RU2763643C1 - Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use - Google Patents

Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use Download PDF

Info

Publication number
RU2763643C1
RU2763643C1 RU2021111198A RU2021111198A RU2763643C1 RU 2763643 C1 RU2763643 C1 RU 2763643C1 RU 2021111198 A RU2021111198 A RU 2021111198A RU 2021111198 A RU2021111198 A RU 2021111198A RU 2763643 C1 RU2763643 C1 RU 2763643C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
model
patient
hexapod
thigh
limb
Prior art date
Application number
RU2021111198A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Николаевич Соломин
Сайгидула Абдурахманович Рохоев
Дмитрий Георгиевич Наконечный
Мария Юрьевна Судякова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2021111198A priority Critical patent/RU2763643C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763643C1 publication Critical patent/RU2763643C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30Anatomical models
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30Anatomical models
    • G09B23/32Anatomical models with moving parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: artificial limb model includes models of the femur and tibia, pivotally connected to form a model of the knee joint. The limb model additionally includes a femoral soft tissue model and a tibial soft tissue model located on the corresponding femoral and tibial bone models, each of which is divided into eight levels, according to the method for unified designation of transosseous osteosynthesis. The model has individual parameters of the patient’s limb, including at least the length of the thigh and lower leg, as well as the circumference of the thigh and lower leg in at least three parts for each. A method for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements with knee joint contractures, carried out on the above model by means of an orthopedic hexapod, including a set of static modules, mobile modules, telescopic racks and transosseous elements. The method includes the following steps: determining the individual parameters of the patient’s limb, including at least the length of the thigh and lower leg, as well as the circumference of the thigh and lower leg in at least three parts for each; according to the obtained individual parameters of the patient’s limb, an artificial model of the patient’s limb is made or selected, previously made above, corresponding in size; eight levels are identified for the thigh segment and the lower leg segment on the artificial limb model of the patient according to the method of unified designation of transosseous osteosynthesis; in the proximal segment of the thigh segment, at levels I-II, and on the distal segment of the lower leg segment, at levels VI-VII, static modules are applied and fixed on the artificial limb model of the patient by means of transosseous elements; the corresponding mobile modules are fixed to the static modules by means of telescopic racks, which, when changing the lengths of the telescopic racks, are made with the possibility of changing the angle of inclination and movement along the levels of the segment of the lower leg and the segment of the thigh, respectively; the mobile module of the segment of the thigh and the mobile module of the segment of the lower leg are interconnected by six telescopic racks to form a hexapod in the knee joint area on an artificial model of the patient’s limb; the telescopic racks are switched to a mode in which the length of each of the telescopic racks is not fixed and the mobile modules are made with the possibility of free linear movement and rotation at a given angle relative to each other; the initial position of each of the mobile modules is set by freely moving the mobile modules and changing the lengths of the telescopic racks, then the knee joint of the artificial limb model of the patient is flexed until at least one of the telescopic hexapod stands touches the soft tissues of the artificial limb model of the patient, after which the flexion amplitude and the distance from each of the telescopic racks to the soft tissues of the artificial limb model of the patient are recorded; the hexapod is rewired by introducing additional structural elements of the device that increase the distance between the telescopic racks and the soft tissues of the artificial limb model of the patient, then the flexion amplitude and the distance from each of the telescopic racks to the soft tissues of the artificial limb model of the patient are re-recorded; rewiring is performed until the optimal layout of the orthopedic hexapod is obtained, which ensures that the hexapod elements do not contact the soft tissues of the artificial limb model of the patient when flexing within an amplitude from 0° to 120°; the optimal layout of the orthopedic hexapod is recorded for the individual parameters of the patient’s limb.
EFFECT: inventions ensure the exclusion of undesirable contact of hexapod elements with the soft tissues of the patient’s thigh and lower leg when bending within 120°, while simplifying and facilitating the procedure for rewiring the apparatus to determine the optimal layouts of the orthopedic hexapod.
5 cl, 21 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для разработки компоновок ортопедического гексапода (на примере аппарата Орто-СУВ), применимого для увеличения амплитуды движений в коленном суставе и устранения его порочных положений.The invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, and can be used to develop layouts of an orthopedic hexapod (using the Ortho-SUV apparatus as an example), applicable to increase the range of motion in the knee joint and eliminate its vicious positions.

Из патента РФ 2352283, опубл. 20.04.2009, известен аппарат для чрескостного остеосинтеза Орто-СУВ, т.н гексапод, содержащий два кольца и шесть телескопических штанг (страт), последние соединяют между собой упомянутые кольца. Каждая телескопическая штанга (страта) состоит из кардана, резьбового стержня, гайки, втулки и оси, при этом один конец резьбового стержня соединен с карданом. Другой конец резьбового стержня проходит через втулку и соединяется с ней при помощи вращающейся на ней гайки. К каждой опоре крепятся по три телескопические штанги концами, которые имеют кардан, посредством соединения втулки с карданом соседней телескопической штанги попарно соединяются телескопические штанги, идущие от противоположных колец. При этом втулка соединяется с карданом соседней телескопической штанги при помощи оси с образованием двухосевого шарнира. Известен способ разработки оптимальной компоновки аппарата Орто-СУВ для разработки движений в коленном суставе (Л.Н. Соломин, К.Л. Корчагин. Разработка оптимальной компоновки аппарата Орто-СУВ для разработки движений в коленном суставе. - Травматология и ортопедия России, 2009 - 21-26сс, УДК: 616.728.3-089.84). Согласно данному известному способу, в графический редактор помещают изображение модели коленного сустава и помещают на него изображение аппарата Орто-СУВ, после чего имитируют в графическом редакторе перемещение большеберцовой кости относительно бедренной. После того, как четвёртая и пятая страты (телескопические стержни) гексапода становятся параллельными плоскости проксимального кольца, виртуальное сгибание прекращается, так как механика работы аппарата Орто-СУВ под отрицательным углом страт не позволяет дальнейшее перемещение внешних опор. Разработанные в графическом редакторе компоновки, обеспечивающие максимальную амплитуду движений, апробируют на пластиковых моделях бедренной и большеберцовой костей, и затем по собранным механическим моделям методом множества проб определяют оптимальные компоновки аппарата Орто-СУВ для разработки движений в коленном суставе.From RF patent 2352283, publ. 20.04.2009, known device for transosseous osteosynthesis Ortho-SUV, the so-called hexapod, containing two rings and six telescopic rods (strata), the latter interconnect the mentioned rings. Each telescopic rod (stratum) consists of a cardan, a threaded rod, a nut, a bushing and an axle, with one end of the threaded rod connected to the cardan. The other end of the threaded rod passes through the bushing and is connected to it by means of a nut rotating on it. Three telescopic rods are attached to each support with the ends that have a cardan, by connecting the sleeve with the cardan of the adjacent telescopic rod, telescopic rods coming from opposite rings are connected in pairs. In this case, the sleeve is connected to the cardan of the adjacent telescopic rod using an axis to form a two-axis hinge. A known method for developing the optimal layout of the Ortho-SUV apparatus for developing movements in the knee joint (L.N. Solomin, K.L. Korchagin. Development of the optimal layout of the Ortho-SUV apparatus for developing movements in the knee joint. - Traumatology and Orthopedics of Russia, 2009 - 21-26ss, UDC: 616.728.3-089.84). According to this well-known method, an image of a model of the knee joint is placed in a graphic editor and an image of the Ortho-SUV apparatus is placed on it, after which the displacement of the tibia relative to the femur is simulated in the graphic editor. After the fourth and fifth strata (telescopic rods) of the hexapod become parallel to the plane of the proximal ring, virtual bending stops, since the mechanics of the Ortho-SUV apparatus at a negative angle of the strata does not allow further movement of the external supports. The layouts developed in the graphical editor, which provide the maximum range of motion, are tested on plastic models of the femur and tibia, and then, using the assembled mechanical models, the optimal layout of the Ortho-SUV apparatus for developing movements in the knee joint is determined using the method of multiple trials.

