Аппарат для разработки сустава

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 А 61 В 17 5 НИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕХ АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР В 897231, кл. А 61 В 17/18, 1979.Восстановление формы и функции поврежденных суставов с помощью шарнирно-дистракционных аппаратов Волкова-Оганесяна. Сборник трудов Централь ного научно-исследовательского института травматологии и ортопедии им, Приорова Н.И. М., 1982, с, 135, (54)(57) 1. АППАРАТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СУСТАВА, содержащий связанные резьбовыми стержнями дистальную и проксимальную пары колец со спицами, дистракторы, а также поршневой механизм с тягами, о т л и ч а ю щ и й" с я тем, что, с целью предотвращения травмирования дистальных поверхностей коленного сустава в процессе разработки сустава, дистракторы вылолнены в виде дуговых коромысел спятью расположенными попарно пружинными уз 801181655 лами и резьбовыми штангами, свободными концами шарнирно установленнымимежду кольцами дистальной пары, дуговые коромысла установлены среднейчастью с возможностью поворота навнутреннем кольце проксимальной пары,одно из них связано концами с тягами, выполненными гибкими, одна парапружинных узлов установлена на концахдуговых коромысел и контактирует срезьбовыми штангами, а остальные пары пружинных узлов свободными концами связаны с внутренним кольцом дистальной пары таким образом, что двасоседних пружинных узла каждой пары,размещенных вблизи пар пружинных узлов, контактирующих с резьбовыми штан"гами, свободно перекрещиваются междусобой, а две пары других соседнихпружинных узлов установлены под свободным углом,2. Аппарат по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что пружинный узелвыполнен в виде направляющей втулкис винтовым пазом и осью, на которой .размещена пружина, 1181655 2Изобретение относится к медицинской промышленности, а точнее к трав.матологии и ортопедии,Целью изобретения является предотвращение травмирования суставныхповерхностей коленного сустава в;процессе разработки сустава,На Фиг, 1 изображен аппарат дляразработки суставов, установленныйна костях нижней конечности, общийвид; на Фиг, 2 - пружинный узел; нафиг, 3 - поршневой механизм аппарата; на Фиг. 4 - схема расположенияпружинных узлов относительно сухожиль.15но-мышечных волокон сустава,Аппарат для восстановления функциисуставов состоит из системы чрезкостной наружной Фиксации, содержащейдва кольца 1 и 2 со спицами 3, образующими дистальную пару для фиксацииэтих колец к большеберцовой кости 4голени, и два кольца 5 и 6 со спицами 7, образующими проксимальную пару для их фиксации к кости бедра 8.Кольцо 1 зафиксировано вблизиголеностопного сустава с максимально возможным удалением от разрабатываемого сустава, Положение кольца 6относительно сустава безразлично,а кольца 2 и 5 должны быть закрепле 30ны в зоне мьпцелков соответствующихкостей и имеют сложную Форму, Кольца1 и 2, 5 и 6 соединены резьбовымистержнями 9 в дистальную и проксимальную пары,35 На кольце 5 с латеральной и медиальной сторон установлены шаровые опоры 10 латерального и медиального дуговых коромысел 11. Шаровые опоры 40 10 кольцом 5 вынесены в зону расположения мыщелков бедра 8 и вместе с обеими дуговыми коромыслами 11 рас" положены на цилиндрической поверхности 12 (фиг, 4), образующая 13 (фиг,4) 45 которой проходит через точки прикрепления к мыщелкам бедра ЕЦ.