Штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости
Штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости. Технический результат направлен на повышение надежности остеосинтеза, надежности осевой и радиальной стабильности за счет максимальной адаптации штифта к форме естественного канала, с увеличением площади контакта штифта с костью и с повышением прочности конструкции штифт-кость и на одновременное исключение повреждения суставов, снижение травмы кости и мягких тканей, и на уменьшение сроков лечения. Для этого средний участок для размещения в диафизарном отделе предложенного штифта имеет форму параллелепипеда, изогнут большими гранями и выполнен со скругленным прямоугольным сечением, при этом плоскости больших граней параллелепипеда расположены относительно диагонали и, параллельного ей диаметра, соответственно сечений призмы и цилиндрического участка симметрично и под углом 45°, направленным по и против часовой стрелки, соответственно для левой и правой ноги, а соотношение длин большей и меньшей сторон прямоугольного сечения параллелепипеда выдержано в пределах 1.5÷2, с большей стороной этого сечения, не большей по длине, чем сторона сечения призмы, и с длиной меньшей стороны прямоугольного сечения, составляющей 0,6-0,75 от диаметра сечения цилиндрического участка. Сечение параллелепипеда может быть выполнено со скругленной, выпуклой меньшей стороной. Параллелепипед имеет осевую длину, составляющую 0,6-0,68 от осевой длины штифта, а отступ его ближнего торца от торца штифта, составляет 0,2-0,26 от осевой длины штифта. Параллелепипед имеет дополнительный изгиб в направлении меньших граней, а форма дополнительного изгиба соответствует форме естественного изгиба канала большеберцовой кости в направлении, перпендикулярном медиальному сегменту кости.
Устройство относится к травматологии и ортопедии и может быть использовано при лечении переломов, остеотомии, несращений и ложных суставов большеберцовой кости.
Особенности интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости состоят в выборе формы титанового штифта, оптимально приближенной к усложненной форме интрамедуллярного канала. Канал большеберцовой кости выполнен в форме «песочных часов» и имеет истмус (сужение) треугольного или округлого сечений в средней части или на грани средней и нижней части диафиза, расширен в метаэпифизах и изогнут в двух плоскостях. Дополнительной проблемой остеосинтеза большеберцовой кости является недостаточная прочность спонгиозной (губчатой) ткани на участках эпифиза и метадиафиза.
Из пат. US 5.041.115, опубл. 1991 г.(1) известен полый цилиндрический штифт для лечения переломов большеберцовой кости. Штифт содержит участок для крепления проксимальных фрагментов и изогнутый под углом 11° участок для крепления дистальных фрагментов. В (1) участок для крепления дистальных фрагментов выполнен с прорезью.
Однако наличие полости в штифте ведет к росту в ней бактерий и увеличивает риск инфекционных осложнений. К тому же, прорезь ослабляет дистальную часть штифта, и при введении штифта в канал сложной формы может привести к деформации и скручиванию дистального конца штифта и исключает использование предварительно настроенного направителя.
Известен цельнолитой монолитный штифт UTN (см. «Руководство по внутреннему остеосинтезу», авторов Мюллера М. и др., 1996 г., с.361-362 (2)), который имеет сечение треугольника с изогнутым основанием. Осевая и ротационная стабильность в нем достигается только за счет проксимального и дистального блокирования.
Однако, в (2) не соответствие геометрии и механики штифта анатомическому строению усложненного интрамедуллярного канала большеберцовой кости, ведет к необходимости рассверливания канала, к повышенной травме кости, с нарушением эндостального кровообращения, к замедленной консолидации и к несращениям.
Известен титановый штифт для интрамедуллярного блокирующего остеосинтеза большеберцовой кости (см пат. RU 2188602, опубл. 2002 г.(3), выполненный с плоским шестигранным сечением. В этом устройстве сечение штифта выбирают с максимальным приближением к общей зоне проекций расширений верхнего и нижнего участков канала на плоскость истмального сечения. При введении в канал штифт располагают большими гранями, параллельно медиальному сегменту кости. Блокировочные отверстия расположены в штифте перпендикулярно большим граням и имеют малую площадь контакта с блокирующими винтами. При этом в (3) не предусмотрен доступ блокирующих винтов ко всем фрагментам перелома и не гарантировано исключение повреждения суставов. А невозможность создания динамической компрессии снижает надежность фиксации.