Однако известный способ не обеспечивает возможность исследования конфликта страт аппарата Орто-СУВ с мягкими тканями (касание стратами мягких тканей). Апробация на механических моделях пластиковых костей при данном известном способе предполагается без моделирования мягкотканного компонента и в результате реально обеспечиваемая амплитуда может оказаться на порядок ниже заявленной. При этом, как будет понятно специалисту, физиологические параметры пациентов определяются не только параметрами костей, но и параметрами мягких тканей пациента.However, the known method does not provide an opportunity to study the conflict between the striations of the Ortho-SUV apparatus and soft tissues (the striations touching the soft tissues). Approbation on mechanical models of plastic bones with this known method is assumed without modeling the soft tissue component, and as a result, the actual amplitude provided may be an order of magnitude lower than the declared one. In this case, as it will be clear to a specialist, the physiological parameters of patients are determined not only by the parameters of the bones, but also by the parameters of the patient's soft tissues.

Кроме этого, при использовании механического моделирования данным известным способом существует необходимость для каждой исследуемой компоновки многократно перепроводить чрескостные элементы для фиксации чрескостных модулей, что неудобно, трудоемко, а также способствует разрушению механической модели костей.In addition, when using mechanical modeling in this known way, there is a need for each studied layout to repeatedly rewire the transosseous elements to fix the transosseous modules, which is inconvenient, laborious, and also contributes to the destruction of the mechanical model of the bones.

Задача настоящего изобретения состоит в создании способа и устройства для разработки оптимальных компоновок ортопедического гексапода на примере аппарата Орто-СУВ, лишенного, по меньшей мере, некоторых приведенных выше недостатков.The objective of the present invention is to provide a method and apparatus for developing optimal layouts of an orthopedic hexapod using the Ortho-SUV device as an example, devoid of at least some of the above disadvantages.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении возможности получения точных сведений о максимально возможной амплитуде движения в коленном суставе и определения наилучшей (оптимальной) компоновки аппарата внешней фиксации для конкретного пациента за счет исключения нежелательно контакта элементов гексапода с мягкими тканями бедра и голени пациента при сгибании в пределах 120° (от 0° до 120°), а также упрощения и облегчения процедуры перемонтажа аппарата для определения оптимальных компоновок ортопедического гексапода, что в целом обеспечивает повышение качества лечения пациентов с использованием аппаратов наружной чрескостной фиксации для устранения порочных положений коленного сустава и контрактур.The technical result of the invention consists in providing the possibility of obtaining accurate information about the maximum possible range of motion in the knee joint and determining the best (optimal) arrangement of the external fixation device for a particular patient by eliminating undesirable contact of the hexapod elements with the soft tissues of the thigh and lower leg of the patient when flexed within 120 ° (from 0° to 120°), as well as simplifying and facilitating the procedure for rewiring the device to determine the optimal layouts of the orthopedic hexapod, which generally improves the quality of patient treatment using external transosseous fixation devices to eliminate perverse positions of the knee joint and contractures.

Первым объектом настоящего изобретения является устройство для разработки оптимальных компоновок ортопедического гексапода, применяемого для разработки движений при контрактурах коленного сустава. Устройство представляет собой искусственную модель конечности, включающую модели бедренной и большеберцовой костей, шарнирно соединенных между собой с образованием модели коленного сустава, модель конечности дополнительно включает расположенные на соответствующих моделях бедренной и большеберцовой костей модель мягких тканей бедра и модель мягких тканей голени, каждая из которых разделена на восемь уровней, согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза (далее МУОЧО) (Метод унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза длинных костей: метод, рекомендации №2002/134/сост.: Л.Н. Соломин [и др.]. - СПб., 2004. - 21 с.).The first object of the present invention is a device for developing optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in contractures of the knee joint. The device is an artificial limb model, including models of the femur and tibia, hinged to each other to form a model of the knee joint, the limb model additionally includes a soft tissue model of the thigh and a soft tissue model of the lower leg located on the corresponding models of the femur and tibia, each of which is divided into eight levels, according to the method of unified designation of transosseous osteosynthesis (hereinafter MUOCHO) (Method of unified designation of transosseous osteosynthesis of long bones: method, recommendations No. 2002/134 / comp.: L.N. Solomin [et al.]. - St. Petersburg, 2004 . - 21 p.).

Возможен вариант осуществления, согласно которому модели бедренной кости и большеберцовой кости выполнены из одного или нескольких материалов, выбранных из: пластик, гипс, металл, резина.A variant of implementation is possible, according to which the models of the femur and tibia are made of one or more materials selected from: plastic, plaster, metal, rubber.

Возможен вариант осуществления, согласно которому модели мягких тканей бедра и мягких тканей голени выполнены из одного или нескольких материалов, выбранных из: пенополиуретан, резина.A variant of implementation is possible, according to which the models of soft tissues of the thigh and soft tissues of the lower leg are made of one or more materials selected from: polyurethane foam, rubber.

Возможен вариант осуществления, согласно которому модель мягких тканей бедра и/или модель мягких тканей голени выполнена составной и разделена на несколько частей, имеющих различные длины окружностей.A variant of implementation is possible, according to which the model of the soft tissues of the thigh and/or the model of the soft tissues of the lower leg is made composite and divided into several parts having different circumferences.

Еще одним объектом настоящего изобретения является способ разработки оптимальных компоновок ортопедического гексапода, применяемого для разработки движений при контрактурах коленного сустава, осуществляемый на заявляемом устройстве для разработки оптимальных компоновок ортопедического гексапода, а также посредством гексапода, включающего набор статических модулей, мобильных модулей, телескопических стоек и чрескостных элементов, способ включает следующие этапы: Another object of the present invention is a method for developing optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in contractures of the knee joint, carried out on the claimed device for developing optimal layouts of an orthopedic hexapod, as well as using a hexapod, including a set of static modules, mobile modules, telescopic racks and transosseous elements, the method includes the following steps:

- определяют индивидуальные параметры конечности пациента, включающие, по меньшей мере, длины бедра и голени, а также длины окружностей бедра и голени по меньшей мере в трех частях для каждой;- determine the individual parameters of the limb of the patient, including at least the length of the thigh and lower leg, as well as the circumference of the thigh and lower leg, at least in three parts for each;

- по полученным индивидуальным параметрам конечности пациента изготавливают или подбирают предварительно изготовленную соответствующую по размерам искусственную модель конечности пациента (первый объект изобретения);- according to the obtained individual parameters of the patient's limb, a pre-made artificial model of the patient's limb corresponding in size is made or selected (the first object of the invention);

- идентифицируют по восемь уровней для сегмента бедра и сегмента голени на искусственной модели конечности пациента согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза;- eight levels are identified for the femoral segment and the lower leg segment on the artificial model of the patient's limb according to the method of unified designation of transosseous osteosynthesis;

- в проксимальном отделе сегмента бедра, на уровнях I-II, и на дистальном отделе сегмента голени, на уровнях VI-VII, накладывают статические модули и фиксируют их на искусственной модели конечности пациента посредством чрескостных элементов;- in the proximal segment of the femur, at levels I-II, and in the distal segment of the leg segment, at levels VI-VII, static modules are applied and fixed on the artificial model of the patient's limb by means of transosseous elements;

- к статическим модулям посредством телескопических стоек фиксируют соответствующие мобильные модули, которые при изменении длин телескопических стоек выполнены с возможностью изменения угла наклона и перемещения вдоль уровней сегмента голени и сегмента бедра соответственно;- to the static modules by means of telescopic racks, the corresponding mobile modules are fixed, which, when the lengths of the telescopic racks change, are made with the possibility of changing the angle of inclination and moving along the levels of the leg segment and thigh segment, respectively;

- мобильный модуль сегмента бедра и мобильный модуль сегмента голени соединяют между собой шестью телескопическими стойками с образованием гексапода в области коленного сустава на искусственной модели конечности пациента;- the mobile module of the thigh segment and the mobile module of the lower leg segment are interconnected by six telescopic struts to form a hexapod in the area of the knee joint on the patient's artificial limb model;

- телескопические стойки переводят в режим «быстрых страт», при котором длина каждой из телескопических стоек не фиксирована и мобильные модули выполнены с возможностью свободного линейного перемещения и поворота на заданный угол друг относительно друга;- telescopic racks are transferred to the "fast strata" mode, in which the length of each of the telescopic racks is not fixed and the mobile modules are made with the possibility of free linear movement and rotation at a given angle relative to each other;