со 11 агега" 1 е ЕЬц 1 ате и Ед, со 11 атета 1 е гхЬа 1 е, Радиус этой поверхности 12 как и радиус изгиба дуговых коромысел 11 50 равен длине резьбовых штанг 14, которые шарнирно закреплены на латераль. ной и медиальной планках 15, Последние подвижно, с возможностью регулировки положения их концов, установле ны на резьбовых стержнях 9 вблизи кольца 1. Наклонное положение планок 15 обеспечивает увеличение жесткости системы без дополнительной нагрузки на костный аппарат голени,Каждая резьовая штанга 14 закреплена с задней стороны конечности наодном из концов дугового коромысла 11 подвижно, с возможностью перемещения вдоль него как по направляющей, и поджата пружинным узлом 16 к опорному винту 17. Выступ 18 резьбовой штайги 14 и свободный конец коромыслашарнирно соединены с тросовыми тягами 19 и 20 рабочего цилиндра,21 поршневого механизма. Тросовые тяги 19 и 20 огибают ролики 22 и 23 и соединены со штангами 24 (фиг. 1) поршня 25 рабочего цилиндра 21 (фиг. 3). Полости 26 и 27 его соединены трубопроводами 28 и 29 с управляющими цилиндрами 30 и 31 переключателя 32, нагруженного регулируемой пружиной 33 и источником рабочей среды 34.Поршневой механизм установлен на штангах 9 колец 5 и 6,Кольца 2 и 5, смежные в зоне разрабатываемого сустава, соединенымежду собой пружинным имитатором сухожильно-мышечного аппарата конечности, включающим пять пар пружинных узлов, Одни концы пружинных элементов 35, 36, 37 и 38 шарнирно закреплены на дуговых коромыслах 11, а другие - шарнирно на опоре 39 кольца 2, расположенной в плоскости 40 (Фиг, 4) проходящей через мыщелки большеберцовой кости 4 голени - через точки прикрепления 1.д 8. со 11 аега 1 е ГьЬц 1 ате и 1.ьз, со 11 агета 1 е Ъа 1 е Первая пара пружинных элементов 36 расположена в плоскости 41, проходящей через точки прикрепления к мыщелкам бедра и большеберцовой кости 1.ц со 11 агега 1 е ЕЬц 1 аге и 1.1 д, со 11 агета 1 е гхЬа 1 е (фиг. 4);1Вторая пара пружинных элементов 35 лежит в одной плоскости 42 с 1,д, рае 11 ае ртортьае (фиг, 4).Третья пара пружинных элементов 37 лежит в одной плоскости 43 с сухожилием ш. Ъхсерв 1 ешогв латерально и с сухожилием ш. вешЫепйповцз, ш. вешдшешЬгапозцв, ш, 8 гасПьв, ш, вагСогшв медиально, четвертая пара пружинных элемен,гов 38 лежит в одной плоскости 44 с сухожилиями ш. зазСгоспешшз в зоне сустава.Пятая пара пружинных узлов 16 имитатора описана ранее.з 1181Каждый пружинный узел имитатора сгибательно-разгибательного приспособления (фиг. 2) состоит, иэ оси 45 . с проушиной 46 для шарнирного крепления по месту к дуговому коромыслу 11 и винтовым пазом 47 для удержания пружины 48, которая вторым конусом расположена в подобном винтовом пазу 49 направляющей втулки 50, перемещаемой в осевом направлении от О носительно кронштейна 51 гайками 52 для регулировки усилия сжатия пружины.Кронштейн 51 своей осью 53 шарнирно соединен с опорой 39 кольца 2, 15 655 4 дующим образом. Установка аппарата производитсяследующим образом.Ввод спиц 3 и 7, их натяжение и фиксация на кольцах 1, 2 и 5, 6, а такжепопарная фиксация колец между собойс помощью штанг 9 производится общеизвестным способом, кроме одной из спиц3 кольца 2 и одной из спиц 7 кольца 5,которые должны быть проведены черезточки прикрепления Ьд, со 11 аСега 1 е25ГЬц 1 аге, Ь 8, со 11 аега 1 е сдЬда 1 ек мыщелкам большеберцовой 4 и бедренной костей 8 соответственно,С латеральной и медиальной сторонкольца 5 на его шаровые опоры 10 ус- ЗОтанавливают дуговые коромысла 11 сзаранее подвешенными пружинными узлами 35, 36, 37 и 38.Пружины 48 этих элементов поджатыгайками 52 с усилиемпредварительного 35сжатия;. выбираемого исходя из механических характеристик данного типоразмера пружины,Нижние концы пружинных узлов шарнирно устанавливают осями 53 кронштейнов 51 в отверстия опоры 39, кольца 2, согласуя их направления: пружинных элементов 35 с направлениемЬЦ,раге 11 ае ргоргае, пружинных элементов 36 с.направлением Ь 1 е, со 11 айега 1 е ЫЬц 1 аге, .Ьц,. со 11 агега 1 егхЬ 1 а 1 е, пружинных элементов 37 ссухожилием ш, Ьдсерв Еешогхв латерально и с сухожилиями ш. веппеп 43. -повцв, ш. вешипешЬгаповцв, ш, 8 гас 1 ЫОш.ваггогцв медиально, пружинныхэлементов 38 с сухожилиями ш, давгоспешдцв.,Вывинтив опорный винт 17, на конец дугового коромысла 11 одевают 55конец реэьбовой штанги 14 с пружинным узлом 16, Завинчивают опорный винт17 и концом резьбовой штанги 14 создают на пружине 16 усилие предварительного сжатия, после чего тросовые тяги 19 и 20 рабочего цилиндра 21 поршневого механизма присоединяют к свободному концу дугового коромысла 11 и к выступу 18 тяги 19.