RU2109490C1

RU2109490C1 - Device for treating bone tissue

Info

Publication number: RU2109490C1
Application number: RU95121062A
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Данилов; Р.Е. Житницкий
Original assignee: Государственное учреждение Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии ВСНЦ СО РАМН
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has tubular hollow casing 1 designed as one-piece spring with holes 10 for ropes 6 on each coil. Cylindrical bushing 4 with holes 5 for ropes 6 and hollow handle 3 are rigidly fixed on the opposite ends of the spring. Flexible shaft 7 having cutting member 8 like mill on one end and adapter 20 for making connection to driving mechanism are mounted inside casing 1. The driving mechanism is inside hollow handle 3 having block 2 for controlling operation of ropes 6 passed through cylindrical bushing 4, and holes in coils of hollow spring-shaped casing 1. Free ends of the ropes pass through the tension system and fastening members 11 in control unit 2. Using adjustment bushings 19 results in bending tubular hollow casing 1 with cutting member 8 and in increasing diameter of sphere to be treated. Tubular hollow casing 1 designed as one-piece spring allows its stiffness to be controlled. EFFECT: enhanced effectiveness of sanative treatment of inraosseous cavities; effective bone processing from inside under minimum access requirements. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и может быть использовано для санации внутрикостных полостей, а также резекции костной ткни изнутри из минимального операционного доступа. The invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, and can be used for sanitation of intraosseous cavities, as well as resection of bone tissue from the inside from minimal surgical access.

Известен гибкий бор для формирования отверстий в костно-мозговом канале, имеющий стержень в форме единого гибкого монолитного элемента. Для использования удлиненного проводящего элемента стержень может быть высверлен на продольной оси по всей длине. Режущая головка и переходник для соединения стержня с движущим механизмом находится на противоположных концах стержня. Дополнительно режущая головка и адаптер могут быть высверлены по центру. Known flexible boron for forming holes in the bone marrow canal, having a rod in the form of a single flexible monolithic element. To use the elongated conductive element, the rod can be drilled on the longitudinal axis along the entire length. The cutting head and adapter for connecting the rod to the moving mechanism is located at opposite ends of the rod. Additionally, the cutting head and adapter can be drilled in the center.

Боры такого типа используют для увеличения костномозгового канала в длинных костях при подготовке к введению фиксационных устройство, интрамедулярных остеотомий, стимуляции роста кости, введения пробки для предотвращения сдвига цемента. (1)
Наиболее близким к предлагаемому устройству является трубка для эндоскопии, содержащая гибкие элементы в виде отрезков цилиндрической пружины. Отрезки имеют одинаковую длину, выполнены из одного материала и соединены между собой посредством переходных втулок, при этом соседние отрезки имеют противоположное направление навивки. В переходных втулках выполнены отверстия во взаимоперпендикулярных плоскостях. Пары управляющих тросов закреплены в кольцо на одном конце трубки, пропущены через отверстия переходных втулок и кольца на другом конце трубки. В кольце закреплены торцы оплеток Боудена и пары управляющих тросов проходят через эти оплетки к тягам механизмов управления, с помощью которого перемещают один из управляющих тросов на необходимую величину. Это перемещение вызывает одностороннюю деформацию отрезков пружин, что обеспечивает равномерный изгиб всей трубки в направлении натяжения троса. Для изгиба в других направлениях перемещают три других троса (2).This type of burs is used to increase the medullary canal in long bones in preparation for the introduction of a fixation device, intramedullary osteotomy, stimulation of bone growth, and the introduction of a cork to prevent cement shear. (1)
Closest to the proposed device is a tube for endoscopy, containing flexible elements in the form of segments of a coil spring. The segments have the same length, are made of the same material and are interconnected by means of adapter sleeves, while adjacent segments have the opposite direction of winding. Holes in mutually perpendicular planes are made in the adapter sleeves. Pairs of control cables are fixed in a ring at one end of the tube, passed through the holes of the adapter sleeves and rings at the other end of the tube. The ends of the Bowden braids are fixed in the ring and the pairs of control cables pass through these braids to the control mechanism rods, with which one of the control cables is moved to the required size. This movement causes one-sided deformation of the spring segments, which ensures uniform bending of the entire tube in the direction of cable tension. For bending in other directions, three other cables (2) are moved.

