Устройство для биомеханических испытаний позвоночника
Полезная модель относится к медицине, а именно, к травматологии и служит для проведения испытаний сегментов позвоночника для изучения прочности исследуемых образцов при различных видах нагружения, в том числе, после вертебропластики с использованием различных конструкций имплантатов и способов фиксации. Устройство позволяет увеличить простоту и надежность закрепления объекта в нагрузочном устройстве, расширить число видов нагрузок на исследуемый объект.
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и предназначено для определения механической прочности позвоночника при различных видах нагрузки, оценки свойств имплантатов, прочности фиксации позвоночника при использовании различных конструкций имплантатов.
Известно устройство для определения механической прочности позвонков при осевой нагрузке с помощью сплава Вуда [Громов А.П. Биомеханика повреждений позвоночника в книге: «Биомеханика травмы» М. «Медицина», 1979 с.179-229.], который наносят на гиалиновые пластины позвонков для создания параллельных площадок, исключая неточность измерения [аналог]. Недостатком этого устройства является сложная технология приготовления сплава, его высокая температура при застывании, которая отрицательно влияет на биологические и механические свойства позвонка.
Известно устройство для изучения механической прочности позвоночника после вертебропластики [Belkoff S.M., Mathis J.M., Jasper L.E., Deramond H «The biomechanics of vertebroplasty. The effect of cement volume on mechanical behavior.» Spine 26, 1537-1541, 2001], состоящее из зажимов, в которых фиксирован образец на которые создается осевая нагрузка на оперированный позвонок [аналог]. Недостатком этого устройства является невозможность проведения испытаний на изгиб из-за конструкционных особенностей фиксаторов.
Известен способ изучения механической прочности позвоночника при резком сгибании на специальном стенде [Пырлина Н.П., Антуфьев И.И. и др. «Моделирование повреждений позвоночника при дозированных динамических нагрузках» Ж. «Судебно-медицинский эксперт», 1970 №4, с.6-12.] - имитация травмы водителя при столкновении автомобиля с препятствием [прототип]. К недостаткам устройства по этому способу следует отнести необходимость создания сложных технических конструкций, большой разброс антропометрических данных биоманекенов, а также ограничения в действующем законодательстве.
ЗАДАЧА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ - создание устройства для объективной оценки механической прочности позвоночника при различных видах нагрузок и при использовании различных имплантатов и методов фиксации позвонков, разработка способа биомеханических испытаний позвоночника при различных его повреждениях и методах их устранений.
УКАЗАННАЯ ЗАДАЧА решается путем надежной фиксации исследуемого отдела позвоночника и возможностях моделировать любой вид механического воздействия на исследуемый объект.
Раскрытие полезной модели
Устройство, для биомеханических испытаний позвоночника, представленное на фиг., содержит две фиксирующих обоймы 1 и 2, скрепленные с краниальным (верхним) 3 и каудальным (нижним) 4 позвонками. Нижняя обойма закреплена на неподвижной траверсе нагрузочного устройства (на фиг. не показана)., а к верхней обойме приложена, посредством штока (5), смещающая сила от подвижной траверсы нагрузочного устройства по оси в сагиттальной плоскости.
Краниальный и каудальный позвонки скреплены и центрированы в обоймах посредством экспансивных винтов 6 и 7, расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях относительно сагиттальной плоскости. При этом на верхнем фиксаторе располагается шаровой шарнир (8) с возможностью его фиксации от 0 до 90 градусов от оси устройства и в пределах 180° в перпендикулярной к оси плоскости. Подвижная часть шарнира снабжена штоком, к концу которого прикладывается осевая сжимающая и/или изгибающая силы от нагрузочного устройства
ЗАЯВЛЕННОЕ УСТРОЙСТВО отличается от прототипа возможностью испытания образцов на различные виды нагрузок за счет многовариантности положения фиксирующих обойм (устройств), надежная фиксация испытуемого объекта - сегмента позвоночника позволяет кроме обычных видов нагрузок определять прочность на сгибание.
УСТРОЙСТВО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ следующим образом: краниальный и каудальный позвонки помещаются в фиксирующие обоймы, с помощью направителя в телах позвонков формируют каналы под экспансивные винты для тел позвонков. Экспансивные винты вводят через специальные отверстия фиксирующей обоймы в тела позвонков, надежно фиксируя их. Каждую из фиксирующих обойм соединяют с верхней и нижней траверсами нагрузочного устройства, проводят их нивелирование (центрирование), выбирают режим исследований, располагают необходимые датчики на исследуемом объекте и осуществляют нагружение.
ТЕХНИЧЕСКИМ РЕЗУЛЬТАТОМ применения полезной модели является увеличение простоты и надежности закрепления испытуемого объекта в нагрузочном устройстве, расширение видов исследуемых нагрузок на объект.
Устройство для биомеханических испытаний сегментов позвоночника, содержащее обоймы для закрепления крайних сторон исследуемого сегмента позвоночника и нагрузочное устройство, отличающееся тем, что исследуемый сегмент закрепляется в фиксирующих обоймах с использованием экспансивных винтов, введенных во взаимно перпендикулярных направлениях и обеспечивающих фиксацию объекта и его центрирование, при этом верхняя обойма содержит снабженный выступающим штоком шаровой шарнир с возможностью фиксации шарнира в пределах полусферы по углам, а конец штока взаимодействует с подвижной траверсой нагрузочного устройства.
