SU1521493A1

SU1521493A1 - Method and apparatus for treatment of patients who suffered reconstructive operations on bones of the lower limbs

Info

Publication number: SU1521493A1
Application number: SU864123983A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Лощилов; Сергей Игоревич Щукин; Николай Олегович Миланов; Анатолий Александрович Александров; Андрей Григорьевич Воробьев; Сергей Викторович Краснов
Original assignee: МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1989-11-15

Abstract

Изобретение относитс к медицине, в частности к травматологии и ортопедии. Цель изобретени - стимул ци регенерации костной ткани и сокращение сроков лечени больных, перенесших реконструктивные операции на кост х нижних конечностей, путем воздействи на область повреждени импульсным магнитным полем со скважностью 1, с частотой следовани 1 Гц, 5 Гц, 1 Гц в течение 30, 60, 30 мин соответственно при длительности фронта нарастани 30% и фронта спада- 60% амплитуды импульса от общей длительности импульса, равной 1 с, ежедневно, начина с 2-3 сут после операции в течение 12-14 дней. Лечение предлагаемым способом позвол ет восстановить опороспособность оперированной конечности к 3-4 неделе при нарушении целостности костей голени и к 4-5 неделе при нарушении целостности бедренной кости. 1с, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.This invention relates to medicine, in particular to traumatology and orthopedics. The purpose of the invention is to stimulate bone tissue regeneration and shorten the treatment time of patients undergoing reconstructive bone surgery of the lower limbs by acting on the damage area with a pulsed magnetic field with a duty cycle of 1, followed by a frequency of 1 Hz, 5 Hz, 1 Hz for 30, 60, 30 min, respectively, with a rising front duration of 30% and a falling front, 60% of the pulse amplitude of the total pulse duration of 1 s daily, starting from 2-3 days after the operation for 12-14 days. The treatment by the proposed method allows restoring the operability of the operated limb by 3-4 weeks in violation of the integrity of the bones of the leg and 4-5 weeks in violation of the integrity of the femur. 1c, 1c. f-ly, 4 ill.

Description

Изобретение относитс к медицине, в частности к ортопедии и травматологии.This invention relates to medicine, in particular to orthopedics and traumatology.

Целью изобретени вл етс стимул ци регенерации костной ткани и сокращение сроков лечени .The aim of the invention is to stimulate bone tissue regeneration and shorten the treatment time.

Способ по сн ют фиг. 1-4.The method is explained in FIG. 1-4.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

На область повреждени воздействуют переменным магнитным полем от двух пар соленоидов, например 150 мГн и 300 мГн, причем индуктивность одного соленоида в каждой паре в два раза больше индуктивности другого.The damage area is affected by an alternating magnetic field from two pairs of solenoids, for example 150 mH and 300 mH, and the inductance of one solenoid in each pair is twice the inductance of the other.

Соленоиды закрепл ют иа конечность или компрессионно-дистракционном аппарате таким образом, чтобы ось соленоидов совпала с осью кости, и ориентируют так, чтобы плоскость одной пары соленоидов проходила переднюю угловую зону, а плоскость другой была ей перпендикул рна.The solenoids are fixed to the extremity or to the compression-distraction apparatus so that the axis of the solenoids coincides with the axis of the bone, and is oriented so that the plane of one pair of solenoids passes through the front corner zone and the plane of the other is perpendicular to it.

Таким образом, область повреждени находитс в центре электромагнитных полей четырех соленоидов, которые бесконтактно за счет пьезоэффекта создают в костной ткани большой берцовой и бедренной кости электрическое поле, адекватное их опорному периоду шага.Thus, the area of damage is located in the center of the electromagnetic fields of the four solenoids, which contactlessly, due to the piezoelectric effect, create in the bone tissue of the tibia and femur an electric field, adequate to their reference pitch period.

Магнитные пол в парах соленоидов противонаправлены, это приводит к сложению индуцируемых электрических полей и создает в передней угловой и противоположной ей зоне, а также в медициальной и латеральной зонах кости радиаль.чое электрическое поле напр женностью 1,0 мВ/см со скважностью I, частотой следовани импу.чь- сов ПОЛЯ 0,5 ч - 1,0 Гц, 1 ч - 5,0 Гц, 0,5 ч - 1,0 Гц, длительностью фронтов нарастани и спада пол 30 и 60% от общей д. жтель- ности импульса соответственно. Воздействие осуществл ют с 3-4 сут после операции ежедневно в течение 10-12 дней.Magnetic fields in pairs of solenoids are oppositely directed, this leads to the addition of induced electric fields and creates a radial electric field of 1.0 mV / cm in intensity in the anterior corner and opposite zone, as well as in the medial and lateral zones of the bone the following impulses of the FIELD 0.5 h - 1.0 Hz, 1 h - 5.0 Hz, 0.5 h - 1.0 Hz, the length of the rise and fall fronts are 30 and 60% of the total village - impulse, respectively. Exposure is performed from 3-4 days after surgery daily for 10-12 days.