При этом не предусмотрен дополнительный изгиб штифта по форме естественного канала в плоскости, перпендикулярной медиальному сегменту кости. А при введении штифта в канал без контроля ЭОП, на участках канала, резко меняющих свое направление, возможна деформация штифта, с травмой кости, тем более, при наличии острых боковых граней шестигранного штифта. Это снижает надежность остеосинтеза.
Наиболее близким аналогом предложен штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащий призму с квадратным сечением для блокировки проксимальных фрагментов, средний участок для размещения в диафизарном отделе, связанный с призмой с плавным переходом, и цилиндрический участок для блокировки дистальных фрагментов, который усечен симметричными срезами, выполнен со скругленным наконечником и симметричен относительно плоскости симметрии, проходящей через диагональ сечения призмы, при этом средний участок изогнут под углом 8,5-10°, а в призме выполнены не менее пяти отверстий, два из которых, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями, и расположены в призме, с пересечением соответствующих противоположных граней, ось третьего отверстия расположена в указанной плоскости симметрии, под наклоном к оси штифта, а четвертое и пятое отверстия призмы имеют соответственно овальную и круглую форму, и расположены перпендикулярно плоскости симметрии, причем оси двух из четырех блокировочных отверстий цилиндрического участка расположены перпендикулярно плоскости симметрии, ось третьего отверстия расположена в плоскости симметрии, между осями этих отверстий, а четвертое отверстие выполнено разветвленным и имеет два симметричных входа, расположенных на срезах цилиндрического участка, и один общий выход (см. пат 2295313, опубл. 2007 г) (4).
В устройстве (4) осевая и ротационная стабильность соединения штифта с костью и повышение надежности остеосинтеза достигается фиксированным расположением блокировочных отверстий в призме и в цилиндрическом участке штифта, относительно канала, что направлено на обеспечение максимального доступа к фрагментам перелома и исключение повреждения суставов и травмы кости.
Однако средний участок диафизарного отдела и участок для блокировки дистальных фрагментов в (4) выполнены в виде единого цилиндрического звена, имеющего сечение круга с симметричными срезами, и не учитывающего наличия зоны истмуса. При этом в (4) площадь контакта среднего участка штифта с каналом на уровне медиального сегмента не достаточна, а средний участок штифт не адаптирован к изгибу канала, относительно медиального фрагмента. Повышенная эластичность титанового штифта круглого сечения, не позволяет ему, в достаточной степени, упруго деформироваться, что может привести к раскалыванию фрагментов при введении штифта в канал, и к концентрации напряжений в период фиксации, снижает надежность остеосинтеза, осевую и ротационную стабильность и существенно увеличивает сроки лечения.
Задача предложенного технического решения состоит в повышении надежности остеосинтеза, осевой и ротационной стабильности, за счет максимальной адаптации среднего участка титанового штифта к форме естественного канала в двух плоскостях, в увеличении площади контакта штифта с костью и в приближении эластичных свойств среднего участка штифта к эластичности костной ткани, с повышением прочности конструкции штифт-кость, и с одновременным снижением травмы кости, исключением повреждения суставов, обеспечением доступа ко всем фрагментам перелома и с уменьшением сроков лечения.
Для решения поставленной задачи в предложенном штифте для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащем призму с квадратным сечением для блокировки проксимальных фрагментов, средний участок для размещения в диафизарном отделе, связанный с призмой с плавным переходом, и цилиндрический участок для блокировки дистальных фрагментов, который усечен симметричными срезами, выполнен со скругленным наконечником и симметричен относительно плоскости симметрии, проходящей через диагональ сечения призмы, при этом средний участок изогнут под углом 8,5-10°, а в призме выполнены не менее пяти отверстий, два из которых, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями, и расположены в призме с пересечением соответствующих противоположных граней, ось третьего отверстия расположена в указанной плоскости симметрии, под наклоном к оси штифта, а четвертое и пятое отверстия призмы имеют соответственно овальную и круглую форму, и расположены перпендикулярно плоскости симметрии, причем оси двух из четырех блокировочных отверстий цилиндрического участка расположены перпендикулярно плоскости симметрии, ось третьего отверстия расположена в плоскости симметрии, между осями этих отверстий, а четвертое отверстие выполнено разветвленным и имеет два симметричных входа, расположенных на срезах цилиндрического участка, и один общий выход, согласно полезной модели, средний участок штифта для размещения в диафизарном отделе имеет форму параллелепипеда, изогнут большими гранями и выполнен с прямоугольным поперечным сечением со скругленными ребрами, при этом плоскости больших граней параллелепипеда расположены симметрично и под углом 45° относительно диагонали сечения призмы и, параллельного диагонали, диаметра сечения цилиндрического участка, а угол направлен по и против часовой стрелке, соответственно для левой и правой ноги, причем большая сторона прямоугольного сечения параллелепипеда больше по длине, чем меньшая сторона в 1.5÷2 раза, и не больше длины стороны сечения призмы, а длина меньшей стороны прямоугольного сечения составляет 0,6-0,75 от диаметра сечения цилиндрического участка. Кроме того, согласно полезной модели, сечение параллелепипеда может быть выполнено со скругленной выпуклой меньшей стороной. Кроме того, согласно полезной модели, параллелепипед имеет осевую длину, составляющую 0,6-0,68 от осевой длины штифта, а отступ его ближней грани от торца штифта составляет 0,2-0,26 от осевой длины штифта. Кроме того, согласно полезной модели, параллелепипед может иметь дополнительный изгиб в направлении меньших граней, а форма дополнительного изгиба соответствует форме естественного изгиба канала большеберцовой кости в направлении, перпендикулярном медиальному сегменту кости.
