Патент на изобретение №2168318

(54) КОСТНЫЙ СТЕРЖЕНЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицинской технике, используется в травматологии – ортопедии и нейрохирургии. Технический результат – улучшение исходов лечения за счет повышения жесткости конструкции при сохранении габаритов. Костный стержень состоит из самонарезающей головки и собственно стержня. Стержень выполнен в виде трубки из биоинертного металла, в которую плотно посажен пруток из металла с большим модулем упругости. 3 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники и применяется в травматологии-ортопедии и нейрохирургии в различных модификациях аппаратов наружной чрескостной стержневой фиксации.

В настоящее время в комплектах этих аппаратов обычно используются монометаллические стержни [1] , [2] . Первый из них наиболее близок по своему техническому решению к заявляемому.

Однако в качестве недостатка всех известных монометаллических стержней следует отметить то, что в процессе лечения эти конструкции, используемые в течение длительного времени, подвергаются деформации: стержневые элементы изгибаются, что ведет к потере достигнутых усилий компрессии (дистракции), а на резьбовых участках стержней, наряду с изгибанием, изменяется и шаг резьбы, (на вогнутой стороне он уменьшается, а на выпуклой – увеличивается), что существенно снижает эффективность лечения и не всегда позволяет получить желаемый результат.

Сущность изобретения заключается в совокупности отличительных признаков, достаточных для достижения искомого технического результата, а именно повышения жесткости конструкции при сохранении его габаритов для достижения лучших исходов лечения. Сущность изобретения состоит в том, что костный стержень выполнен биметаллическим, причем наружная трубчатая его часть изготовлена из биоинертного металла, а пруток, выполненный из металла с большим модулем упругости, плотно посажен в трубчатую часть, при этом торец трубки закрыт биоинертным металлом, а головка самореза, также выполненная из биоинертного металла, имеет упорную резьбу.

Костный стержень изображен на прилагаемых иллюстрациях: на фиг. 1 показан общий вид стержня с сечениями, на фиг. 2 – поперечное сечение монометаллического стержня, на фиг. 3 – поперечное сечение биметаллического стержня. Костный стержень имеет самонарезающую головку с упорной резьбой 1, упорную площадку 2, выполненные из биоинертного металла, и собственно стержень 3 с метрической резьбой в концевом отделе, выполненный в виде трубки 4 из биоинертного металла, в которую плотно посажен пруток 5 из металла, имеющего больший модуль упругости. Торец трубки закрыт бионертным металлом.

Преимущества предлагаемой конструкции подтверждаются математическими расчетами.

Способность стержня выдерживать нагрузку зависит от:
1) свойств материала, из которого он изготовлен и определяется модулем упругости E;
2) геометрической формы, которая характеризуется моментом инерции J, что вытекает из закона Гука [3] при изгибе:

где 1/р – кривизна стержня, М – изгибающий момент.

Обозначим по [4] EJ =С, (б)
где С – жесткость при изгибе.

Изгибающий момент М в каждом конкретном случае – величина постоянная, таким образом, из (а) следует, что для получения меньшей кривизны стержня нужно увеличить жесткость при изгибе. Это возможно достигнуть применив материал, имеющий больший модуль упругости, чем у титана и увеличив момент инерции стержня путем изменения формы поперечного сечения стержня.

В существующий конструкции фиг.2 Jстержня = 0,05 d⁴нар, [5], обозначим Jстержня = Jнар, тогда:
С₁= EтитанаJнар (в)
Для предлагаемой нами конструкции фиг. 3:
С₂= Eтитана(Jнар – Jвн) + EсталиJвн (г)
так как Eтитана = 1,1510⁵ МПа, Eстали = 2,010⁵ МПа, примем Eстали = Eтитана + (д)
с учетом (д) получим:
С₂= Eтитана Jнар – EтитанаJвн Eтитана Jвн + Jвн = EтитанаJнар + Jвн (е)
Таким образом, сравнивая формулы (в) и (е), имеем С₂ > С₁, т. е. применение новой конструкции позволяет получить более жесткий стержень.

Данная конструкция позволяет повысить жесткость стержневых элементов без ухудшения показателя инертности, так как материал имплантата остается прежним, не изменяются и габариты конструкции.

На репозиционно-дистракционном аппарате для лечений повреждений позвоночника стержень применяют следующим образом.

Обнажают остистые отростки поврежденного, а также не менее двух выше- и нижележащих позвонков. Скелетируют остистые отростки и прилежащие к ним дужковые отделы. Выше и ниже уровня повреждения транспедикулярно, справа и слева, вводят стержни, соединяя их кронштейнами со стойками и штангами. Оставляя снаружи концы стержней, стоек и штанг, ткани ушивают. Ежедневными манипуляциями проводят дозированную дистракцию и реклинацию. По восстановлении высоты тела поврежденного позвонка, его реклинации и деторсии, осуществляют фиксацию на срок, применительный к каждому конкретному клиническому случаю.

Источники информации

3. Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. Справочник по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова Думка, 1988 г., стр. 250.

4. Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. Справочник по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова Думка, 1988 г., стр. 261.

5. Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В.Матвеев. Справочник по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова Думка, 1988 г., стр. 58.

Формула изобретения

Костный стержень, состоящий из самонарезающей головки с упорной резьбой и собственно стержня с метрической резьбой в концевом отделе, отличающийся тем, что головка самореза выполнена из биоинертного материала, а собственно стержень выполнен в виде трубки из биоинертного металла, в которую плотно посажен пруток из металла, имеющего больший модуль упругости, при этом торец трубки закрыт биоинертным металлом.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.07.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2003

Извещение опубликовано: 20.04.2003