С помощью пружины поршневого механизма 33 задают величину усилия к концам дуговых коромысел 11 через тросовые тяги 19 и 20, Величину усилия подбирают индивидуально в зависимости от степени контрактуры и других физиологических особенностей,по результатам рентгеновских и других медико-биологических обследований больного. Пружина 33 обеспечивает варьирование усилий поршневогомеханизма, приложенного на раэрабатываемый сустав в пределах 0,5-5 кгсдля подростков в возрасте от 5 до 16 лет и в пределах 1 - 15 кгс длявзрослых пациентов, с частотой от 1до 60 циклов в минуту.Предлагаемый аппарат работает слеПереключатель 32 (фиг. 3) устанав ливают в положение А, При этом рабочая среда по трубопроводу 28 поступает одновременно в полость управляющего цилиндра 30 переключателя 32 и в полость 26 рабочего цилиндра 21. Поршень 25 тросовой тягой 20 и резь- бовой штангой 14 создает сгибающее голень усилие, приложенное через план. ку 15, резьбовые стержни 9, кольцо 1 .и спицу 3 на голеностопную часть большеберцовой кости 4, и одновремен но, воздействуя на шаровую опору 10 посредством пружинного узла 16, спицы 7, кольца 5, передает это усилие на мьпцелки бедра, стремясь сдвинуть его кпереди,При наличии контактуры и отрофии сухожильно-мьппечного аппарата конечности движение не происходит, а нагрузка возрастает до ьынимума нагрузок для возрастной категориик которой относится пациент. В момент выравнивания нагрузки в полости управляющего цилиндра 30 и на пружине 33 переключатель 32 занимает положение Б и присоединяет к источнику рабочей среды полость управляющего цилиндра 31 и, соответственно, смежную полость 27 рабочего цилиндра 21. В этом случае поршень 25 через тросовую тягу 19 воздействует на свободный конец дугового коромысла 11, также стремясь сдвинуть шаровую опору 10 и мьпцелки бедра 8 кзади, и пово" ротом дугового коромысла 11 развернуть голень кпереди, воздействуя на нее резьбовой штангой. 14,Эти попеременные нагрузки на суставные поверхности и сухожильно-.мышечный аппарат производят от нескольких часов до нескольких суток в зави О симости от патологии с периодическим увеличением нагрузки, создаваемой поршнем 25 до появления подвижности в суставе. Регулируют нагрузку пружиной 33 переключателя 32, Дальней шая работа поршневого механизма приводит к вращательно-поступательному движению мьпцелков бедра 8 относительно мьпцелков большеберцовой кости 4 по траектории, обусловленной сопрягаемы О ми поверхностями сустава и воздействием на него имитатора сухожильномьппечного аппарата, обеспечивающего постоянство зазора в суставе, исключающее деформацию суставных поверх ностей, и переменные по направлению и величине усилия действия пружинных узлов на мьпцелки бедра 8 и большебер. цовой кости 4, аналогичные воздействйю сухожильно-мышечного аппарата, 30Кроме того, пружинные узлы 16, 35, 36, 37 и 38 амортиэируют воздействие жестких элементов привода на сустав,При дальнейшем увеличении амплитуды сгибательно-разгибательных движений голени ход поршня 25 рабочего цилиндра 21 увеличивается автоматически, сохраняя постоянную нагрузку на мьппцы, заданную пружиной 33 переключателя 32.До момента появления минимальной подвижности сустава нагрузку от рабочего цилиндра 21 воспринимает пружинный узел 1 б.передавая ее через шаро вую опору 10 на мьпцелки и через резь. 45 бовую штангу 14 на большеберцовую кость 4.Увеличением нагрузки добиваются появления подвижности сустава, однако полностью исключают перерастяжение 50 сухожилий и мьппц или насильственное сгибание голени.С момента появления подвижности в суставе начинают работать остальные пружинные узлы 35, 36 и 38. В мо мент сгибательного движения свобод ный конец дугового коромысла 11, сжимая пружину 48 узла 35, воздействует ею на большеберцовую кость 4 в зонемыщелков, помогая резьбовой штанге14 повернуть (согнуть) голень кзади.