система управления чрескостным аппаратом

область техники

изобретение относится к области медицины, в частности травматологии и ортопедии и может быть использовано в аппаратах внешней фиксации для осуществления поперечной репозиции, ротации фрагментов кости и удлинения конечности.

предшествующий уровень

известно компрессионно-дистракционное устройство, содержащее опоры в виде соосно установленных наружного и внутреннего колец, причём наружное кольцо снабжено передаточным элементом, выполненным в виде шестерни съёмной рукоятки, а внутреннее кольцо снабжено исполнительным звеном, выполненным в виде зубчатого венца, связанным с передаточным элементом (а. с, JVsI 132934, ссср, опубл. 07.01.1985, бюл. ш).

однако известное устройство характеризуется высокой сложностью монтажа, предназначено для ручного управления и не обеспечивает возможности осуществления автоматизированных, мелкодробных режимов дистракции, ротации и поперечного перемещения.

известен аппарат для репозиции и фиксации костных отломков, содержащий опоры, выполненные в виде скоб, механизм передачи движения, выполненный в виде поршневого репонирующего устройства, состоящего из пар цилиндров, поршней и винтов, расположенных перпендикулярно друг другу (а. с. JSг2517196, ссср, опубл. 25.09.1977, бюл. Jч235).

однако известный аппарат не обеспечивает возможность осуществления автоматизированного управления относительным положением отломков, характеризуется высокой сложностью дозирования величин обеспечиваемых воздействий.

известен чрескостный аппарат, содержащий опоры со спицами, соединённые между собой автоматическими дистракционными узлами,

каждый из которых включает в себ: 2 тор редуктор, связанный с блоком управления и ходовой винт с гайкой (свидетельство ж30073, рф, опубл. 20.06.2003, бюл. 17).

однако известный аппарат предназначен для осуществления

5 дистракционных перемещений и не способен обеспечить создание ротационных и поперечных перемещений управляемых отломков, а конструкция его дистракционных узлов не отвечает возможности ручного управления.

раскрытие изобретения

10 задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности одновременного, либо раздельного осуществления пространственных перемещений костных фрагментов, как в ручном, так и в автоматическом режимах управления аппаратом.

поставленная задача достигается тем, что система управления

15 чрескостным аппаратом содержит, по меньшей мере, один механизм передачи движения с элементами крепления к чрескостному аппарату, выполненный в виде размещённой в корпусе, как минимум, одной червячной пары и снабжённый, как минимум, одним электроприводом, электрически связанным с блоком управления и включающим мотор-редуктор и оптопару

M с перфорированным диском, установленным на валу мотор-редуктора,- причём на валу червяка выполнена шестигранная головка размером "под ключ" для соединения с внутренним шестигранником, образованным на ступице перфорированного диска, а червячное колесо оснащено передаточным элементом, связанным с исполнительным звеном, кроме того,

25 каждый электропривод оснащён монтажным пазом с фиксатором.

причём, для обеспечения возможности осуществления ротационного перемещения передаточный элемент, по крайней мере, одного из механизмов передачи движения выполнен в виде цилиндрической шестерни, а

исполнительное звено - в виде сегмента кольца с наружным зубчатым венцом и образуют узел ротационного перемещения.

в целях осуществления поступательного перемещения передаточный элемент, по крайней мере, одной 3 механизмов передачи движения выполнен в виде осевого резьбового отверстия, а исполнительное звено — в виде резьбового стержня.

кроме того, для придания универсальности элементам крепления к чрескостному аппарату корпус, по крайней мере, одного из механизмов передачи движения оснащён полым цилиндрическим фланцем, выполненным соосно с исполнительным звеном, образуя дистракционный узел.

в то время как, для обеспечения поперечных перемещений корпус, по крайней мере, одного из механизмов передачи движения оснащён направляющим пазом и содержит две червячные пары, оси вращения колёс которых расположены перекрёстно, под углом 90° друг к другу, причём, один из элементов крепления к чрескостному аппарату выполнен в виде скобы, соединённой с крепёжной планкой с возможностью относительного перемещения, при этом скоба соединена с концами одного ^' из исполнительных звеньев и взаимодействует с направляющим пазом, выполненным на корпусе, а другой элемент крепления выполнен в виде кронштейнов, установленных на концах другого исполнительного звена, что в совокупности образует узел поперечного перемещения.

