 свободно вращаться внутри внешнего проксимального элемента 12. Размеры дистального элемента 18 подобраны таким образом, чтобы обеспечить возможность свободного вращения внешнего проксимального элемента 12 относительно дистального элемента 18 в любом из двух осевых направлений. Телескопические свойства ИМ-штифта 10 позволяют раздвигать и сводить вместе соседние части кости при условии прикрепления указанного штифта к кости посредством внешнего проксимального элемента 12 и дистального элемента 18. Проксимальный конец 20 дистального элемента 18 содержит сквозное отверстие, сквозь которое может свободно пройти резьбовой стержень 28. Затем резьбовой стержень 28 ввинчивается в резьбовую вставку 46 посредством сопряженных резьб. Дистальный элемент 18 содержит удлиненный канал 30 или другой конструктивный элемент, позволяющий резьбовой вставке 46 свободно перемещаться в любом из двух осевых направлений. Для крепления или присоединения резьбовой вставки 46 к внешнему проксимальному элементу 12 можно использовать различные средства. В предпочтительном варианте дистальная вставка 42 присоединена или прикреплена к дистальному элементу 18 так, что резьбовой стержень 28 и наконечник 44 могут свободно вращаться без изменения положения дистального конца 40 резьбового стержня 28 относительно дистального элемента 18.
При раздвижении, сведении и под нагрузкой более габаритный внешний проксимальный элемент 12 перемещается в осевом направлении вместе с резьбовой вставкой 46. В результате на резьбовой стержень 28 постоянно действует растягивающее усилие. То, что резьбовой стержень 28 не подвержен сжатию, повышает конструктивную прочность ИМ-штифта 10 и минимизирует заклинивание резьбового соединения между резьбовым стержнем 28 и резьбовой вставкой 46. В частности при раздвижении, как показано на ФИГ. 2, точки контакта между резьбовым стержнем 28 и внутренним магнитом 24 приходятся на поверхность контакта резьбового стержня 28 и резьбовой вставки 46 и на место соединения между внутренним магнитом 24 и проксимальным концом 20 дистального элемента 18. При сведении же, как показано на ФИГ. 1, точки контакта между резьбовым стержнем 28 и внутренним магнитом 24 приходятся на поверхность контакта резьбовой стержень 28/резьбовая вставка 46 и на место соединения между внутренним магнитом 24 (или патроном магнита) и проксимальным концом дистального элемента 18. Таким образом, при выполнении сведения или раздвижения нагружающие усилия в любом из двух осевых направлений воздействуют по существу на одни и те же поверхности контакта.
Хотя предлагается использовать неодимовые магниты, специалистам в данной области техники будет очевидна применимость и других магнитов. Предпочтительно расположить первый и второй внешние магниты 52, 54 друг к другу под углом 0 приблизительно от 120° до приблизительно 180°; при этом размеры дугообразных звеньев 74, 274, 374, 474, 574 и дугообразных кожухов 78, 178, 278, 378, 478 предпочтительно подобрать для размещения конечности пациента, в которую вставлен ИМ-штифт 10. Как показано на ФИГ. 3 и 8, для этого каждый внешний магнит 52, 54, 152, 352, 452 можно установить внутри своего собственного кожуха 56, 58, 356, 456 и использовать для однонаправленного вращения обоих магнитов одно управляющее устройство 68, 70, 72, 74, 274, 76, 372, 474, 478, размещенное внутри или снаружи кожухов 56, 58. После запуска вращение первого и второго внешних магнитов 52, 54 или одного внешнего магнита 152 будет создавать добавочный вращающий момент, действующий на внутренний магнит 24 внутри ИМ-штифта 10.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что можно применять различные виды постоянных магнитов, электромагнитов, различные формы магнитов и различные типы установки или размещения магнитов 24, 52, 54, 152. Кожухи 56, 58, 78, 178, 278 также могут различаться по форме, относительным размерам и конструкции. Звено между магнитами 52, 54 (см. 72, 74, 76, ФИГ. 3 и 8) можно осуществить различными средствами, например гибкой передачей, зубчатым приводом, ременными приводами, червячной передачей, гидравлическими приводами, пневматическими приводами, гидростатическими приводами, цепной передачей, тяговой передачей или другими подобными средствами. Механическое звено между магнитами 52, 54, 152 и кожухами 56, 58, 156 также можно варьировать, используя гибкую передачу, зубчатый привод, ременные приводы, червячную передачу, гидравлические приводы, пневматические приводы, гидростатические приводы, цепную передачу, тяговую передачу или другие подобные средства.