Однако известные конструкции обладают существенными недостатками:
1. Не обеспечивается достаточная жесткость трубчатого корпуса, что делает невозможным целенаправленное проведение режущей части по костно-мозговому каналу, особенно при его деформации и облитерации или в другие труднодоступные места из малого хирургического доступа.However, the known designs have significant disadvantages:
1. Sufficient rigidity of the tubular body is not ensured, which makes it impossible to purposefully conduct the cutting part along the bone marrow canal, especially when it is deformed and obliterated or to other inaccessible places from small surgical access.

2. Отсутствует возможность изгиба трубчатого корпуса в заданном месте под определенным углом при неизменной конфигурации других участков корпуса. 2. There is no possibility of bending the tubular body in a given place at a certain angle with the same configuration of other sections of the body.

Исходя из существующего уровня техники и устранения указанных недостатков известных устройств была поставлена задача:
- создание гибкого управляемого инструмента, изменяющего конфигурацию на заданном уровне и на заданный угол вместе с режущей частью для санации внутрикостных полостей, резекции костей изнутри из минимального операционного доступа.Based on the current level of technology and to eliminate these disadvantages of the known devices, the task was set:
- the creation of a flexible controlled tool that changes the configuration at a given level and at a given angle, together with the cutting part for the rehabilitation of intraosseous cavities, resection of bones from the inside from minimal surgical access.

Поставленная задача решена следующим образом. В устройство для обработки внутрикостной полости, содержащее полый трубчатый корпус в виде пружины с втулками, тросы и блок управления тросами введены новые отличительные признаки, а именно: трубчатый полый корпус выполнен в виде цельной пружины с отверстиями под тросы в каждом витке, на противоположных концах пружины жестко укреплены цилиндрическая втулка с отверстиями под тросы и полая рукоятка. Внутри корпуса размещен гибкий вал, имеющий на одном конце режущий элемент, например, фрезу, а на другом переходник для соединения с движущим механизмом. Движущий механизм размещен внутри полой рукоятки, на которой размещен блок управления тросами, пропущенными через цилиндрическую втулку и отверстия в витках пружинного полого корпуса, а свободные концы троса проходят через систему натяжения и крепежные элементы в блоке управления. При этом витки пружины полого трубчатого корпуса имеют направление противоположное направлению вращения режущего элемента. Регулировочные втулки выполнены съемными, имеют коническую форму и размещены между витками пружины полого трубчатого корпуса. А блок управления тросами содержит измерительную шкалу и индикатор. The problem is solved as follows. In the device for processing the intraosseous cavity, containing a hollow tubular body in the form of a spring with bushings, cables and a cable control unit, new distinctive features are introduced, namely: the tubular hollow body is made in the form of a single spring with holes for cables in each coil, at opposite ends of the spring a cylindrical sleeve with holes for cables and a hollow handle is rigidly fixed. A flexible shaft is placed inside the housing, having a cutting element at one end, for example, a milling cutter, and an adapter on the other for connection with a moving mechanism. The moving mechanism is placed inside the hollow handle, on which the control unit for the cables passed through the cylindrical sleeve and the holes in the turns of the spring hollow body is placed, and the free ends of the cable pass through the tension system and fasteners in the control unit. In this case, the spring coils of the hollow tubular body have a direction opposite to the direction of rotation of the cutting element. The adjustment sleeves are removable, conical in shape and placed between the coils of the spring of the hollow tubular body. And the cable control unit contains a measuring scale and an indicator.

Обоснование существенности отличительных признаков устройства. Justification of the materiality of the distinctive features of the device.

