Ультразвуковой инструмент для разрезания костных тканей

СОЮЗ СОВЕТСХИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 7,027 П 9) И) 1) А 61 В 17/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМУ Бюл.(72). А,М. Григорьев, Е. А.Г. Крючок, В,Г. Крючо ков,Яновиовак иИ,П -иссле атолог ву.,СССР .12. 8 УМЕНТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71 ) Белорусский научнотельский институт травмортопедии(54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРДЛЯ РАЗРЕЗАНИЯ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ,держащий электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть выполненную в виде клина с рабочим торцом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чистоты поверхности костных отломков и снижения усилий резания за сМет обеспечения резонансного режима работы ин-струмента в диапазоне рабочих нагрузок, боковые поверхности клина выполнены синусоидального профиля с шагом на одной из них, соответствующим длине полуволны колебаний при минимальной нагрузке, а на другойс шагом, соответствующим длине полу- волны при максимальной нагрузке.С 2еИзобретение относится к медицинской технике и используется для разреэания костных тканей.Известен ультразвуковой инструментдля разрезаниякостных тканей, содержащий электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть срабочим и нерабочим торцами, обеспечивающий равномерный ввод энергии повсему рабочему торцу 13Однако данный инструмент не обеспечивает локализации колебаний на ра.бочем торце, выполненном в виде лезвия. Кроме того, при изменении нагрузки резонансная длина инструмента в свободном и нагруженном состояниях .не соответствует длинам волн,распространяющихся в нем, что приводит к рассогласованию по частоте,снижению амплитуды колебаний и создает неустойчивый режим работы.Наиболее близким к предлагаемомуявляется ультразвуковой инструментдля разрезания костных тканей,содержащий электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть,выполненную в виде клина с рабочймторцом 23Однако известное устройство необеспечивает. достаточной чистотыповерхности костных отломков, посколкку не имеет резонансного режима работы при изменении нагрузки, так какдлины его боковых граней одинаковыи устройство работает в резонансномрежиме только при одном значении нагрузки. При увеличении нагрузки изменяется плотность материала и скоростьраспространения колебаний в нем,чтоприводит к изменению резонанснойдлины. Поэтому для работы в резонансном режиме в диапазоне изменениянагрузок инструмент должен иметьрезонансные длины, соответствующиеработе на минимальной (основной) имаксимальной (экстремальной) временно появляющихся нагрузках.Цель изобретения - повышение чистоты поверхности костных отломков иснижение усилий резания за счет обеспечения резонансного режима работыинструмента в диапазоне рабочих нагрузок,Поставленная цель достигаетсяуем, что в ультразвуковом инструменте для разрезания костных тканей, содержащем электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть,выполненную в виде клина с рабочимторцом, боковые поверхности клина выполнены синусоидального профиля сшагом на одной иэ них, соответствующим длине полуволны колебаний при минимальной нагрузке, а на другой - сшагом, соответствующим длине полуволны при максимальной нагрузке.На чертеже изображены ультразвуковой инструмент для разрезания ко" стных тканей и эпюры распространенияколебаний на боковых поверхностяхего рабочей части.Инструмент содержит ультразвуковой электромеханический преобразователь 1, волновод 2, рабочую часть3 в виде клина с,рабочим торцом 4и режущего лезвия с боковыми поверхностями 5 и б синусоидального про"филя.5О Инструмент работает следующимобразом.Ультразвуковые колебания от волновода 2 преобразователем 1 передаютсяна рабочую часть 3 и выделяются, про.15 ходя по боковым поверхностям 5 и бклина на его режущем лезвии. В начале обработки по боковой поверхностиб синусоидального профиля распростра.няются колебания с длиной волны 3и расположением ее пучностей и узловколебаний на выступах 7 и впадинах 8синусоиды. В конце обработки начинает резонировать боковая поверхность5, на которой распространяется. вол на Л 2 с расположением ее пучностей иузлов также на выступах и впадинахповерхности 5, но со. смещением на.увеличину " 2 по отношению к их рас 2положению на поверхности б. Реэониро.вание режущего лезвия инструментапри резонансе на поверхности б вызывает на режущей кромке появление амп.литуды А, а при нагружении и реэонирований поверхности 5 - амплитуды 35 А 2. Поэтому в плоскости режущего леэ 35)вйя вЫделяются основные продольныеколебания на частоте преобразователя и колебания подобные изгибным, самплитудами А, и А 2.40 Сущность работы предлагаемого инструмента заключается в следующем.Выполнение на боковых поверхностях5 и б клина в сечении, перпендикулярном режущему лезвию, синусбидальных 45 проФилей с шагом в соответствии сдлинами волн в начале и конце обработки (или при наименьшей и наибольшей Длинах волны) обеспечивает в этикрайние моменты резонансный режим 5 О работы с односторонним вводом амплитуды (Аили А 2) изгибных колебанийпо всему лезвию. Это придает инструменту зигзагообразный характер колебаний при резании материалов, чтоисключает его эаклинивание (защемление) в зоне реза и обеспечиваетсядополнительный съем материала. Такимобразом, режущее лезвие инструментавнедряется в материал и срезает (соскабливает ) его, т.е. обработка происходит в двух взаимиоперпендикулярныхплоскостях.Исследования показали; что дляэффективной передачи энергии на режущую кромку глубина впадин должна 65 быть в пределах 0,03-0,06 от длины105.7027 Составитель В. ИонасРедактор Т. Мермелштейн ТехредТ.Фанта КорректОр И, Эрдейи Заказ 9415/5 Тираж 713 ПодписноеВНИИПИ Государственного Комитета СССРпо делам изобретений и открыгий113035, Москва, З, Иаушская набд. 4/5 Филиал ППП фПатеитф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 волы, распространяющейся в инстру. менте.При работе инструмента на нагрузке, лежащей между наибольшей и наименьшей ее величинами, боковые поверх. ности не будут находиться в острорезонансном режиме,.а .в резонансе будет объем материала, лежащий между лезвиеМ и нерабочим торцом клина. Таким образом, клин будет иметь фмагазин" длин волн, который всегда 1 О найдет объем материала с высотой (вдоль распространения длины волны в инструменте), которая соответствует изменениям частоты и длины волны от Л до Л 2 при изменении эксплуатацион 5 ной нагрузки в допустимых пределах. Если нагрузка лежит в пределах между минимально и максимально допустимой, то инструмент работает как базовый, а при экстремальных нагрузках самостоятельно (автономно) вводит в зону реза амплитуды А,; или А 2.1Предлагаемый ультразвуковой инструментдля разрезания костных тканей повыаает чистоту поверхности костных отломков иснижает усилия резания. что обеспечивает уменьшение времени разрезания костной ткани при операции и ускорение заживления в послеоперационный период.