- задают исходное положение каждого из мобильных модулей посредством свободного перемещения мобильных модулей и изменения длин телескопических стоек, затем выполняют сгибание коленного сустава искусственной модели конечности пациента до касания по меньшей мере одной из телескопических стоек гексапода мягких тканей искусственной модели конечности пациента, после чего регистрируют амплитуду сгибания и расстояние от каждой из телескопических стоек до мягких тканей искусственной модели конечности пациента;- setting the initial position of each of the mobile modules by free movement of the mobile modules and changing the length of the telescopic struts, then bending the knee joint of the patient's artificial limb model until at least one of the telescopic struts of the soft tissue hexapod of the patient's artificial limb model touches, after which the flexion amplitude is recorded and the distance from each of the telescopic racks to the soft tissues of the patient's artificial limb model;

- выполняют перемонтаж гексапода посредством введения дополнительных элементов конструкции аппарата, обеспечивающих увеличение расстояния между телескопическими стойками и мягкими тканями искусственной модели конечности пациента, затем повторно регистрируют амплитуду сгибания и расстояние от каждой из телескопических стоек до мягких тканей искусственной модели конечности пациента; перемонтаж выполняют до получения оптимальной компоновки ортопедического гексапода, обеспечивающей исключение контакта элементов гексапода с мягкими тканями искусственной модели конечности пациента при сгибании в пределах амплитуды от 0° до 120°;- the hexapod is remounted by introducing additional structural elements of the apparatus, which increase the distance between the telescopic struts and the soft tissues of the patient's artificial limb model, then re-register the flexion amplitude and the distance from each of the telescopic struts to the soft tissues of the patient's artificial limb model; remounting is performed until the optimal layout of the orthopedic hexapod is obtained, which ensures the exclusion of contact of the hexapod elements with the soft tissues of the artificial limb model of the patient during flexion within the amplitude from 0° to 120°;

- регистрируют оптимальную компоновку ортопедического гексапода для индивидуальных параметров конечности пациента.- register the optimal layout of the orthopedic hexapod for the individual parameters of the patient's limb.

Фиг. 1: Фотография: Отмоделированная по замерам бедра и голени нижняя конечность с отмеченными VIII уровнями по МУОЧО.Fig. 1: Photo: Modeled lower limb measured from measurements of the femur and tibia, marked with VIII levels according to the MUOCHO.

Фиг. 2: Фотография: Установленные на модели статические, мобильные опоры и гексапод Орто-СУВ.Fig. 2: Photo: Ortho-SUV static, mobile supports and hexapods mounted on the model.

Фиг. 3: Фотография: Изначальная компоновка (нулевое положение).Fig. 3: Photo: Initial layout (zero position).

Фиг. 4: Фотография: Изначальная компоновка (максимальная амплитуда).Fig. 4: Photo: Initial layout (maximum amplitude).

Фиг. 5: Фотография: Изначальная компоновка (касание первой страты с мягкими тканями).Fig. 5: Photograph: Initial layout (touching the first stratum with soft tissues).

Фиг. 6: Фотография: Пример той же компоновки с применением Z-образного платика (максимальная амплитуда).Fig. 6: Photo: Example of the same layout using a Z-plate (maximum amplitude).

Фиг. 7: Фотография: Пример той же компоновки с применением Z-образного платика (касание первой страты с мягкими тканями).Fig. 7: Photo: An example of the same arrangement using a Z plate (touching the first soft tissue stratum).

Фиг. 8: Фотография: Пример компоновки с использованием свободной секторной опоры (нулевое положение).Fig. 8: Photo: An example of a layout using a free sector support (zero position).

Фиг. 9: Фотография: Пример компоновки с использованием свободной секторной опоры (максимальное сгибание без контакта страт с мягкими тканями).Fig. 9: Photo: Example of a layout using a free sector support (maximum flexion without stratum contact with soft tissue).

Фиг. 10: Фотография: Пример компоновки с использованием свободной секторной опоры (конец длинны четвёртой страты).Fig. 10: Photo: An example of a layout using a free sector support (the end of the length of the fourth stratum).

Фиг. 11: Фотография: Пример компоновки с изменением расстояния свободного сектора и изменением угла наклона опор (нулевое положение)Fig. 11: Photo: An example of a layout with a change in the distance of the free sector and a change in the angle of inclination of the supports (zero position)

Фиг. 12: Фотография: Пример компоновки с изменением расстояния свободного сектора и угла наклона опор (отсутствие контакта страт с мягкими тканями максимальном сгибании).Fig. 12: Photo: An example of a layout with a change in the distance of the free sector and the angle of inclination of the supports (no contact of the strata with the soft tissues of maximum flexion).

Фиг. 13: Фоторентгенограмма коленного сустава пациента после наложения дистракционно-фиксационного аппарата.Fig. 13: X-ray photograph of the patient's knee joint after application of the distraction-fixation apparatus.

Фиг. 14: Фотография пациента до наложения аппарата внешней фиксации и ортопедического гексапода Орто-СУВ (нулевое положение).Fig. 14: Photograph of the patient before the application of the external fixation device and orthopedic hexapod Ortho-SUV (zero position).

Фиг. 15: Фотография пациента до наложения аппарата внешней фиксации и ортопедического гексапода Орто-СУВ (угол максимального сгибания в коленном суставе 35°).Fig. Fig. 15: Photograph of the patient before the application of the external fixation device and orthopedic hexapod Ortho-SUV (angle of maximum knee flexion 35°).

Фиг. 16: Фоторентгенограмма коленного сустава пациента после наложения гексапода Орто-СУВ: прямая проекция.Fig. 16: X-ray photograph of the patient's knee after insertion of the Ortho-SUV hexapod: AP.

Фиг. 17. Фоторентгенограмма коленного сустава пациента после монтажа гексапода Орто-СУВ: боковая проекция.Fig. Fig. 17. Photoroentgenogram of the patient's knee joint after mounting the Ortho-SUV hexapod: lateral view.

Фиг. 18. Фотография пациента после монтажа гексапода Орто-СУВ.Fig. 18. Photograph of the patient after mounting the Ortho-SUV hexapod.

Фиг. 19. Фотография пациента в процессе лечения.Fig. 19. Photograph of the patient during treatment.

Фиг. 20. Фотография пациента после снятия аппарата внешней фиксации (нулевое положение). Fig. 20. Photograph of the patient after removing the external fixator (zero position).

Фиг. 21. Фотография пациента после снятия аппарата внешней фиксации (угол сгибания в коленном суставе 120°).Fig. Fig. 21. Photograph of the patient after removal of the external fixator (knee flexion angle 120°).

Способ реализуют посредством искусственной модели конечности 1 (Фиг. 1), включающей модели бедренной 2 и большеберцовой 3 костей, шарнирно соединенных между собой с образованием модели коленного сустава 4. Модель конечности 1 дополнительно включает модель мягких тканей бедра 5 и модель мягких тканей голени 6, каждая из которых разделена на восемь уровней, согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза (МУОЧО). Разделение на уровни, например, может представлять собой графическую индикацию на поверхности моделей мягких тканей бедра 5 и голени 6 как показано в иллюстративном примере на Фиг. 1. Как будет понятно специалисту, возможны и иные варианты индикации для четкого визуального разделения каждой из моделей мягких тканей бедра 5 и голени 6 на восемь уровней.The method is implemented by means of an artificial limb model 1 (Fig. 1), including models of the femur 2 and tibia 3, hinged to each other to form a model of the knee joint 4. The limb model 1 additionally includes a soft tissue model of the thigh 5 and a soft tissue model of the lower leg 6, each of which is divided into eight levels, according to the method of the unified designation of transosseous osteosynthesis (MUOTO). The tiering, for example, may be a graphical indication on the surface of the soft tissue models of the thigh 5 and lower leg 6 as shown in the illustrative example in FIG. 1. As it will be clear to the specialist, other indication options are also possible for a clear visual division of each of the soft tissue models of the thigh 5 and lower leg 6 into eight levels.