Выполнение трубчатого полого корпуса в виде цельной пружины с отверстиями под тросы в каждом витке позволяет регулировать его жесткость за счет упругости пружины и силы натяжения управляющих тросов, а также разметить внутри его гибкий вал, передающий усилие от движущегося механизма (электродрель) на режущую часть (фреза). The implementation of a tubular hollow body in the form of a solid spring with holes for cables in each coil allows you to adjust its stiffness due to the spring elasticity and the tension of the control cables, as well as mark its flexible shaft inside, which transfers the force from the moving mechanism (electric drill) to the cutting part (milling cutter )

Размещение внутри полого трубчатого корпуса гибкого вала, имеющего на одном конце режущий элемент, например, фрезу, а на другом переходник для соединения с движущим механизмом позволяет при изменении конфигурации полого трубчатого корпуса и отклонении его от продольной оси отклонять на этот же угол и в том же направлении и режущую часть, увеличивая тем самым диаметр обрабатываемой сферы. Placing a flexible shaft inside the hollow tubular housing with a cutting element, for example, a milling cutter, at one end, and an adapter for connecting to the moving mechanism on the other side, it is possible to deflect it by the same angle when changing the configuration of the hollow tubular housing and deviating it from the longitudinal axis direction and the cutting part, thereby increasing the diameter of the processed sphere.

Витки пружины полого трубчатого корпуса имеют направление противоположное направлению вращения режущего элемента, что необходимо для устранения ротационной деформации полого трубчатого корпуса при работе всего устройства. The coils of the spring of the hollow tubular body have a direction opposite to the direction of rotation of the cutting element, which is necessary to eliminate the rotational deformation of the hollow tubular body during operation of the entire device.

Выполнение регулировочных втулок съемными, конической формы и размещение между витками пружины полого трубчатого корпуса позволяет несколько отдалить витки пружины полого трубчатого корпуса и тем самым создать в этом участке "слабое место", в котором при натяжении управляющих тросов происходит изгиб полого трубчатого корпуса в сторону наибольшего натяжения тросов и уменьшения толщины клиновидной регулировочной втулки. Making the adjusting sleeves removable, conical in shape and placing the hollow tubular casing between the spring coils makes it possible to slightly move the spring coils of the hollow tubular casing and thereby create a "weak spot" in this section where the hollow tubular casing bends towards the highest tension when the control cables are tensioned cables and reducing the thickness of the wedge-shaped adjusting sleeve.

Размещение блока управления тросами на рукоятке, а также оснащение его измерительной шкалой и индикатором позволяет изменять силу их натяжения и соответственно отклонение режущей части от продольной оси при ее нахождении внутри кости. По величине отклонения индикатора по измерительной шкале можно косвенно судить о направлении и величине отклонения режущей части от продольной оси всего устройства. Placing the cable control unit on the handle, as well as equipping it with a measuring scale and an indicator, allows you to change the force of their tension and, accordingly, the deviation of the cutting part from the longitudinal axis when it is inside the bone. By the magnitude of the deviation of the indicator on the measuring scale, you can indirectly judge the direction and magnitude of the deviation of the cutting part from the longitudinal axis of the entire device.

Проведение тросов через отверстия в цилиндрической втулке, затем отверстия в витках пружинного полого корпуса и фиксация их концов в системе натяжения и крепежных элементах обеспечивает с одной стороны регулируемую жесткость полого пружинного корпуса, делает его более устойчивым к ротационным деформациям, а с другой стороны позволяет изменять конфигурацию полого пружинного корпуса за счет большого натяжения одной из пар тросов. Passing the cables through the holes in the cylindrical sleeve, then the holes in the turns of the spring hollow body and fixing their ends in the tensioning system and fasteners provides on the one hand the adjustable stiffness of the hollow spring body, makes it more resistant to rotational deformations, and on the other hand allows you to change the configuration hollow spring housing due to the high tension of one of the pairs of cables.

Проведенные патентные исследования по подклассам AG1B 17/16, 17/56 и анализ научно-медицинской информации, отражающий существующий уровень реконструктивных вмешательств, связанных с обработкой внутрикостных полостей, показали отсутствие идентичных инструментов. Таким образом, предлагаемое устройство для обработки костной ткани является новым. Patent studies on subclasses AG1B 17/16, 17/56 and analysis of scientific and medical information, reflecting the current level of reconstructive interventions associated with the treatment of intraosseous cavities, showed the absence of identical tools. Thus, the proposed device for processing bone tissue is new.