Технический результат предложенного устройства состоит в выборе среднего участка титанового штифта, максимально адаптированного к форме интрамедуллярного канала большеберцовой кости, с учетом изгиба канала в плоскости, перпендикулярной медиальному сегменту, в увеличении площади контакта штифта с каналом, и в выборе сечения среднего участка штифта, на основе зоны сужения канала, что исключит заклинивание штифта при введении в канал, устранит раскалывание фрагментов и приблизит эластичные свойства среднего участка к эластичности костной ткани; в обеспечении доступа ко всем, даже отдаленным, фрагментам перелома и в повышении надежности фиксации, в исключении повреждения суставов и снижении травмы кости, и в повышении надежности остеосинтеза и осевой и ротационной стабильности, и в сокращении сроков сращения.
На фиг.1 показана конструкция предложенного штифта (вид спереди).
На фиг.2 показан вид штифта сбоку.
На фиг.3 показано сечение штифта по А-А.
На фиг 4 показан разрез по Б-Б.
На фиг.5 показано сечение среднего участка по Б-Б, выполненное со скругленными меньшими сторонами. На фиг 6 показано сечение по В-В.
На фиг 7 показан разрез среднего участка штифта, расположенного в интрамедуллярном канала большеберцовой кости, на уровне истмуса канала.
Предложен титановый штифт, содержащий призму 1 с квадратным сечением 2 со скругленными ребрами, со стороной «а» и с пятью блокировочными отверстиями 3-7, предназначенными для блокировки проксимальных фрагментов. Средний участок 8 штифта предназначен для размещения в диафизе большеберцовой кости и имеет форму изогнутого большими гранями 9 параллелепипеда. Угол изгиба а среднего участка 8 образован пересекающимися осями 10, 11 продольного сечения параллелепипеда и равен 8,5-10°. Поперечное сечение среднего участка 8 выполнено прямоугольной формы, со скругленными ребрами, с большей стороной «б», и с меньшей стороной «в» (см. фиг.4). Сечение среднего участка может быть выполнено со скругленными, выпуклыми меньшими сторонами «в» (см. фиг.5). L - осевая длина штифта. L1 - осевая длина среднего участка 8 штифта. L2 - отступ ближнего торца 12 среднего участка 8 от торца 13 штифта.
Параллелепипед среднего участка 8 выполнен с дополнительным изгибом 14, в направлении меньших граней 15 и связан с призмой 1 с плавным переходом 16.
Цилиндрический участок 17 штифта предназначен для блокировки дистальных фрагментов. Он имеет круглое сечение диаметром D с симметричными срезами 18 и со скругленным наконечником 19. Участок 17 симметричен относительно плоскости симметрии 20, проходящей по диагонали «г» сечения призмы.