СП ЮJV Yu

СОWITH

OSOS

Временные и частотные режимы индуцированного радиального электрического пол получены расчетным и экспериментальным путем. Наличие пьезоэффекта компактной костной ткани приводит к тому, что при физиологических нагрузках в кости существует определенной вeлJчины и ориентации электрическое поле Е и св занные с ним ионные потоки. Знание внешних силовых факторов, действующих на кость во врем выполнени опорной функции, позвол ет определить характерные электрические пол . Кости нижних конечностей в опорный период щага наход тс под действием осевой сжимающей силы P(t), изгибающих моментов во фронтальной Мфр(1) и сагиттальной Mcar(t) плоскост х, где t - текущее врем шага. Знание геометрических и механических параметров кости позвол ет рассчитать электрические пол опорного периода шага.The time and frequency modes of the induced radial electric field were obtained by calculation and experimentally. The presence of the piezoelectric effect of compact bone tissue leads to the fact that under physiological stress in the bone, there is a certain magnitude and orientation of the electric field E and the ion flux associated with it. Knowledge of external force factors acting on the bone during the execution of the reference function allows determining the characteristic electric fields. The bones of the lower limbs during the reference period of the schag are under the action of axial compressive force P (t), bending moments in the frontal Mfr (1) and sagittal Mcar (t) planes, where t is the current step time. Knowledge of the geometrical and mechanical parameters of the bone makes it possible to calculate the electric field of the reference pitch period.

Адекватность ин.ауцируемого электрического пол , и пол ЕГ, получаемого за счет пьезоэффекта, будет достигнута, если сила тока 1 (t) в системе соленоидов, их индуктивность L и рассто ние от соленоида до кости будут св заны зависимостьюThe adequacy of the inactivated electric field, and the field of the EG obtained by the piezoelectric effect, will be achieved if the current strength 1 (t) in the solenoid system, their inductance L and the distance from solenoid to bone are related

1 (t)-5E.(T)dT, L о1 (t) -5E. (T) dT, L o

где t - текущее врем шага, множитель «2 3 знаменателе учитывает, что в зоне кости поле создаетс каждой парой соленоидов. where t is the current step time, the factor "2 3 denominator takes into account that in the bone zone a field is created by each pair of solenoids.

Анализ изменени формы тока электрического .пол , возникающего при ходьбе за счет пьезоэффекта, показывает, что форма его близка к трапецеидальной, причем врем нарастани и спада тока составл ет 30 и соответственно, от общей длительности им- пульса, равной 1 с (врем опорного периода шага), напр женность пол составл ет 7,0 мВ/с.An analysis of the change in the current shape of the electric field arising when walking due to the piezoelectric effect shows that its shape is close to trapezoidal, with the rise and fall times of the current being 30 and, accordingly, of the total pulse duration equal to 1 s (the time of the reference period step), the field strength is 7.0 mV / s.

При частоте воздействи 1 Гц в 50-70% случаев наблюдалось увеличение амплитуды реосигнала на 10-15%, которое наступало через 20-30 мин и исчезало к 50-60-й минуте воздействи . При частоте воздействи 5 Гц наблюдалось увеличение амплитуды реосигнала конечности на 15-20%, которое наступало через 5-10 мин и заканчивалось к 20-30-й минуте воздействи . При комбинации режимов воздействи 0,5 ч - 1 Гц, 1ч - 5 Гц к 20-30-й минуте наблюдалось увеличение реосигнала на 10-15%, при переходе к режиму 5 Гц это увеличение возрастало до 20-25% и держалось устой- чиво в течение 50-60 мин, после чего происходило уменьшение реосигнала до исходного уровн за 5-10 мин. В случае ее переключени на 80-90-й минуте на частоту 1 Гц уменьшение реосигнала происходило более плавно и длитс 25-30 мин. В случае отклонени временных интервалов и последовательности режимов воздействи более чем на 20-30% от за вл емых клиническийWith a frequency of 1 Hz in 50-70% of cases, an increase in the amplitude of the riosignal was observed by 10-15%, which occurred in 20-30 minutes and disappeared by the 50-60th minute of exposure. With a frequency of exposure of 5 Hz, an increase in the amplitude of the limb's reosignal was observed by 15–20%, which occurred after 5–10 minutes and ended by the 20–30th minute of exposure. With a combination of exposure modes of 0.5 h - 1 Hz, 1 h - 5 Hz, by the 20-30th minute an increase in the resignal signal was observed by 10-15%, while going to the 5 Hz mode, this increase increased to 20-25% and held steady for 50–60 min, after which the riosignal decreased to the initial level in 5–10 min. In the case of switching it to the frequency of 1 Hz at the 80-90th minute, the reduction of the riosignal occurred more smoothly and lasted for 25-30 minutes. In case of deviation of time intervals and a sequence of modes of action by more than 20-30% of the claimed clinical

эффект от воздействи про вл етс менее выраженно.the effect of exposure is less pronounced.