Взаимосвязь и взаимодействие конструктивных элементов предлагаемого устройства обеспечивают достижение нового технического и медицинского результата в решении поставленной задачи, а именно; создание гибкого управляемого инструменте, изменяющего конфигурацию на заданном уровне и на заданный угол вместе с режущей частью для санации внутрикостных полостей, резекции костей изнутри из минимального операционного доступа. The interconnection and interaction of the structural elements of the proposed device ensure the achievement of a new technical and medical result in solving the problem, namely; the creation of a flexible controlled instrument that changes the configuration at a given level and at a given angle, together with the cutting part for the rehabilitation of intraosseous cavities, resection of bones from the inside from minimal surgical access.

Таким образом, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень. Thus, the proposed technical solution has an inventive step.

Предлагаемое устройство для обработки костной ткани является промышленно применимым в области практического здравоохранения, так как может изготавливаться серийно и использоваться в травматологии и ортопедии для санации внутрикостных полостей и образований при минимальном доступе. The proposed device for processing bone tissue is industrially applicable in the field of practical health care, as it can be mass-produced and used in traumatology and orthopedics for the rehabilitation of intraosseous cavities and formations with minimal access.

На фиг. 1 показан вид устройства; на фиг. 2 - режущая часть устройства; на фиг. 3 - поперечный срез одного витка пружинного кожуха блока управления; на фиг. 4 - регулировочная втулка а) вид сверху; б) вид сбоку. In FIG. 1 shows a view of a device; in FIG. 2 - the cutting part of the device; in FIG. 3 - cross section of one turn of the spring casing of the control unit; in FIG. 4 - adjusting sleeve a) top view; b) side view.

Устройство состоит из полого трубчатого корпуса 1, выполненного в виде цельной пружины и блока управления 2. На противоположных концах пружины жестко укреплены полая рукоятка 3, укрепляемая, например, на электродрели и цилиндрическая втулка 4, имеющая внутри подшипник скольжения (на чертеже не показан) и отверстия 5, выполненные в одной плоскости под управляющие тросы 6. Внутри полого трубчатого корпуса 1 расположен гибкий вал 7, имеющий на одной конце неподвижно закрепленный режущий элемент 8, например, фрезу, а на другом конце - переходник 20 для соединения с движущим механизмом. При этом движущий механизм размещен внутри полой рукоятки 3. Фреза может иметь различное количество режущих кромок. Гибкий вал 7 может иметь различную длину и диаметр и может быть изготовлен, например из полимерных материалов или металла (трос, ленточная пружина). Направление витков пружины полого трубчатого корпуса 1 противоположно направлению вращения режущего элемента 8. В каждом витке 9 пружины полого трубчатого корпуса 1 выполнены отверстия 10 для проведения пар управляющих тросов 6. Управляющие тросы 6 проходят через отверстия 5 в цилиндрической втулке 4, отверстия 10 в витках 9 пружинного полого корпуса 1 и закреплены в крепежных элементах 11 блока управления 2. Блок управления 2 тросами размещен на полой рукоятке 3 и имеет систему натяжения тросов 12, состоящую из штока 13 резьбой, на одном конце которого расположен крепежный элемент 11, а на другом конце - фиксирующая гайка 14, закрепленная в "трещотке" 5. На корпусе полой рукоятке 3 выполнена измерительная шкала 16 и установлен индикатор 17 со стрелкой 18. Устройство укомплектовано съемными регулировочными втулками 19, имеющими клиновидную форму и размещенными между витками 9 пружины полого трубчатого корпуса 1. The device consists of a hollow tubular housing 1, made in the form of a solid spring and a control unit 2. At the opposite ends of the spring, the hollow handle 3 is rigidly fixed, fastened, for example, by an electric drill and a cylindrical sleeve 4 having a sliding bearing inside (not shown) and holes 5, made in one plane under the control cables 6. Inside the hollow tubular housing 1 is a flexible shaft 7 having at one end a fixed cutting element 8, for example, a cutter, and at the other end an adapter 20 d I connect to the driving mechanism. In this case, the driving mechanism is placed inside the hollow handle 3. The cutter may have a different number of cutting edges. The flexible shaft 7 can have different lengths and diameters and can be made, for example, from polymeric materials or metal (cable, tape spring). The direction of the coils of the spring of the hollow tubular body 1 is opposite to the direction of rotation of the cutting element 8. In each coil 9 of the spring of the hollow tubular body 1, holes 10 are made for conducting pairs of control cables 6. The control cables 6 pass through holes 5 in the cylindrical sleeve 4, holes 10 in the turns 9 spring hollow body 1 and are fixed in the fastening elements 11 of the control unit 2. The control unit 2 of the cables is placed on the hollow handle 3 and has a cable tension system 12, consisting of a rod 13 with a thread, at one end of which the mounting element 11 is located, and on the other end there is a fixing nut 14 fixed in a “ratchet” 5. A measuring scale 16 is made on the body of the hollow handle 3 and an indicator 17 with an arrow 18 is installed. The device is equipped with removable adjusting sleeves 19 having a wedge-shaped and placed between the coils 9 of the spring of the hollow tubular body 1.