Призма выполнена с пятью блокировочными отверстиями 3-7, а цилиндрический участок 17 выполнен с четырьмя блокировочными отверстиями 21-24, предназначенными для дистальной блокировки. Два блокировочных отверстия 3, 4 призмы 1, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями, а каждая ось отверстия 3, 4 расположена с пересечением двух соответствующих противоположных граней призмы 1. Ось третьего отверстия 5 расположена в плоскости симметрии 20, под наклоном к оси призмы 1, а четвертое и пятое отверстия 6, 7 имеют соответственно овальную и круглую форму, и расположены в призме перпендикулярно плоскости симметрии 20. Оси двух блокировочных отверстий 21, 22 расположены перпендикулярно плоскости симметрии 20, ось третьего отверстия 23 расположена в плоскости симметрии 20, между осями отверстий 21 22, а четвертое отверстие 24 выполнено разветвленным и имеет два входа 25, расположенных на симметричных срезах 18 цилиндрического участка, и один общий выход 26.
Предложенное устройство используется следующим образом.
Перед операцией по данным рентгенограмм на плоскость истмального сечения канала наносят проекции верхнего и нижнего расширений канала и определяют «общую площадку» сечений (см. пат. RU 2188602). Согласно полученным статистическим данным, «общая площадка» сечений имеет удлиненную уплощенную форму. По рентгенограммам определяют искривление канала, которое в 68,7% (по статистике) направлено перпендикулярно медиальному сегменту большеберцовой кости.
Полученные данные служат для определения формы и параметров среднего участка 8 штифта, который имеет форму параллелепипеда и максимально приближен к анатомическим параметрам канала большеберцовой кости. Штифт изогнут большими гранями 9 параллелепипеда под углом 
=8,5-10° (см. фиг.1), что соответствует углу изгиба канала. Поперечное сечение среднего участка 8 штифта имеет прямоугольную форму, максимально приближено к статистическим замерам «общей площадки», и выбрано с соотношением большей и меньшей сторон сечения, соответствующим «б»:«в»=1.5÷2, а при «в»=6,5 мм приближает эластичные свойства среднего участка 8 к эластичности костной ткани. Прямоугольная форма поперечного сечения среднего участка способствует антиротационным свойствам. Предложено скруглить ребра сечения или выполнить меньшую сторону «в» сечения скругленной и выпуклой, что направлено на снижение травмы кости. Большая сторона «б» прямоугольного сечения среднего участка, не больше по длине, чем сторона «а» сечения призмы, а длина меньшей стороны «в» прямоугольного сечения, составляет 0,6-0,75 от диаметра D сечения цилиндрического участка 17. Это подобрано по рентгенограммам и исключает травму кости. Длина L1 среднего участка 8 составляет 0,6-0,68 от осевой длины L штифта, а отступ L2 ближнего торца 12 среднего участка, от торца 13 штифта составляет 0,2-0,26 от осевой длины L штифта, что получено на основы рентгенограмм и повышает точность расположения среднего участка 8 штифта в канале в диафизарном отделе кости. Средний участок 8 расположен в штифте, с осевым поворотом относительно призмы 1 и цилиндрического участка 17, и с расположением плоскостей больших граней 9 параллелепипеда симметрично, и под углом 45° к диагонали «г», и, параллельному ей, диаметру D сечений соответственно призмы 1 и цилиндрического участка 17. Этот угол направлен по (и против) часовой стрелке, соответственно для левой (и правой) ноги.
Дополнительный изгиб 14 параллелепипеда среднего участка выполняют в направлении меньших граней 15. Форма изгиба 14 получена ранее по рентгенограммам, и соответствует изгибу естественного канала, перпендикулярному медиальному сегменту болыпеберцовой кости. При соотношении сторон прямоугольного сечения, соответствующем «б»:«в»=1.5÷2, эластичные свойства среднего участка не препятствуют выполнению дополнительного изгиба 14 в направлении меньшей грани.
Перед операцией проводят репозицию фрагментов перелома. Разрез длиной 2 см выполняют под связкой надколенника, оттянутой кнаружи, выше бугристости большеберцовой кости. Вскрытие интрамедуллярного канала выполняют над бугристостью, на 1 см ниже уровня плато. В спонгиозной ткани проксимального фрагмента формируют полость, сообщенную с каналом. При введении в канал, средний участок штифта направлен большими гранями 9, параллельно медиальному сегменту кости. Введение штифта и его продвижение в канале выполняют под контролем электронно-оптического преобразователя (ЭОП). В канале большие грани 9 параллелепипеда среднего участка 8 штифта обращены к плоскому (по статистике) участку канала, параллельно медиальному сегменту кости. Прямоугольное сечение штифта на этом участке 8 (см. фиг 4, фиг.5), как указано, подобрано по рентгенограммам, а выбор указанного выше соотношения сторон «б»:«в»=1.5÷2 рассчитан на максимальное соответствие штифта с каналом. Выполнение дополнительного изгиба на среднем участке 14, в соответствии с изгибом канала, перпендикулярным медиальному сегменту, сводит к минимуму возможность раскола фрагментов при введении штифта в канал и устранит концентрацию напряжений в период лечения. Расположение среднего участка в канале, выбор его сечения, выбор указанных выше осевых параметров среднего участка, а также наличие дополнительного изгиба 14 среднего участка позволят штифту максимально адаптироваться в интрамедуллярном канале, обеспечив ему способность препятствовать силам сгибания и скручивания, что создает стабильное соединение отломков и существенно сокращает сроки сращения фрагментов.