Экспериментальна оценка эффективности стимул ции индуцируемым электрическим полем проводилась на 3 группах животных (крыс): опытной, контрольной и группе животных, содержавшихс в гипокинетических камерах (услови гипокинезии). Животные получали одинаковое питание. Животных опытной группы помещали в гипокинетические камеры, на правую голень надевали систему из 4-х миниатюрных соленоидов, подключаемых к генератору.Experimental evaluation of the effectiveness of stimulation with an induced electric field was carried out on 3 groups of animals (rats): experimental, control, and group of animals contained in hypokinetic chambers (conditions of hypokinesia). Animals received the same food. The animals of the experimental group were placed in hypokinetic chambers, a system of 4 miniature solenoids connected to the generator was put on the right shin.

Установлено, что по сравнению с гипокинетической группой без воздействи гипокинетическа группа с воздействием обладает сопротивлением разрушающей нагрузке на изгиб выше на 21%, а по сравнению с контрольной группой выше на 15%.It has been established that, compared with the hypokinetic group without exposure, the hypokinetic group with exposure has a resistance to breaking load on a bend higher by 21%, and compared with the control group it is 15% higher.

При клинической апробации способа отмечено , что при проведении воздействи у больных в конечности возникало ноющее ощущение, как после интенсивной ходьбы. Применение методики вегетативных тестов показало, что изменени в конечности после воздействи полем и после физической нагрузки (сгибание-разгибание стопы) аналогичны .When clinically testing the method, it was noted that when the patient was exposed to the patient, there was an aching sensation in the limb, like after intensive walking. The application of the vegetative test method showed that changes in the limb after exposure to the field and after exercise (flexion-extension of the foot) are similar.

Пример I. Больной В. Диагноз: вальгус- на деформаци дистального конца правого бедра после перенесенного гематогенного остеомиелита. Произведена операци : надмыщелкова корригирующа остеотоми правого бедра по Репке. Операци сопровождалась массивным повреждением м гких тканей ввиду реконструкции сухожильно- св зочного аппарата. В послеоперационном периоде отмечалась гипереми краев операционной раны, стимул ци в режиме: 30 мин частота I Гц, 1ч - 5 Гц, 0,5 ч - 1 Гц. Проведено 12 сеансов начина со вторых суток. После 2-го сеанса гипереми и отек прощли, рана зажила первично, щвы сн ли на 12-е сутки. На контрольных рентгенограммах, сделанных через 16 и 12 недель, отмечаетс устойчива консолидаци в месте произведенной остеотомии .Example I. Patient V. Diagnosis: valgus - deformity of the distal end of the right thigh after suffering hematogenous osteomyelitis. Produced operation: namyshelkova correcting osteotomy and right hip Repke. The operation was accompanied by massive damage to soft tissues due to the reconstruction of the tendon-ligament apparatus. In the postoperative period, there was a hyperemia of the edges of the wound, stimulation in the mode: 30 min. Frequency I Hz, 1 h - 5 Hz, 0.5 h - 1 Hz. Conducted 12 sessions starting from the second day. After the 2nd session, hyperemia and edema were forgiven, the wound healed initially, the schvieus were removed on the 12th day. On control radiographs taken after 16 and 12 weeks, consolidation at the site of osteotomy was observed.