Устройство используют следующим образом. The device is used as follows.

Полую рукоятку 3 закрепляют на корпусе электродрели, переходник 20 закрепляется в головке электродрели и передает вращательное движение через гибкий вал 7, проходящий внутри полого трубчатого корпуса 1 режущему элементу 8. The hollow handle 3 is fixed on the electric drill body, the adapter 20 is fixed in the electric drill head and transmits rotational motion through the flexible shaft 7 passing inside the hollow tubular body 1 to the cutting element 8.

Устройство вводят, например в костно-мозговой канал длинной кости или в плоскую кость через краевой дефект, если таковой имеется. Если размеры краевого дефекта малы, то его расширяют до необходимых обходных размеров для введения инструмента. В случае отсутствия краевого дефекта в кости, доступ осуществляют с формированием кожно-фасциально-мышечно-костного лоскута минимальных размеров достаточных для введения устройства внутрь кости. Формирование лоскута осуществляют в доступных местах с целью топографо-анатомических образований оперируемого сегмента. Перемещение фиксирующей гайки 14 с помощью трещетки 15 по резьбе штока 13 вызывает его перемещение вдоль продольной оси всего устройства, а следовательно, и натяжение или расслабление пар управляющих тросов 6. Их свободные концы жестко закреплены в крепежных элементах 11 системы натяжения тросов 12. Между витками 9 пружины полого трубчатого корпуса 1 в плоскости прохождения пар управляющих тросов 6 помещают одну или несколько регулировочных втулок 13. Их количество зависит от объема предлагаемой резекции костной ткани, диаметра костномозгового канала или внутрикостной полости, определяемых рентгенологически, а также от предполагаемого направления резекции костной ткани /например, при облитерации костномозгового канала/. The device is introduced, for example, into the bone marrow canal of a long bone or into a flat bone through an edge defect, if any. If the size of the edge defect is small, then it is expanded to the necessary bypass dimensions for the introduction of the tool. In the absence of a marginal defect in the bone, access is performed with the formation of a skin-fascial-muscular-bone-bone flap of minimum size sufficient to introduce the device into the bone. The flap formation is carried out in accessible places with the aim of topographic and anatomical formations of the operated segment. The movement of the fixing nut 14 with a ratchet 15 along the thread of the rod 13 causes it to move along the longitudinal axis of the entire device, and consequently, the tension or relaxation of the pairs of control cables 6. Their free ends are rigidly fixed in the fastening elements 11 of the cable tension system 12. Between the turns 9 the springs of the hollow tubular body 1 in the plane of passage of the pairs of control cables 6 place one or more adjustment sleeves 13. Their number depends on the volume of the proposed resection of bone tissue, the diameter of the medullary bone marrow intraosseous channel or cavity defined by X-ray and the intended direction of resection of bone / eg when obliteration medullary canal /.

Использование регулировочных втулок 19 приводит к тому, что при натяжении пар управляющих тросов 6 в системе натяжения 12 и сближения витков пружины 9 полого трубчатого корпуса 1 в области регулировочной втулки 19 создается "слабое место" за счет некоторого отдаления витков пружины 9. При этом происходит изгиб полого трубчатого корпуса в области регулировочной втулки 19 в сторону уменьшение ее толщины, а, следовательно, и отклонение цилиндрической втулки 4 с режущим элементом 8 от продольной оси всего устройства в том же направлении. The use of adjusting sleeves 19 leads to the fact that when the pairs of control cables 6 are tensioned in the tension system 12 and the coils of the spring 9 approach the hollow tubular body 1, a "weak spot" is created in the region of the adjusting sleeve 19 due to a certain distance of the coils of the spring 9. This causes a bend hollow tubular body in the area of the adjusting sleeve 19 to the side, reducing its thickness, and, consequently, the deviation of the cylindrical sleeve 4 with the cutting element 8 from the longitudinal axis of the entire device in the same direction.