Модели бедренной кости 2 и большеберцовой кости 3 могут быть выполнены, например, из пластика, гипса, металла, резины и/или иного твердого материала, имитирующего кости человека. Соединение модели бедренной кости 2 и модели большеберцовой кости 3 с образованием модели коленного сустава 4 может быть выполнено, например посредством протягивания веревки через отверстия, выполненные в концах модели бедренной кости 2 и модели большеберцовой кости 3 как показано на фиг. 1. Альтернативно или дополнительно могут быть использованы и иные средства крепления, обеспечивающие соединение концов модели бедренной кости 2 и модели большеберцовой кости 3 с образованием их шарнирного соединения с образованием модели коленного сустава 4. Модели мягких тканей бедра 5 и мягких тканей голени 6 могут быть выполнены, например, из пенополиуретана, резины или иных мягких и/или пластичных материалов, выполненных с возможностью имитации мягких тканей человека.Models of the femur 2 and tibia 3 can be made of, for example, plastic, plaster, metal, rubber and/or other hard material that mimics human bones. Connecting the femur model 2 and the tibia model 3 to form a knee joint model 4 can be done, for example, by pulling a rope through the holes made in the ends of the femur model 2 and the tibia model 3 as shown in FIG. 1. Alternatively or additionally, other fastening means can be used to connect the ends of the femur model 2 and the tibia model 3 with the formation of their hinge connection with the formation of the knee joint model 4. The models of the soft tissues of the thigh 5 and the soft tissues of the lower leg 6 can be made , for example, from polyurethane foam, rubber or other soft and / or plastic materials, made with the ability to imitate human soft tissues.

Помимо модели конечности, описанной выше, заявляемый способ также реализуется посредством стандартных элементов аппарата (гексапода) Орто-СУВ, включающих базовую 9 и перемещаемую 10 опору, шесть последовательно соединенных между собой телескопических штанг 12 (страт) фиксированных к опорам в трех точках при помощи платиков. Возможен вариант компоновки аппарата из трех или четырех опор, когда имеется одна или две стабилизирующие опоры. При этом принцип работы аппарата остается прежним, два модуля гексапода фиксирующие проксимальный и дистальный фрагмент, соединены между собой шестью стратами. Фиксация страт может осуществляться не только к базовой и перемещаемой опоре, но и к стабилизирующим опорам. При этом имеется два варианта фиксации страт к опорам, с использованием прямых и Z-образных платиков. In addition to the limb model described above, the inventive method is also implemented using standard elements of the apparatus (hexapod) Ortho-SUV, including the base 9 and movable 10 support, six telescopic rods 12 (strata) connected in series with each other, fixed to the supports at three points using plastics . It is possible to arrange the device from three or four supports, when there is one or two stabilizing supports. At the same time, the principle of operation of the device remains the same, two modules of the hexapod fixing the proximal and distal fragments are interconnected by six strata. The strata can be fixed not only to the base and movable support, but also to the stabilizing supports. In this case, there are two options for fixing the strata to the supports, using straight and Z-shaped plates.

На Фиг. 2 показан неограничивающий иллюстративный пример установки элементов известного чрескостного аппарата «Орто-СУВ» на искусственную модель конечности 1 согласно заявляемому изобретению, при этом приведены следующие ссылочные обозначения:On FIG. 2 shows a non-limiting illustrative example of the installation of elements of the known transosseous apparatus "Ortho-SUV" on an artificial limb model 1 according to the claimed invention, with the following reference symbols:

7 - проксимальный статический модуль (опорное бедренное кольцо);7 - proximal static module (supporting femoral ring);

8 - дистальный статический модуль (опорное кольцо голени);8 - distal static module (shin support ring);

9 - базовая опора аппарата Орто-СУВ (мобильный модуль бедра);9 - base support of the Ortho-SUV apparatus (mobile hip module);

10 - перемещаемая опора аппарата Орто-СУВ (мобильный модуль голени);10 - movable support of the Ortho-SUV apparatus (mobile leg module);

11 - телескопические стойки (телескопические штанги или винтовые стойки Илизарова);11 - telescopic racks (telescopic rods or Ilizarov screw racks);

12 - шесть телескопических стоек (страт аппарата Орто-СУВ);12 - six telescopic racks (stratum of the Ortho-SUV apparatus);

13 - чрескостные элементы (спицы, стержни-шурупы).13 - transosseous elements (pins, rods-screws).

Далее со ссылками на фиг. 1-21 будут подробнее описаны этапы заявляемого способа.Further with reference to Fig. 1-21 the steps of the proposed method will be described in more detail.

На первом этапе определяют индивидуальные параметры конечности пациента, включающие, по меньшей мере, длины бедра и голени, а также длины окружностей бедра и голени по меньшей мере на трех уровнях для каждой.At the first stage, individual parameters of the patient's limb are determined, including at least the lengths of the thigh and lower leg, as well as the circumferences of the thigh and lower leg, at least at three levels for each.

В общем случае производят замеры длин голени и бедра пациента, а также длины окружностей бедра пациента в трех частях: верхняя, средняя и нижняя треть, и длины окружностей голени пациента в трех частях: верхняя, средняя и нижняя треть. In the general case, measurements are made of the lengths of the patient's lower leg and thigh, as well as the circumference of the patient's thigh in three parts: the upper, middle and lower third, and the circumference of the patient's lower leg in three parts: the upper, middle and lower third.

Возможен вариант осуществления, согласно которому длины окружностей бедра и/или голени измеряют в большем количестве частей, например, четырех, пяти, шести, семи, восьми, девяти, десяти и т.д. Это может быть актуально для случаев наличия у пациента, например, отеков, новообразований, а также иных физиологических особенностей, способствующих отклонению форм бедра и/или голени от стандартной формы (обычного строения). Как будет понятно специалисту, определение длин окружностей бедра и/или голени в большем количестве частей обеспечивает возможность повышения точности моделирования. It is possible that the circumferences of the thigh and/or lower leg are measured in more parts, such as four, five, six, seven, eight, nine, ten, etc. This may be relevant for cases where the patient has, for example, edema, neoplasms, as well as other physiological features that contribute to the deviation of the shape of the thigh and/or lower leg from the standard shape (usual structure). As will be appreciated by those skilled in the art, determining the circumferences of the thigh and/or lower leg in more parts allows for improved modeling accuracy.

На втором этапе по полученным индивидуальным параметрам конечности пациента изготавливают или подбирают предварительно изготовленную искусственную модель конечности пациента 1 (Фиг. 1), включающую модели бедренной 2 и большеберцовой 3 костей, шарнирно соединенных между собой с образованием модели коленного сустава 4. Модель конечности 1 дополнительно включает модель мягких тканей бедра 5 и модель мягких тканей голени 6, каждая из которых разделена на восемь уровней, согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза (МУОЧО).At the second stage, according to the obtained individual parameters of the patient's limb, a prefabricated artificial model of the patient's limb 1 (Fig. 1) is made or selected, including models of the femur 2 and tibia 3, hinged to each other to form a model of the knee joint 4. The limb model 1 additionally includes a soft tissue model of the thigh 5 and a soft tissue model of the lower leg 6, each of which is divided into eight levels, according to the method of the unified designation of transosseous osteosynthesis (MUOTO).

Искусственная модель конечности пациента 1 может изготавливаться полностью или частично, отдельные элементы искусственной модели или искусственные модели конечностей целиком под различные возможные параметры конечностей пациентов могут быть изготовлены заранее. Например, могут быть предварительно изготовлены модели бедренной 2 и большеберцовой 3 костей различных размеров, шарнирно соединенные между собой с образованием модели коленного сустава 4. И отдельно могут быть изготовлены модели мягких тканей бедра 5 и модель мягких тканей голени 6 также различных размеров для возможности подбора с учетом индивидуальных параметров пациента, полученных на первом этапе способа. Предварительно изготовленные модели мягких тканей могут представлять собой единое целое или несколько частей, например, по три или больше частей для каждой из частей бедра и/или голени. Таким образом, например, может быть отдельно подобрана модель верхней части мягких тканей, модель средней части мягких тканей и модель нижней части мягких тканей, с учетом полученных на первом этапе длин окружностей соответствующих частей конечности пациента.The artificial limb model of the patient 1 can be made in whole or in part, separate elements of the artificial model or artificial limb models entirely for various possible parameters of the patient's limbs can be made in advance. For example, models of the femur 2 and tibia 3 of various sizes can be prefabricated, hinged to each other to form a model of the knee joint 4. And separately, models of the soft tissues of the thigh 5 and the soft tissue model of the lower leg 6 can also be made of various sizes for the possibility of selection with taking into account the individual parameters of the patient obtained at the first stage of the method. The prefabricated soft tissue models may be a single piece or multiple pieces, such as three or more pieces for each of the thigh and/or lower leg portions. Thus, for example, the model of the upper part of the soft tissues, the model of the middle part of the soft tissues and the model of the lower part of the soft tissues can be separately selected, taking into account the circumferences of the corresponding parts of the patient's limb obtained at the first stage.