изобретение иллюстрируют эскизами, представленными: фиг. 1 - схема системы управления чрескостным аппаратом; фиг. 2 - общий вид с разрезом дистракционного узла; фиг. 3 — разрез по A-A дистракционного узла согласно изобретения, то же, что и на фиг. 2, электропривод отсоединён; фиг. 4 - общий вид с разрезом ротационного узла, электропривод отсоединён; фиг. 5 - разрез по A-A ротационного узла, то же, что и на фиг. 4;

фиг. 6 - общий вид с разрезом узла поперечного перемещения, электроприводы отсоединены; фиг. 7 - вид в узла поперечного перемещения, согласно изобретения, то же, что и на фиг. 6; фиг. 8 - вид б узла поперечного перемещения то же, что и на фиг. 6; фиг. 9 - разрез по A-A узла поперечного перемещения то же, что и на фиг. 8; фиг. 10 - общий вид с разрезом электропривода; фиг. 11 - разрез по A-A электропривода, согласно изобретения, то же, что и на фиг. 10. лучшие варианты осуществления изобретения

система управления чрескостным аппаратом (фиг.l) содержит дистракционные узлы, ротационные узлы и узлы поперечного перемещения, связанные с блоком управления. пр: 4 [, наличие и количество отдельных видов узлов и собственно блока управления обусловлено лечебной задачей, а так же назначением и конкретной компоновкой используемого чрескостного аппарата.

дистракционный узел (фиг. 2, фиг. 3) состоит из электропривода 1, корпуса 2 с размещённой в нём кинематической цепью, включающей червяк

3, оснащённый шестигранной головкой 4, предназначенной для передачи крутящего момента от привода 1, червячное колесо 5, оснащённое осевым резьбовым отверстием, и соединённый с ним резьбовой стержень 6. причём, корпус узла снабжён полым цилиндрическим фланцем 7, предназначенным для крепления к гильзе чрескостного аппарата 8.

ротационный узел (фиг. 4, фиг. 5) состоит из электропривода 1, корпуса 9 с размещённой в нём кинематической цепью, включающей червяк

3, оснащённый шестигранной головкой 4, предназначенной для передачи крутящего момента от привода 1, червячное колесо 10, оснащённое

цилиндрической шестерней 11, и входящей в зацепление с наружным зубчатым венцом сегмента кольца 12.

узел поперечного перемещения (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9) состоит из пары электроприводов I ₃ корпуса 13 с размещёнными в нём двумя кинематическими цепями, каждая из которых включает червяк 3, оснащённый шестигранной головкой 4, предназначенной для передачи крутящего момента от привода 1, червячное колесо 14, оснащённое осевым резьбовым отверстием, и соединённый с ним резьбовой стержень 15, 16. оси резьбовых отверстий червячных колёс 14 расположены в корпусе 13 узла перекрёстно, под углом 90°. концы резьбового стержня 15 соединены со скобой 17, на которой установлена крепёжная планка 18 посредством рефления 19, паза 20 и резьбового соединения 21. на концах резьбового стержня 16 установлены крепёжные кронштейны 22. корпус 13 содержит фигурный, паз 23, связанный со скобой 17 с возможностью относительного перемещения.

при этом, электропривод (фиг. 10, фиг. 11) каждого из узлов состоит из мотор-редуктора 24 и оптопары 5 с перфорированным диском 26, установленным на валу мотор-редуктора 24. корпус электропривода содержит монтажный паз 27. изобретение используется следующим образом.

на этапе планирования оперативного вмешательства на основании сформулированной лечебной задачи с учётом конкретного вида и компоновки чрескостного аппарата определяют вид и количество используемых узлов системы управления чрескостным аппаратом, а так же схему их монтажа.

после наложения опорных элементов используемого чрескостного аппарата производят монтаж выбранных узлов системы.

в случае ручного управления системой в соответствии с требуемыми темпами управления каждого из используемых узлов производится их регулирование посредством вращения шестигранников 4 соответствующих узлов системы. при этом, регулирование дистракционного узла приводит к поступательному перемещению резьбового стержня 6, соединённого посредством передачи винт-гайка с колесом червячной пары 5; регулирование ротационного узла приводит к повороту сегмента кольца 12, соединённого посредством наружного зубчатого венца с шестерней 11, выполненной на колесе 10 червячной пары; регулирование узла поперечного перемещения приводит к одновременному или независимому поступательному перемещению каждого из резьбовых стержней 15, 16, соединённых посредством передач винт-гайка с колесами червячных пар 14;

в случае автоматизированного управления системой электропривод 1 каждого из используемых узлов подключают к блоку управления. с помощью последнего задают периодичность включения мотор-редуктора.

поступающий электрический сигнал от блока управления включает мотор-редуктор 24, передающий вращение на червяк 3 кинематической цепи соответствующего узла. посредством вращения червячного колеса (5, 10, 14) в случае использования дистракционного узла происходит поступательное перемещение резьбового стержня 6; в случае использования ротационного узла происходит поворот сегмента кольца 12; в случае использования узла поперечного перемещения происходит одновременное или независимое поступательное перемещение каждого из резьбовых стержней 15, 16. в момент прохождения светового луча оптопары 25 через отверстие вращающегося перфорированного диска 26 подается электрический сигнал блоку управления на отключение мотор-редуктора 24. .

последующее включение мотор-редуктора 24 осуществляется через заданный промежуток времени в зависимости от выбранного темпа дистракции.

промышленная применимость использование изобретения расширяет функциональные возможности чрескостных аппаратов, повышает точность управления положением костных фрагментов, упрощает проведение требуемых при этом манипуляций и позволяет осуществлять их одновременно в автоматическом режиме.