Чем ближе к режущей части расположены регулировочные втулки 19 и чем меньше их количество, тем меньше угол отклонения режущего элемента от продольной оси 8, а, следовательно, и радиус обрабатываемой сферы. При необходимости обработки всей окружности всю систему поворачивают вокруг ее продольной оси при отклоненной от нее режущей части на определенной угол. Величина этого угла определяет диаметр обрабатываемой сферической поверхности. The closer the adjusting bushings 19 are located to the cutting part and the smaller their number, the smaller the angle of deviation of the cutting element from the longitudinal axis 8, and, consequently, the radius of the machined sphere. If it is necessary to process the entire circumference, the entire system is rotated around its longitudinal axis with the cutting part deviated from it by a certain angle. The value of this angle determines the diameter of the processed spherical surface.

Устройство может иметь различный диаметр и длину в зависимости от предназначения и применяться для различных операций в остеологии. Устройство легко разбивается и стерилизуется. Для этого достаточно расслабить пары управляющих тросов 6 в крепежных элементах 11. Под действием упругости пружины полого трубчатого корпуса 1 ее витки 9 расходятся, облегчая обработку и стерилизацию устройства. Режущий элемент 8 свободно вынимается из блока управления, обрабатывается и стерилизуется отдельно. The device can have a different diameter and length depending on the purpose and can be used for various operations in osteology. The device is easily broken and sterilized. To do this, it is enough to relax the pairs of control cables 6 in the fasteners 11. Under the action of the spring elasticity of the hollow tubular body 1, its coils 9 diverge, facilitating the processing and sterilization of the device. The cutting element 8 is freely removable from the control unit, processed and sterilized separately.

Таким образом, предлагаемое устройство для обработки костной ткани в отличии от известных устройств позволяет произвести санацию внутрикостных полостей, резекцию и обработку костной ткани /даже склерозированных/ изнутри из минимального операционного доступа за счет создания гибкого управляемого инструмента, изменяющего конфигурацию на заданном уровне и на заданный угол вместе с режущей частью. Thus, the proposed device for processing bone tissue, in contrast to the known devices, allows the rehabilitation of intraosseous cavities, resection and processing of bone tissue (even sclerosed) from the inside with minimal surgical access by creating a flexible controlled tool that changes the configuration at a given level and angle together with the cutting part.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 993924, кл. A 31 B 17/16, 1983.Sources of information
1. USSR author's certificate N 993924, cl. A 31 B 17/16, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР N 871786, кл. A 61 B 1/00, 1981. 2. USSR author's certificate N 871786, cl. A 61 B 1/00, 1981.

Claims

1. A device for processing bone tissue, containing a hollow tubular body in the form of a spring with bushings, cables and a cable control unit, characterized in that the tubular hollow body is made in the form of a single spring with holes for cables in each coil, at the opposite ends of the spring are rigidly fixed a cylindrical sleeve with holes for cables and a hollow handle, and inside the housing there is a flexible shaft having a cutting element at one end, such as a milling cutter, and an adapter for connecting to a moving mechanism at the other, while the moving mechanism anizm disposed inside the hollow handle, on which is placed a control unit by cables passed through the cylindrical sleeve and the holes in the coils of the spring the hollow body, and the free ends of cables pass through the tension system and fixing elements in the control unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the direction of the turns of the spring of the hollow tubular body has a direction opposite to the direction of rotation of the cutting element.

3. The device according to claim 1, characterized in that the adjusting bushings are tapered and placed between the spring coils of the hollow tubular body.

4. The device according to claim 4, characterized in that the adjusting bushings are removable.

5. The device according to claim 1, characterized in that the cable control unit comprises a measuring scale and an indicator.