Объединение выбранных предварительно изготовленных моделей костей и моделей мягких тканей обеспечивает возможность оперативного создания искусственной модели конечности пациента 1, соответствующей индивидуальным параметрам конечности пациента, полученным на первом этапе заявляемого способа. Combining the selected prefabricated bone models and soft tissue models provides the ability to quickly create an artificial limb model of the patient 1, corresponding to the individual parameters of the patient's limb, obtained at the first stage of the proposed method.

Также возможен вариант создания индивидуальной искусственной модели конечности 1, соответствующей индивидуальным параметрам конкретного пациента. It is also possible to create an individual artificial limb model 1 corresponding to the individual parameters of a particular patient.

На третьем этапе идентифицируют по восемь уровней (I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII) для сегмента бедра (модели мягких тканей бедра 5) и сегмента голени (модели мягких тканей голени 6) на искусственной модели конечности пациента, согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза (МУОЧО) (Фиг. 1).At the third stage, eight levels are identified (I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII) for the thigh segment (soft tissue model of the thigh 5) and the leg segment (soft tissue model of the lower leg 6) on the artificial model of the patient's limb, according to the method of unified designation of transosseous osteosynthesis (MUOTO) (Fig. 1).

Идентификация уровней может осуществляться как по предварительно нанесенным индикаторам на моделях мягких тканей бедра 5 и голени 6 (сверка и корректировка при необходимости), либо идентификация на третьем этапе может включать в себя нанесение визуальных индикаторов, если ранее они не были нанесены на искусственной модели конечности или отдельных ее элементах. Identification of levels can be carried out both by pre-applied indicators on the soft tissue models of the thigh 5 and lower leg 6 (verification and adjustment if necessary), or identification at the third stage may include the application of visual indicators, if they have not previously been applied to the artificial limb model or its individual elements.

На четвертом этапе в проксимальном отделе сегмента бедра (уровни I-II) модели накладывают статический проксимальный модуль (опорное бедренное кольцо 7) прочно фиксированный чрескостными элементами (спицами, стержнями-шурупами 13) к искусственной модели конечности пациента (фиг. 2). Аналогичным образом на дистальный отдел (уровни VI-VII) сегмента голени накладывают дистальный статический модуль (опорное кольцо голени 8) прочно фиксированный чрескостными элементами (спицами, стержнями-шурупами 13) к искусственной модели конечности пациента (фиг. 2).At the fourth stage, in the proximal part of the femoral segment (levels I-II), the models impose a static proximal module (supporting femoral ring 7) firmly fixed with transosseous elements (pins, rods-screws 13) to the artificial model of the patient's limb (Fig. 2). Similarly, on the distal section (levels VI-VII) of the lower leg segment, a distal static module (supporting ring of the lower leg 8) is firmly fixed with transosseous elements (pins, rods-screws 13) to the artificial model of the patient's limb (Fig. 2).

На пятом этапе к статическим модулям (опорные кольца 7, 8), при помощи телескопических стоек 11 фиксируют мобильные модули 9, 10 (базовая и перемещаемая опоры аппарата Орто-СУВ), свободные от чрескостных элементов. Например, как показано на фиг. 2, мобильные модули 9, 10 могут представлять собой подвижные опорные кольца, которые посредством трех телескопических стоек 11 (телескопических шарнирных штанг или резьбовых штанг с шарнирами Илизарова), фиксируют к соответствующим статическим модулям 7, 8 на сегменте бедра и голени соответственно. Причем мобильные модули 9, 10 не фиксированы чрескостными элементами к искусственной модели конечности пациента 1 и выполнены с возможностью перемещения вдоль уровней III-VII сегмента бедра и уровней I-VI сегмента голени, соответственно посредством изменения длин телескопических стоек 9 между статическими модулями 7, 8 и мобильными модулями 9, 10. Кроме того, посредством изменения длин телескопических стоек 11 между статическими модулями 7, 8 и мобильными модулями 9, 10 обеспечивается возможность изменения углов наклона мобильных модулей 9, 10.At the fifth stage, mobile modules 9, 10 (basic and movable supports of the Ortho-SUV apparatus), free from transosseous elements, are fixed to the static modules (support rings 7, 8) using telescopic racks 11. For example, as shown in FIG. 2, mobile modules 9, 10 can be movable support rings, which are fixed to the corresponding static modules 7, 8 on the femur and tibia segment by means of three telescopic struts 11 (telescopic articulated rods or threaded rods with Ilizarov joints), respectively. Moreover, the mobile modules 9, 10 are not fixed by transosseous elements to the artificial limb model of the patient 1 and are made with the ability to move along levels III-VII of the thigh segment and levels I-VI of the lower leg segment, respectively, by changing the lengths of the telescopic racks 9 between the static modules 7, 8 and mobile modules 9, 10. In addition, by changing the length of the telescopic racks 11 between the static modules 7, 8 and mobile modules 9, 10, it is possible to change the angles of inclination of the mobile modules 9, 10.

Такая фиксация с применением телескопических стоек 11 позволяет регулировать расстояние от уровня коленного сустава на искусственной модели конечности пациента 1 и угол наклона мобильных модулей 9, 10.Such fixation with the use of telescopic racks 11 allows you to adjust the distance from the level of the knee joint on the artificial limb model of the patient 1 and the angle of inclination of the mobile modules 9, 10.

На шестом этапе мобильный модуль 9 сегмента бедра и мобильный модуль 10 сегмента голени соединяют между собой шестью телескопическими стойками 12 с образованием гексапода (например, аппарат Орто-СУВ) в области коленного сустава на искусственной модели конечности пациента 1. Модификации и конструкции телескопических стоек между мобильными модулями и телескопических стоек между мобильным модулем и статическим модулем могут, по меньшей мере, частично совпадать или отличаться.At the sixth stage, the mobile module 9 of the femoral segment and the mobile module 10 of the tibia segment are interconnected by six telescopic struts 12 to form a hexapod (for example, the Ortho-SUV apparatus) in the area of the knee joint on the artificial limb model of the patient 1. Modifications and designs of the telescopic struts between the mobile modules and telescoping legs between the mobile module and the static module may at least partially match or differ.

На седьмом этапе для определения оптимальной компоновки ортопедического гексапода, все телескопические стойки переводят в режим «быстрых страт», при котором длина каждой из телескопических стоек не фиксирована и мобильные модули 9, 10 выполнены с возможностью свободного линейного перемещения и поворота на заданный угол относительно оси сегмента. Под термином все телескопические стойки 11, 12 понимаются упомянутые выше шесть телескопических стоек 12 гексапода, соединяющие мобильные модули 9, 10 между собой, а также телескопические стойки 11, соединяющие мобильный модуль 9 сегмента бедра со статическим модулем 7 сегмента бедра, и телескопические стойки 11, соединяющие мобильный модуль 10 сегмента голени со статическим модулем 8 сегмента голени. Таким образом обеспечивается возможность свободного линейного перемещения мобильных модулей 9, 10 на необходимое расстояние и изменение угла наклона каждого из мобильных модулей 9, 10.At the seventh stage, to determine the optimal layout of the orthopedic hexapod, all telescopic struts are switched to the “fast strats” mode, in which the length of each of the telescopic struts is not fixed and mobile modules 9, 10 are made with the possibility of free linear movement and rotation at a given angle relative to the segment axis . The term all telescopic legs 11, 12 refers to the six telescopic legs 12 of the hexapod mentioned above, connecting the mobile modules 9, 10 to each other, as well as the telescopic legs 11 connecting the mobile module 9 of the thigh segment with the static module 7 of the thigh segment, and the telescopic legs 11, connecting the mobile module 10 of the lower leg segment with the static module 8 of the lower leg segment. This ensures the possibility of free linear movement of the mobile modules 9, 10 to the required distance and changing the angle of inclination of each of the mobile modules 9, 10.