При этом, освобождая пружинный узел38, усиливается воздействие на шаровуюопору 10 пружинного узла 16, помогаяее продольному перемещению с бедром,а пружинный узел 37, воспринимая отопоры 39 кольца 2 часть сжимающейнагрузки, предохраняет суставные поверхности в зоне зазора Ь (фиг, 1)от физиологически не предусмотреннойнагрузки и травмирования их,Пружинный узел 35 при сгибаниивоспринимает часть растягивающей нагрузки совместно с 1.д, райе 11 ае рго.ргдае, предохраняя его от растяжения,Угол наклона пружинных узлов 35и 37, изменяемый в процессе сгибанияголени в результате разворота дугового коромысла 11 и опоры 39 кольца 2,позволяет изменять в сторону увеличения усилие, сдвигающее мьпцелки большеберцовой кости 4 кэади, а мыщелкибедра 8 кпереди.В момент разгибания голени свободный конец дугового коромысла 11 поднимается, освобождая наружный узел35 и увеличивая нагрузки на сухожилияш. Ьсерв 1 ешогв, ш,вешхйепИповцв,ш,веппшешЬгааовцв, ш, ягасН.в,ш, вагогыв и ш,давСгоспешЫв и пружинные узлы 37 и 38, которые защищаютих от перегрузок. Причем пружинныйузел 35 в данном случае разгружаетсуставные поверхности в зоне зазора(фиг, 1) от перегрузки, предохраняя их от чрезмерной деформации,Угол наклона пружинньм узлов 38изменяется в процессе раэгибания голени в результате разворота дуговогокоромысла 11 и опоры 39 кольца 2,увеличивая усилие, сдвигающее мьпцелки большеберцовой кости 4 кпереди,а мьпцелки бедра 8 кзади,В течение всего процесса сгибания - раэгибания при переменных нагрузках и направлениях усилий, а так же при взаимном перемещении суставных поверхностей по сложной траектории с изменением осевого расстояния между мыщелками бедра 8 и большеберцовой кости 4, т,е. между шаровой опорой 10 и дуговым коромыслом 11 и опорой 39, не происходит травмирование суставных поверхностей от перегрузок благодаря возможности свободного перемещения осей 45 пружинныхузлов 35 - 38 относительно кронштей-.нов 51, установленных на опоре 39кольца 2, и за счет восприятия ихпружинами 48 сжимающих нагрузок,т.е, шарнирно-упругая подвеска большеберцовой кости относительно мыщелков бедра обеспечивает взаимный поворот и смещение суставных поверхностей только по физиологической кривиз.не сопрягаемых поверхностей,Подвеска дугового коромысла 11на шаровой опоре 10 обеспечивает перемещение голени при ее сгибаниии разгибании по сложной траектории,связанной с существованием отличияв размерах латерального и медиальногомыщелков бедра, приводящего к смещению плоскости поворота конечностикнаружи. Аппарат работает в течениевсего периода лечения с допустимымиперерывами для отправления физиологических потребностей больного,Аппарат позволяет сократить сроклечения .1,5 - 2 раза,Аппарат исключает возникновениепатологических последствий в суставах, связанных с применением.аппарата для их разработки, благодаря конструктивным особенностям аппарата,использующего в качестве оси поворота сам сустав и суставные поверхности с их индивидуальными особеннос.тями,До сих пор с помощью существующихаппаратов больные сгибали голень спомощью винтовых дистракторов, прини 1 О мая исключительно пассивное участиев процессе сгибания. ПредлагаемыйФаппарат позволяет больному. синхроннос аппаратом напрягать. соответствующиегруппы мыщц, т.е. одновременно с ме 15 ханическим устранением контрактурыпроводится активная лечебная физкуль-тура, восстанавливающая силу и эластичность мышц конечности, Кроме того,аппарат позволяет больному самосто 2 О ятельно сгибать и разгибать .конечность, выключив привод сгибательноразгибательного приспособления,Благодаря конструктивным особен ностям аппарата и возможности испольэовать в качестве направляющей длясгибания голени суставные поверхностимыщелков бедра без растягивания суставов в процессе устранения контрактуры одновременно происходит и восстановление его хрящевых покровов.1181 б 55 7 З 78 тавитель Л. Повред И. Пароцай Корректор Редактор Т. Инте ар Закаэ 5976 дписное НИИПИи тент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 721 Государственного елам иэобретений осква, Ж, Рауш