Кроме того, магниты 52, 54, 24, 152 можно расположить с соблюдением конфигураций или направлений, отличающихся от аксиального расположения, например, по окружности 360°, к примеру, не вокруг оси внутреннего магнита 24, а вокруг оси конечности. Кроме того, магниты 52, 54, 152 можно перемещать в линейном направлении либо непрерывно (с постоянной силой), либо импульсно. Управляющее устройство 68, 70 можно разместить в любом из кожухов 56, 58, внутри дугообразного кожуха 78, 178, 278, на пользовательском интерфейсе 80 или вообще снаружи кожухов 56, 58, 78, 178, 278.
Выключатель 68 приводного механизма может представлять собой цилиндрическую нажимную кнопку, поворотную рукоятку, линейный привод, червячное колесо, прямозубое зацепление, косозубое зубчатое зацепление, реечный привод, храповик, гидропривод, пневмопривод, гидростатический привод, магнитный привод, щеточные или бесщеточные электродвигатели, в том числе шаговые двигатели. Монитор отображения удлинения или пользовательский интерфейс 80 может представлять собой твердотельное или электромеханическое устройство. В качестве интерфейса 80 можно использовать и беспроводное устройство, не расположенное на кожухе, и выводить отображаемую информацию на монитор в операционном помещении. То есть интерфейс 80 и дисплей 82 по сути являются необязательными, учитывая современное состояние беспроводных технологий. Интерфейс 80 может измерять изменения тяги внутреннего магнита 24 или линейное перемещение внутреннего магнита 24. Дисплей 82 интерфейса 80 может быть аналоговым или цифровым. Конкретный вид информации, отображаемой на дисплее 82, может быть различным в зависимости от потребностей и программироваться хирургом или другим врачом. Кроме того, в интерфейсе 80 могут быть использованы сигналы, оповещающие врача или пользователя о том, что раздвижение/сведение отклоняется от предписанных значений.
Хотя выше описаны лишь некоторые варианты воплощения изобретения, из вышеприведенных материалов описания специалистам будут очевидны альтернативные и модифицированные варианты предложенного технического решения. Подобные и другие альтернативные варианты следует считать эквивалентными и находящимися в рамках объема данного изобретения и прилагаемой формулы изобретения.
Реферат
Группа изобретений относится к медицине. Управляющее устройство для регулировки длины штифта для интрамедуллярного остеосинтеза, включающего первый и второй элементы, перемещаемые относительно друг друга в осевом направлении, и внутренний магнит, содержит по меньшей мере один магнит, ориентированный по оси и установленный непараллельно оси интрамедуллярного штифта и пользовательский интерфейс, отображающий величину осевого раздвижения или осевого сжатия штифта для интрамедуллярного остеосинтеза в результате вращения магнита. Магнит выполнен с возможностью вращения вокруг собственной оси. Способ регулировки длины штифта для интрамедуллярного остеосинтеза, содержащий следующие этапы: размещение управляющего устройства с обеспечением охвата им интрамедуллярного штифта и непараллельности внешнего магнита указанного управляющего устройства штифту для интрамедуллярного остеосинтеза. Указанный интрамедуллярный штифт содержит первый и второй элементы, перемещаемые относительно друг друга в осевом направлении, а также внутренний магнит. Далее осуществляют вращение указанного внешнего магнита с целью придания вращения указанному внутреннему магниту и получения в результате относительного осевого перемещения первого и второго элементов, регулирующего длину указанного штифта для интрамедуллярного остеосинтеза. Изобретения обеспечивают возможность удлинения конечностей. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.