На восьмом этапе посредством свободного перемещения мобильных модулей и изменения длин телескопических стоек 11 задают исходное положение каждого из мобильных модулей 9, 10. Исходное положение включает параметры расстояния между мобильными модулями 9, 10 и суставной щелью коленного сустава, а также углы наклона мобильных модулей относительно оси сегмента. Далее выполняют сгибание коленного сустава искусственной модели конечности пациента 1 до касания по меньшей мере одной из телескопических стоек 12 гексапода мягких тканей искусственной модели конечности пациента 1 (Фиг. 5, 7). Амплитуду сгибания, при которой произошло касание и расстояние от мягких тканей до каждой из страт, регистрируют.At the eighth stage, by means of free movement of the mobile modules and changing the lengths of the telescopic racks 11, the initial position of each of the mobile modules 9, 10 is set. segment. Next, the knee joint of the artificial limb model of the patient 1 is bent until at least one of the telescopic legs 12 of the soft tissue hexapod of the artificial limb model of the patient 1 touches (Fig. 5, 7). The amplitude of flexion at which contact occurred and the distance from the soft tissues to each of the strata were recorded.

На девятом этапе выполняют перемонтаж гексапода посредством введения дополнительных элементов конструкции ортопедического гексапода, обеспечивающих увеличение расстояния между телескопическими стойками 12 гексапода и мягкими тканями искусственной модели конечности пациента 1, затем повторно регистрируют амплитуду сгибания и расстояние от каждой из телескопических стоек 12 до мягких тканей искусственной модели конечности пациента 1. Перемонтаж выполняют до получения оптимальной компоновки ортопедического гексапода, обеспечивающей исключение контакта элементов гексапода с мягкими тканями искусственной модели конечности пациента при сгибании в коленном суставе 4 в пределах амплитуды от 0° до 120°.At the ninth stage, the hexapod is remounted by introducing additional structural elements of the orthopedic hexapod, providing an increase in the distance between the telescopic struts 12 of the hexapod and the soft tissues of the artificial limb model of the patient 1, then the flexion amplitude and the distance from each of the telescopic struts 12 to the soft tissues of the artificial limb model are re-registered patient 1. Remounting is performed until the optimal layout of the orthopedic hexapod is obtained, which ensures the exclusion of contact of the hexapod elements with the soft tissues of the artificial limb model of the patient when bending at the knee joint 4 within the amplitude from 0° to 120°.

В качестве дополнительных элементов конструкции ортопедического гексапода, обеспечивающих возможность увеличения амплитуды движений в коленном суставе могут быть использованы Z-образные платики для соединения телескопической стойки 11 с мобильным модулем 8, 9. В случае если произошло касание мягких тканей по меньшей мере одной телескопической стойки 12 или иных элементов (в том числе введенных дополнительных элементов конструкции ортопедического гексапода), а необходимая амплитуда движений не была достигнута, изменяют расстояние мобильных модулей 9, 10 добавляют свободный бедренный сектор, увеличивают угол наклона мобильных модулей 9, 10 и т.д. Процедуру регистрации данных повторяют при каждой новой компоновке. Приведенные выше варианты перемонтажа являются иллюстративными неограничивающими примерами. As additional structural elements of the orthopedic hexapod, providing the possibility of increasing the range of motion in the knee joint, Z-shaped plates can be used to connect the telescopic strut 11 with the mobile module 8, 9. In the event that at least one telescopic strut 12 or other elements (including the introduced additional structural elements of the orthopedic hexapod), and the required range of motion was not achieved, change the distance of the mobile modules 9, 10, add a free femoral sector, increase the angle of inclination of the mobile modules 9, 10, etc. The data logging procedure is repeated with each new layout. The above rewiring options are illustrative non-limiting examples.

Стоит отметить, что при перемонтаже гексапода не требуется перепроведение чрескостных элементов 13, поскольку они фиксируют только статические модули 7 и следовательно никак не ограничивают изменение положений мобильных модулей 9, 10 и телескопических стоек 12 гексапода. Таким образом, облегчается процедура перемонтажа и исключается износ искусственной модели конечности пациента при проверке множества возможных компоновок гексапода до нахождения оптимальной.It should be noted that when remounting the hexapod, transosseous elements 13 do not need to be repositioned, since they fix only the static modules 7 and, therefore, do not limit the change in the positions of the mobile modules 9, 10 and telescopic racks 12 of the hexapod. Thus, the rewiring procedure is facilitated and the wear of the patient's artificial limb model is eliminated when testing a variety of possible hexapod layouts until the optimal one is found.

На десятом этапе регистрируют оптимальную компоновку ортопедического гексапода для индивидуальных параметров конечности пациента (конкретного пациента), которые были определены на первом этапе способа.At the tenth stage, the optimal layout of the orthopedic hexapod is recorded for the individual parameters of the patient's limb (specific patient), which were determined at the first stage of the method.

Сравнение вариантов компоновок позволяет получить точные сведения о максимально возможной амплитуде движения в коленном суставе и определить наилучшую (оптимальную) компоновку для конкретного пациента. Эти сведения имеют важное прикладное значение, так как направлены на повышение качества лечения пациентов с использованием аппаратов наружной чрескостной фиксации для устранения порочных положений коленного сустава и контрактур. Comparison of layout options allows you to get accurate information about the maximum possible range of motion in the knee joint and determine the best (optimal) layout for a particular patient. This information is of great practical importance, as it is aimed at improving the quality of treatment of patients using external transosseous fixation devices to eliminate the vicious positions of the knee joint and contractures.

В качестве примера клинического использования показано определение оптимальной компоновки для пациента Г., 35 лет с диагнозом: разгибательная контрактура правого коленного сустава, состояние после металлостеосинтеза оскольчатого внутрисуставного перелома проксимального отдела правой большеберцовой кости. Из анамнеза: травма 15 октября 2019 года в результате падения с мопеда получил оскольчатый внутрисуставной перелом проксимального отдела правой большеберцовой кости. При поступлении в приемном отделении наложен дистракционно-фиксационный аппарат внешней фиксации на коленный сустав (Фиг. 13). 22.10.20 г. выполнен металлостеосинтез перелома проксимального отдела правой большеберцовой кости тремя пластинами, демонтаж дистракционно-фиксационного аппарата внешней фиксации. После операции пациент стал отмечать, что не может согнуть правый коленный сустав, сформировалась контрактура правого коленного сустава 35°/0°/0° (Фиг. 14, Фиг. 15). Было принято решение о разработке движений в правом коленном суставе с использованием ортопедического гексапода. As an example of clinical use, the determination of the optimal layout for patient G., 35 years old, with a diagnosis of extensor contracture of the right knee joint, a condition after metal osteosynthesis of a comminuted intra-articular fracture of the proximal section of the right tibia, is shown. From the anamnesis: trauma on October 15, 2019, as a result of a fall from a moped, he received a comminuted intraarticular fracture of the proximal part of the right tibia. Upon admission to the emergency department, a distraction-fixation apparatus for external fixation was applied to the knee joint (Fig. 13). On October 22, 2020, metal osteosynthesis of a fracture of the proximal right tibia with three plates was performed, and the distraction-fixation apparatus for external fixation was dismantled. After the operation, the patient began to notice that he could not bend the right knee joint, a contracture of the right knee joint 35°/0°/0° was formed (Fig. 14, Fig. 15). It was decided to develop movements in the right knee joint using an orthopedic hexapod.

Данному пациенту были произведены замеры длины и окружности бедра и голени. Длина бедра составила 43 см, окружность в/3 - 52 см, с/3 - 46 см, н/3 - 40 см. Длина голени была равной 38,5 см, окружности в/3 - 36 см, с/3 - 39 см, н/3 - 23 см. С целью определения оптимальной компоновки для данного пациента, по замерам длины и окружности бедра и голени, на пластиковых костях были смоделированы мягкие ткани с отмеченными 8 уровнями по МУОЧО (Фиг. 1).This patient was measured the length and circumference of the thigh and lower leg. The length of the thigh was 43 cm, the circumference at / 3 - 52 cm, s / 3 - 46 cm, n / 3 - 40 cm. cm, n/3 - 23 cm. In order to determine the optimal layout for this patient, according to measurements of the length and circumference of the thigh and lower leg, soft tissues were modeled on plastic bones with marked 8 levels according to MUOCHO (Fig. 1).