Пример 2. Больной Р. Диагноз: т желые деформации нижних конечностей на фоне фосфатного диабета. Произведена операци : корригирующа сегментарна остеотоми костей левой голени, фрагменты фиксированы 4-гранным гвоздем. Наружна фиксаци осуществлена циркул рной гипсовой пов зкой. В послеоперационном периоде отмечалс отек, гипереми краев, раны, повышение местной температуры, гемато ма в области послеоперационной раны. На вторые сутки начато воздействие магнитным полем в режиме: 3,0 мин - частота 1 Гц, 1ч - 5 Гц, 3,0 мин - 1 Гц. После 3-го сеанса отек спал, гематома отторглась полностью. На рентгенограммах отмечаетс устойчива консолидаци костей в местах остеотомии через 2,5 и б недель после остеотомии.Example 2. Patient R. Diagnosis: severe deformities of the lower extremities on the background of phosphate diabetes. The operation was carried out: a corrective segmental osteotomy of the bones of the left tibia, the fragments were fixed with a 4-pointed nail. External fixation was performed with a circular plaster cast. In the postoperative period, edema, hyperemia of the edges, wounds, increase in local temperature, hematoma in the postoperative wound area were noted. On the second day, the magnetic field was started in the mode: 3.0 min - frequency 1 Hz, 1 h - 5 Hz, 3.0 min - 1 Hz. After the 3rd session, the edema was asleep, the hematoma was completely rejected. On radiographs, there is a steady consolidation of bones at the sites of osteotomy 2.5 and B weeks after osteotomy.

Предлагаемый способ обеспечивает, у больных, перенесших реконструктивные операции на кост х, профилактику послеоперационных осложнений, в поврежденной конечности, особенно осложненных массивной травматизацией соседних с повреждением м гких тканей, одновременно проводитс лечение гипокинезии мышц поврежденной конечности, что обеспечивает восстановление ее опороспособности и позвол ет проводить нагрузку на нее к 3-4-й неделе при нарушении целостности костей голени и к 4-5-й неделе при нарушении целостности бедренной кости.The proposed method provides, in patients undergoing reconstructive bone surgery, prevention of postoperative complications in the injured limb, especially complicated by massive traumatization of the soft tissues adjacent to the injury, while simultaneously treating the injured limb muscle hypokinesia, which ensures restoration of support and allows load on it by the 3-4th week in violation of the integrity of the bones of the leg and 4-5 weeks in violation of the integrity of the femur.

Устройство предназначено дл реализации способа лечени больных, перенесших реконструктивные операции на кост х нижних конечностей.The device is intended to implement a method of treating patients who have undergone reconstructive surgery on the bones of the lower limbs.

Устройство дл реализации способа сти- мул ции костной ткани опорной конечности индуцируемым низкочастотным электрическим полем состоит из генератора 1 электрического тока, к которому при помощи электрических проводов 2 подключена сие- тема соленоидов 3-6. Система соленоидов состоит из двух пар соленоидов, причем индуктивность одного соленоида 3,4 в каждой паре в два раза больше индуктивности другого соленоида 5,6 и кажда пара соленоидов 3,5 и 4,6 подключена так, чтобы ин-, дуцируемые электрические пол складывались . Введение двух пар соленоидов достаточно , чтобы создать в костной ткани иммобилизированной конечности индуцируемое электрическое поле, близкое по своим параметрам к пьезоэлектрическому полю.A device for implementing the method of stimulation of bone tissue of the supporting limb by an induced low-frequency electric field consists of an electric current generator 1, to which, via electric wires 2, is connected to a subsystem of solenoids 3-6. The solenoid system consists of two pairs of solenoids, the inductance of one solenoid 3.4 in each pair is twice the inductance of the other solenoid 5.6 and each pair of solenoids 3.5 and 4.6 is connected so that the induced electric fields are folded . The introduction of two pairs of solenoids is enough to create in the bone tissue of the immobilized limb an induced electric field that is close in its parameters to the piezoelectric field.

00

5five

5 five

00

5five

возникающему во врем выполнени конечностью опорной функции.arising during the execution of the limb of the support function.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Соленоиды устанавливают на компрес- сионно-дистракционном аппарате в зоне воздействи . Включают блок питани , устанавливают предписанные параметры воздействи и провод т процедуру.Solenoids are mounted on a compression-distraction apparatus in the zone of influence. The power supply is turned on, the prescribed exposure parameters are set, and the procedure is carried out.

Claims

1. A method of treating patients who have undergone reconstructive operations on the bones of the lower extremities, including an impact on the area of the damaged bone with a pulsed magnetic field, characterized in that, in order to stimulate the regeneration of bone tissue and shorten the treatment time, I pulse frequency 1 Hz, 5 Hz, 1 Hz, for 30 min, 60 min, 30 min, respectively, and the rise and fall front lengths of the pulse amplitude are 30 and 60% of the total pulse duration equal to 1 sec. exposure is carried out every day, starting with day 2-3. after surgery for 12-14 days.

2. A device for treating patients who have undergone reconstructive surgery on the bones of the lower extremities, containing a pulse generator and an emitter mounted on a compression-distraction apparatus, characterized in that, in order to improve the adequacy, the inductor is made in the form of two pairs of orthogonal solenoids included opposite, with inductance values in each pair, satisfying the 2: 1 ratio.

f /.

Step direction

0.61, Q

tic

Phi.