Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния тканей конечности

 

Использование: воссоздание и изучение реальных процессов, протекающих е мягких тканях при их сложном нагружении. Сущность изобретения: устройство содержит жесткую пластину 1, элемент фиксации 2, компрессионно-дистракционный аппарат 4, трехслойную модель 5, включающую имитаторы 8,12,13 соответственно мышцы, фасции и кожи, выполненные из оптически прозрачных полимеров . Сквозь модель 5 проведена в перпендикулярном направлении спица 6, закрепленная в кояьце 14 аппарата 4. Имитаторы 8 и 12 связаны жестко, а имитаторы 12 и 13 подвижно. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации тто иатентам и товарным знакам (21) 4839701/14 (22) 16.04.90 (46) 15.12.93 Бюп. Ия 45 — 46 (71) Научно-исследовательский центр Татарстана

- "Восстановительная травматопогия и ортопедия" (72) Хабибьянов РЯ„. Казанцев Ф.Ф„Шалабанов А.К.; .Узинский В.В. (73) Научно-исследовательский центр Татарстана

"Восстановительная травматопогия и ортопедия" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОС ГОЯНИЯ ТКАНЕЙ КОНЕЧНОСТИ (и) ШЗ (и) 2004936 С1 (5Ц 5 G 09 8 23 28 (57) Использование: воссоздание и изучение реальных процессов, протекающих в мягких тканях при их сложном нагружении. Сущность изобретения: устройство содержит жесткую пластину 1, элемент фиксации 2, компрессионно-дистракционный аппарат 4, трехслойную модепь 5, включающую имитаторы 8,12,13 соответственно мышцы, фасции и кожи, выполненные из оптически прозрачных полимеров. Сквозь модель 5 проведена в перпендикупярном направпении спица 6, закрепленная в кояьце 14 аппарата 4. Имитаторы 8 и 12 связаны жестко, а имитаторы 12 и 13 подвижно. 1 ил.

2004936

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для приближенного воссоздания и изучения реальных процессов в мягких тканях конечностей при чрескостном компрессионно-дистракционном остеосинтезе, .

Известен ряд моделей для оптического исследования механических характеристик кости, а также для получения топографической картины деформации костей скелета.

Однако перечисленные модели предназначены лишь для изучения механических свойств костей скелета и совершенно не дают представления о состоянии мягких тканей.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство, включающее модель кости — имитатор сегмента конечности в виде различного вида жестких пластинок, закрепленных в компрессионно-дистракционном аппарате элементами фиксации, предназначенное для. сравнительной оценки устойчивости компрессионного остеосинтезэ. Но и эта модель не обеспечивает возможности исс. ледования напряженно-деформированного состояния всех слоев сегмента конечности, тем более в условиях сложного нагружения.

Целью изобретения является возможность воспроизведения деформации мягких тканей при сложном нагружении.

Поставленная цель достигается тем, что в компрессионно-дистракционный аппарат введена установленная на жесткой пластине трехслойная модель из эластичных оптически прозрачных полимерных имитаторов мышцы, фасции и кожи, иэ которых первый с вторым связан жестко, а второй с третьим — подвижно, при этом элементы фиксации выполнены в виде спицы, проведенной в перпендикулярном направлении сквозь жесткую пластину и трехслойную модель.

На чертеже изображен общий вид устройства в аксонометрии.

Устройство содержит жесткую пластину

1 из плексигласа, фиксированную к элементу фиксации 2. закрепленному к кольцу 3 компрессионно-дистракционного аппарата

4, несущую на себе трехслойную модель 5 из эластичного оптически прозрачного полимера. Модель 5 закреплена на жесткой пластине 1 прижимной планкой 6. B нижнем отделе модели 5 через все слои и пластину

1 проведена перпендикулярно модели спица 7.

Имитатор 8 мышцы — слой, моделирующий мышцу, на свободном конце 9 имеет

U (r — ro) =Л.N, i=1,2,3, 40 где U — полный вектор смещения; г — вектор регистрации интерферограмм;

ro — вектор смещения;

Л- длина волны света, N — порядок интерференционных полос.