Изначально компоновка аппарата включала (Фиг. 3): расположение базовой опоры аппарата Орто-СУВ (мобильного модуля бедра 9) от суставной щели на расстоянии - 230 мм (уровни IV-V), угол наклона опоры - 90°, расположение перемещаемой опоры (мобильного модуля голени 10) на расстоянии - 110 мм от сустава (уровни II - III), угол наклона кольца 90°, при фиксации телескопических стоек 11 гексапода к базовой 9 и перемещаемой 10 опоре (мобильным модулям 8, 9) использовали прямые платики (Фиг. 4). Выяснено, что при этой компоновке достигнув амплитуды сгибания 40° первая страта (телескопическая стойка 12) касается мягких тканей (Фиг. 5). Замена прямого платика на Z-образный в точке крепления первой страты (Фиг. 6) увеличивает амплитуду сгибания до 55° после чего 1-страта касается мягких тканей (Фиг. 7). Дополнительно прикрепив к базовой опоре аппарата Орто-СУВ 9 «свободную» (без чрескостных элементов) секторную опору (Фиг. 8) на расстоянии 165 мм (уровень VIII) удалось увеличить амплитуду до 90° без касания страт (телескопических стоек 12) с мягкими тканями, однако при данной амплитуде заканчивается длина четвертой страты (Фиг. 10). При расположении базовой опоры (мобильного модуля бедра 9) на расстоянии 160 мм (уровни V-VI) и под углом 110°, перемещаемой опоры (мобильного модуля голени 10) на расстоянии 170 мм (уровень III-IV) под углом 60°, свободного бедренного сектора на расстоянии 120 мм (VIII) и установке Z-образных платиков в точке крепления первой, второй и шестой страт (Фиг. 11) достигнуто сгибание до угла 120° без касания страт (телескопических стоек 12) с мягкими тканями (Фиг. 12).Initially, the layout of the apparatus included (Fig. 3): the location of the base support of the Ortho-SUV apparatus (mobile hip module 9) from the joint space at a distance of - 230 mm (levels IV-V), the angle of inclination of the support - 90°, the location of the movable support (mobile leg module 10) at a distance of 110 mm from the joint (levels II-III), the angle of inclination of the ring is 90°, while fixing the telescopic racks 11 of the hexapod to the base 9 and the movable support 10 (mobile modules 8, 9), straight plates were used (Fig. 4). It was found that with this arrangement, having reached a flexion amplitude of 40°, the first stratum (telescopic rack 12) touches the soft tissues (Fig. 5). Replacing the straight plate with a Z-shaped one at the point of attachment of the first stratum (Fig. 6) increases the amplitude of flexion to 55° after which the 1-stratum touches the soft tissues (Fig. 7). By additionally attaching a “free” (without transosseous elements) sector support (Fig. 8) to the base support of the Ortho-SUV 9 device at a distance of 165 mm (level VIII), it was possible to increase the amplitude to 90 ° without touching the strata (telescopic racks 12) with soft tissues , however, at this amplitude, the length of the fourth stratum ends (Fig. 10). When the base support (mobile thigh module 9) is located at a distance of 160 mm (levels V-VI) and at an angle of 110 °, the movable support (mobile tibia module 10) is at a distance of 170 mm (level III-IV) at an angle of 60 °, free of the femoral sector at a distance of 120 mm (VIII) and the installation of Z-shaped plates at the attachment point of the first, second and sixth strata (Fig. 11), flexion to an angle of 120 ° was achieved without touching the strata (telescopic racks 12) with soft tissues (Fig. 12 ).

Данные каждой компоновки были внесены в таблицу для сравнения различных вариантов и определения оптимальной для данного пациента (Таблица 1). Определив оптимальную компоновку (Фиг. 11, 12), 28.10.20 г. выполнена операция наложение аппарата внешней фиксации на правый коленный сустав, монтаж ортопедического гексапода Орто-СУВ (Фиг. 16, 17, 18, 19). На следующий день начата разработка движений в правом коленном суставе. Было проведено пять полных циклов от полного разгибания до угла сгибания 120°. Аппарат внешней фиксации демонтирован 03.11.20 г. Таким образом, была достигнута амплитуда движений в коленном суставе 120°/0°/0° (Фиг. 20, 21).The data of each layout was entered into a table to compare different options and determine the optimal one for a given patient (Table 1). Having determined the optimal layout (Figs. 11, 12), on October 28, 2020, an operation was performed to apply an external fixation device to the right knee joint, installation of an orthopedic hexapod Ortho-SUV (Figs. 16, 17, 18, 19). The next day, the development of movements in the right knee joint was started. Five complete cycles were performed from full extension to 120° flexion. The external fixation device was dismantled on November 3, 2020. Thus, the range of motion in the knee joint was 120°/0°/0° (Fig. 20, 21).

Ниже представлена Таблица 1. компоновок аппарата Орто-СУВ, полученная по результатам применения заявленного способа для сравнения различных вариантов и определения оптимальной компоновки ортопедического гексапода для рассматриваемого пациента.Table 1 below shows the layouts of the Ortho-SUV apparatus, obtained from the results of applying the claimed method to compare various options and determine the optimal layout of the orthopedic hexapod for the patient in question.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (15)