Далее выполняют дистальную блокировку, дополнительную компрессию фрагментов и проксимальную блокировку. При параллельном положении среднего участка, относительно медиального сегмента кости, призма 1 и цилиндрический участок 17 штифта располагаются в канале, с поворотом (их сечений) относительно медиального сегмента на угол 45° (по и против часовой стрелки, соответственно, для левой, и правой ноги). Указанное расположение призмы 1 и цилиндрического участка 17, совместно с ориентацией в канале (см. с.7) выполненных в них блокировочных отверстий (3-7 и 21-24), позволит блокирующим винтам, пропущенным через эти отверстия, выполнить дистальную и проксимальную блокировку штифта, с обеспечением максимального доступа к фрагментам перелома, и с одновременным исключением повреждения суставных поверхностей.
Технико-экономический эффект предложенного решения состоит в максимальной адаптации штифта к интрамедуллярному каналу большеберцовой кости, в повышении надежности остеосинтеза и надежности осевой и ротационной стабильности, в повышении прочности конструкции штифт-кость, с одновременным исключением повреждения суставов, снижением травмы кости и мягких тканей и сокращением сроков лечения.
1. Штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости, содержащий призму с квадратным сечением для блокировки проксимальных фрагментов, средний участок для размещения в диафизарном отделе, связанный с призмой с плавным переходом, и цилиндрический участок для блокировки дистальных фрагментов, который усечен симметричными срезами, выполнен со скругленным наконечником и симметричен относительно плоскости симметрии, проходящей через диагональ сечения призмы, при этом средний участок изогнут под углом 8,5-10°, а в призме выполнены не менее пяти отверстий, два из которых, ближних к торцу штифта, выполнены со скрещивающимися осями и расположены в призме с пересечением соответствующих противоположных граней, ось третьего отверстия расположена в указанной плоскости симметрии, под наклоном к оси штифта, а четвертое и пятое отверстия призмы имеют соответственно овальную и круглую форму и расположены перпендикулярно плоскости симметрии, причем оси двух из четырех блокировочных отверстий цилиндрического участка расположены перпендикулярно плоскости симметрии, ось третьего отверстия расположена в плоскости симметрии, между осями этих отверстий, а четвертое отверстие выполнено разветвленным и имеет два входа, расположенных на симметричных срезах цилиндрического участка, и один общий выход, отличающийся тем, что средний участок штифта для размещения в диафизарном отделе имеет форму параллелепипеда, изогнут большими гранями и выполнен с прямоугольным поперечным сечением со скругленными ребрами, при этом плоскости больших граней параллелепипеда расположены симметрично и под углом 45° относительно диагонали сечения призмы и относительно диаметра сечения цилиндрического участка, параллельного диагонали, а угол направлен по и против часовой стрелки соответственно для левой и правой ноги, причем большая сторона прямоугольного сечения параллелепипеда больше по длине, чем меньшая сторона в 1,5÷2 раза, и не больше длины стороны сечения призмы, а длина меньшей стороны прямоугольного сечения составляет 0,6-0,75 от диаметра сечения цилиндрического участка.
2. Штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости по п.1, отличающийся тем, что сечение параллелепипеда выполнено со скругленной, выпуклой меньшей стороной.
3. Штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости по п.1, отличающийся тем, что параллелепипед имеет осевую длину, составляющую 0,6-0,68 от осевой длины штифта, а отступ его ближнего торца от торца штифта составляет 0,2-0,26 от осевой длины штифта.
4. Штифт для интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости по п.1, отличающийся тем, что параллелепипед имеет дополнительный изгиб в направлении меньших граней, а форма дополнительного изгиба соответствует форме естественного изгиба канала большеберцовой кости в направлении, перпендикулярном медиальному сегменту кости.