Расчет перемещений е проводится по формуле

Е = U;+1 UI/li, 50 где Ui+> — перемещения вдоль образца в центре интерференционных полос;

11 — расстояние между соседними поло55 сами.

Напряжение о -в слоях модели определяется по формуле:

0= с Еь I=1,2,3, где Š— модуль упругости слоев. горизонтальную планку 10 с отверстием 11 для захвата. Между имитатором 8 мышцы и имитатором 12 фасции задается жесткая связь, а между имитатором 12 фасции и имитатором 13 кожи — подвижная. Спица 6 фиксирована в кольце 14.

Выполнение нагружаемой трехслойной модели 5 из эластичных оптически прозрачных полимерных имитаторов с отношением основных механических характеристик слоев-имитаторов 8, 12, 13 тканей; соответствующих таковым фасции, мышцы, кожи, с

15 дополнительным автономным нагружением имитатора 8 мышцы и моделированием жесткой связи его с имитатором 12 фасции и подвижная — между имитатором 12 фасции и имитатором 13 кожи позволяет наиболее

20 полно воспроизводить реальные процессы для мягких тканей конечности при чрескостном компрессионно-дистракционном остеосинтезе. Регистрация происходящих в модели процессов методом лазерной голографической интерферометрии (ЛГИ) в виде интерферограмм представляет наглядную картину деформированного состояния слоев модели, По интерферограммам определяются .тангенциальные смещения вдоль слоев модели, находящихся под действием локальных сил воздействия, приложенных через спицу, Интерпретация интерферограмм

35 осуществляется с помощью известных соотношений

2004935 процессы методом ЛГИ. Итерпретация интерферограмм дает количественную оценку

НДС мягких тканей конечности.

Укаэанное диктуется необходимостью локализовать конфликтные участки в биомеханической системе "аппарат — сегмент— конечности" и дать их характеристику, что позволит снизить потенциальную эначи10 мость биомеханических факторов во взаимосвязанном комплексе механических, биологических, термических факторов, обуславливающих воспалительные процессы в области проведения спиц при чреско15 стном остеосинтезе. Предлагаемое устройство позволяет определить критерии адекватности параметров компрессии и дистракции физиологическим особенностям мягких тканей конечности.

20 (56) Журнал "Ортопедия, травматология и протезирование", М 7, 1980, с.73 — 75.

Большаков О.И. и др. Использование оптических квантовых генераторов в современной технике. Л,: 1977, c,112 — 113.

Журнал "Ортопедия, травматология и протезирование". М 5, 1981, с,5 — 8, Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАН-.

НОГО СОСТОЯНИЯ ТКАНЕЙ 35

КОНЕЧНОСТИ, содержащее имитатор сегмента конечности, включающий жесткую пластину, закрепленную посредством элементов фиксации в компрессионно-дистракционном аппарате, отличающееся тем, 40 что, с целью возможности воспроизведеСоставитель H.Ëþêøèí

Редактор Г.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3397

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Анализ интерферограмм по приведенным формулам позволяет дать количественную оценку напряженно-дефрмированного состояния (НДС) слоев модели при чрескостном остеосинтезе.

Устройство используют следующим образом. После установки устройства в компрессионно-дистракционный аппарат 4 и нагружения модели 5 посредством перемещения кольца 14 относительно кольца 3, производят регистрацию процессов, происходящих в модели 5 двухэкспозиционным методом ЛГИ на голографической установке по схеме Лейта. При этом регистрируется статическая картина перемещений. Реальные динамические процессы моделируются автономным нагружением имитатора 8 мышцы приложением активной силы к планке 10 через отверстие 11 для захвата на фоне общего нагружения модели 5.

Данное устройство позволяет с достаточно высокой степенью точности моделировать реальные процессы в мягких тканях конечности при чрескостном компрессионно-дистракционном остеосинтезе и изучать объемные статистические и динамические ния.деформации мягких тканей при сложном нагружении, в него введена установленная на жесткой пластине трехслойная модель из эластичных оптически прозрачных имитаторов мышцы, фасции и кожи, из.которых первый с вторым связан жестко, а второй с третьим - подвижно, при этом элементы фиксации выполнены в виде спицы. проведенной в перпендикулярном направлении сквозь жесткую пластину и трехслойную модель.