1. Искусственная модель конечности, включающая модели бедренной и большеберцовой костей, шарнирно соединенных между собой с образованием модели коленного сустава, модель конечности дополнительно включает расположенные на соответствующих моделях бедренной и большеберцовой костей модель мягких тканей бедра и модель мягких тканей голени, каждая из которых разделена на восемь уровней, согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза, причем модель имеет индивидуальные параметры конечности пациента, включающие, по меньшей мере, длины бедра и голени, а также длины окружностей бедра и голени по меньшей мере в трех частях для каждой.1. An artificial limb model, including models of the femur and tibia, hinged to each other to form a model of the knee joint, the limb model additionally includes a soft tissue model of the thigh and a soft tissue model of the lower leg located on the corresponding models of the femur and tibia, each of which is divided into eight levels, according to the method of unified designation of transosseous osteosynthesis, and the model has individual parameters of the patient's limb, including at least the length of the thigh and lower leg, as well as the length of the circumference of the thigh and lower leg in at least three parts for each. 2. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что модели бедренной кости и большеберцовой кости выполнены из одного материала или материалов, выбранных из пластика, гипса, металла, резины.2. The model according to claim 1, characterized in that the models of the femur and tibia are made of the same material or materials selected from plastic, plaster, metal, rubber. 3. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что модели мягких тканей бедра и мягких тканей голени выполнены из одного материала или материалов, выбранных из пенополиуретана, резины.3. The model according to claim 1, characterized in that the models of soft tissues of the thigh and soft tissues of the lower leg are made of the same material or materials selected from polyurethane foam, rubber. 4. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что модель мягких тканей бедра и/или модель мягких тканей голени выполнена составной и разделена на части, имеющие различные длины окружностей.4. The model according to claim. 1, characterized in that the soft tissue model of the thigh and/or the soft tissue model of the lower leg is made composite and divided into parts having different circumferences. 5. Способ определения оптимальных компоновок ортопедического гексапода, применяемого для разработки движений при контрактурах коленного сустава, осуществляемый на модели по пп. 1-4 посредством ортопедического гексапода, включающего набор статических модулей, мобильных модулей, телескопических стоек и чрескостных элементов, способ включает следующие этапы:5. The method for determining the optimal layout of an orthopedic hexapod used to develop movements in contractures of the knee joint, carried out on the model according to paragraphs. 1-4 using an orthopedic hexapod, including a set of static modules, mobile modules, telescopic racks and transosseous elements, the method includes the following steps: - определяют индивидуальные параметры конечности пациента, включающие, по меньшей мере, длины бедра и голени, а также длины окружностей бедра и голени по меньшей мере в трех частях для каждой;- determine the individual parameters of the limb of the patient, including at least the length of the thigh and lower leg, as well as the circumference of the thigh and lower leg, at least in three parts for each; - по полученным индивидуальным параметрам конечности пациента изготавливают или подбирают предварительно изготовленную соответствующую по размерам искусственную модель конечности пациента по пп. 1-4;- according to the obtained individual parameters of the patient's limb, a pre-made artificial model of the patient's limb corresponding in size according to paragraphs is made or selected. 1-4; - идентифицируют по восемь уровней для сегмента бедра и сегмента голени на искусственной модели конечности пациента согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза;- eight levels are identified for the femoral segment and the lower leg segment on the artificial model of the patient's limb according to the method of unified designation of transosseous osteosynthesis; - в проксимальном отделе сегмента бедра, на уровнях I-II, и на дистальном отделе сегмента голени, на уровнях VI-VII, накладывают статические модули и фиксируют их на искусственной модели конечности пациента посредством чрескостных элементов;- in the proximal segment of the femur, at levels I-II, and in the distal segment of the leg segment, at levels VI-VII, static modules are applied and fixed on the artificial model of the patient's limb by means of transosseous elements; - к статическим модулям посредством телескопических стоек фиксируют соответствующие мобильные модули, которые при изменении длин телескопических стоек выполнены с возможностью изменения угла наклона и перемещения вдоль уровней сегмента голени и сегмента бедра соответственно;- to the static modules by means of telescopic racks, the corresponding mobile modules are fixed, which, when the lengths of the telescopic racks change, are made with the possibility of changing the angle of inclination and moving along the levels of the leg segment and thigh segment, respectively; - мобильный модуль сегмента бедра и мобильный модуль сегмента голени соединяют между собой шестью телескопическими стойками с образованием гексапода в области коленного сустава на искусственной модели конечности пациента;- the mobile module of the thigh segment and the mobile module of the lower leg segment are interconnected by six telescopic struts to form a hexapod in the area of the knee joint on the patient's artificial limb model; - телескопические стойки переводят в режим, при котором длина каждой из телескопических стоек не фиксирована и мобильные модули выполнены с возможностью свободного линейного перемещения и поворота на заданный угол друг относительно друга;- telescopic racks are switched to a mode in which the length of each of the telescopic racks is not fixed and the mobile modules are made with the possibility of free linear movement and rotation at a given angle relative to each other; - задают исходное положение каждого из мобильных модулей посредством свободного перемещения мобильных модулей и изменения длин телескопических стоек, затем выполняют сгибание коленного сустава искусственной модели конечности пациента до касания по меньшей мере одной из телескопических стоек гексапода мягких тканей искусственной модели конечности пациента, после чего регистрируют амплитуду сгибания и расстояние от каждой из телескопических стоек до мягких тканей искусственной модели конечности пациента;- setting the initial position of each of the mobile modules by free movement of the mobile modules and changing the length of the telescopic struts, then bending the knee joint of the patient's artificial limb model until at least one of the telescopic struts of the soft tissue hexapod of the patient's artificial limb model touches, after which the flexion amplitude is recorded and the distance from each of the telescopic racks to the soft tissues of the patient's artificial limb model; - выполняют перемонтаж гексапода посредством введения дополнительных элементов конструкции аппарата, обеспечивающих увеличение расстояния между телескопическими стойками и мягкими тканями искусственной модели конечности пациента, затем повторно регистрируют амплитуду сгибания и расстояние от каждой из телескопических стоек до мягких тканей искусственной модели конечности пациента; перемонтаж выполняют до получения оптимальной компоновки ортопедического гексапода, обеспечивающей исключение контакта элементов гексапода с мягкими тканями искусственной модели конечности пациента при сгибании в пределах амплитуды от 0° до 120°;- the hexapod is remounted by introducing additional structural elements of the apparatus, which increase the distance between the telescopic struts and the soft tissues of the patient's artificial limb model, then re-register the flexion amplitude and the distance from each of the telescopic struts to the soft tissues of the patient's artificial limb model; remounting is performed until the optimal layout of the orthopedic hexapod is obtained, which ensures the exclusion of contact of the hexapod elements with the soft tissues of the artificial limb model of the patient during flexion within the amplitude from 0° to 120°; - регистрируют оптимальную компоновку ортопедического гексапода для индивидуальных параметров конечности пациента.- register the optimal layout of the orthopedic hexapod for the individual parameters of the patient's limb.
RU2021111198A 2021-04-20 2021-04-20 Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use RU2763643C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111198A RU2763643C1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111198A RU2763643C1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763643C1 true RU2763643C1 (en) 2021-12-30

Family

ID=80039938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111198A RU2763643C1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763643C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4433961A (en) * 1980-09-15 1984-02-28 Chandler Eugene J Human knee model suitable for teaching operative arthroscopy and having replaceable joint
SU1156116A1 (en) * 1983-10-28 1985-05-15 Казанский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Model of lower limb
DE10130485C2 (en) * 2001-06-25 2003-06-26 Robert Riener Programmable joint simulator
RU2246139C2 (en) * 2002-08-14 2005-02-10 ГУН Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Method and device for studying transosseous osteosynthesis model stiffness
DE202011002311U1 (en) * 2011-02-03 2012-02-06 Zwo3Vier Gbr (Vertretungsb. Gesell.: Stephan Caspers, 51375 Leverkusen, Dr.Med. Ulrich Caspers, 51519 Odenthal) Apparatus for arthroscopy simulation and tibial element
RU160190U1 (en) * 2015-04-16 2016-03-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор" STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE
RU2729021C1 (en) * 2019-11-25 2020-08-03 федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Р.Р. Вредена" Минздрава России) Method of knee joint flexion contracture correction

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4433961A (en) * 1980-09-15 1984-02-28 Chandler Eugene J Human knee model suitable for teaching operative arthroscopy and having replaceable joint
SU1156116A1 (en) * 1983-10-28 1985-05-15 Казанский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Model of lower limb
DE10130485C2 (en) * 2001-06-25 2003-06-26 Robert Riener Programmable joint simulator
RU2246139C2 (en) * 2002-08-14 2005-02-10 ГУН Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Method and device for studying transosseous osteosynthesis model stiffness
DE202011002311U1 (en) * 2011-02-03 2012-02-06 Zwo3Vier Gbr (Vertretungsb. Gesell.: Stephan Caspers, 51375 Leverkusen, Dr.Med. Ulrich Caspers, 51519 Odenthal) Apparatus for arthroscopy simulation and tibial element
RU160190U1 (en) * 2015-04-16 2016-03-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор" STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE
RU2729021C1 (en) * 2019-11-25 2020-08-03 федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Р.Р. Вредена" Минздрава России) Method of knee joint flexion contracture correction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Buford et al. Muscle balance at the knee-moment arms for the normal knee and the ACL-minus knee
Gardnera et al. The influence of mechanical stimulus on the pattern of tissue differentiation in a long bone fracture—an FEM study
Astion et al. Motion of the hindfoot after simulated arthrodesis
Huijing et al. Effects of knee joint angle on global and local strains within human triceps surae muscle: MRI analysis indicating in vivo myofascial force transmission between synergistic muscles
Lerner et al. How tibiofemoral alignment and contact locations affect predictions of medial and lateral tibiofemoral contact forces
Aper et al. The effect of hallux sesamoid excision on the flexor hallucis longus moment arm.
Raasch et al. Assessment of the posterior malleolus as a restraint to posterior subluxation of the ankle.
Klein et al. Moment arm length variations of selected muscles acting on talocrural and subtalar joints during movement: an in vitro study
Brinkman et al. Axial and torsional stability of an improved single-plane and a new bi-plane osteotomy technique for supracondylar femur osteotomies
Cass et al. Three-dimensional kinematics of ankle instability following serial sectioning of lateral collateral ligaments
Roth et al. Kinematically aligned total knee arthroplasty limits high tibial forces, differences in tibial forces between compartments, and abnormal tibial contact kinematics during passive flexion
Takata et al. Foot deformity correction with hexapod external fixator, the Ortho-SUV Frame™
Hamel et al. Relative motions of the tibia, talus, and calcaneus during the stance phase of gait: a cadaver study
Mattingly et al. Three-dimensional in vivo motion of adult hind foot bones
Ghista et al. Orthopaedic mechanics: Procedures and devices
Wong et al. Passive motion characteristics of the talocrural and the subtalar joint by dual Euler angles
Van Riet et al. The effect of the orientation of the radial head on the kinematics of the ulnohumeral joint and force transmission through the radiocapitellar joint
McKellop et al. Control of motion of tibial fractures with use of a functional brace or an external fixator. A study of cadavera with use of a magnetic motion sensor.
Wang [Retracted] Biomechanical Analysis of the Human Knee Joint
RU2763643C1 (en) Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use
Faschingbauer et al. Accuracy of a hexapod parallel robot kinematics based external fixator
US20090301182A1 (en) System, apparatus, and methods for evaluating medical device performance
Ferreira et al. Load transfer at the distal ulna following simulated distal radius fracture malalignment
Rastegar et al. An apparatus for measuring the load-displacement and load-dependent kinematic characteristics of articulating joints—application to the human ankle joint
Olerud The pronation capacity of the foot—its consequences for axial deformity after tibial shaft fractures