способ моделирования компрессионных и оскольчатых переломов позвоночника

Формула изобретения

Способ моделирования компрессионных и оскольчатых переломов позвоночника, включающий приложение механических усилий к исследуемому анатомическому препарату и нарушение его целостности, отличающийся тем, что осуществляют забор препарата со всеми связочными структурами между позвонками, очищают его от остатков мышечной ткани, визуально уточняют отсутствие дегенеративно-дистрофических процессов в препарате, краниальную и каудальную замыкательные пластины препарата помещают в чаши и укрепляют в них, затем на препарат воздействуют внешней осевой центральной нагрузкой до возникновения в нем компрессионного или оскольчатого перелома.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, в частности к созданию медицинских моделей для исследования влияния статической нагрузки, при которых возникают компрессионные и оскольчатые переломы тел позвонков.

Способ моделирования формы позвоночника для изучения пульсового кровотока, включающий наложение чрескостного аппарата на позвоночник экспериментального животного, отличающийся тем, что осуществляют измерение пульсового кровотока до создания медицинской модели, затем создают медицинскую модель, для чего проводят не менее трех спиц через крылья подвздошных костей, при этом одна из них расположена горизонтально, и через один из поясничных позвонков, при этом одну спицу проводят через тело, а две других через остистый отросток, кроме того, расстояние между вколами этих спиц составляет 3-4 мм, затем прикладывают компрессионное усилие в пределах 140-160 Н между поясничным позвонком и крыльями подвздошных костей до создания гиперлордоза, после чего выполняют измерение пульсового кровотока, после операции и в течение 6 мес, при этом отмечают его повышение на протяжении 6 мес (Заявка №2001120640 РФ. Опубл. 2003.04.20).

Известен способ моделирования формы позвоночного канала, включающий клиновидную резекцию передних и задних отделов позвоночника, ляминопластику с последующей коррекцией деформации позвоночника эндокорректором, отличающийся тем, что формируют продольные щелевидные дефекты в телах позвонков и дужках по вогнутой стороне дуги, вскрывают позвоночный канал на протяжении предполагаемой компрессии спинного мозга и в каждый дефект погружают трансплантаты-распорки, расширяющие передне-боковой и задне-боковой отделы эпидурального пространства (Заявка №98117930 РФ. Опубл. 2000.06.27).

Известен способ моделирования изолированного повреждения шейных межпозвоночных дисков, в котором заливают препарат-блок шейного отдела в формах-чашках сплавом Вуда. Придают препарату-блоку с помощью пружин положение сгибания или разгибания, или среднефизиологическое. При этом пружины прикрепляют к винтам между формами-чашками. Осуществляют закрепление форм-чашек с препаратом-блоком заданной ротацией или без нее в копровой установке. Осуществляют падение препарата-блока в положении "вниз" или "вверх головой" или падение груза на "голову". Способ позволяет получить изолированное повреждение шейных межпозвонковых дисков с учетом влияния ротации на тяжесть травмы (2179746. Опубл. 2002.02.20).

Известен способ моделирования проникающего перелома тела позвонка, включающий нарушение целостности тела позвонка и межпозвонкового диска, в котором производят фиксацию смежных с повреждаемым позвонков и дозированно создают условия гиперлордоза с вершиной деформации на уровне места повреждения (Заявка №95111019 РФ. Опубл. 1997.07.10).

Известен способ моделирования вертикальных нагрузок на позвоночные сегменты в эксперименте, включающий передачу усилий измеряющей машины на исследуемый анатомический препарат позвоночных сегментов через подвижные платформы. Платформы имеют шарнирный центр вращения и способны к адекватному наклону и смещению при появлении деформации в исследуемом препарате. Шарнирный центр имитирует подвижность смежных позвонков in vivo при физиологических вертикальных нагрузках и не препятствует возникновению возможных деформаций изгиба, сжатия, скручивания и сдвига в исследуемом препарате. При этом сегменты закрепляют за крайние позвонки, зажимая болтами по периметру "талии" тела так, что центры вращения позвонков находятся на одной линии с шарнирными центрами поворотов подвижных платформ, соответствующей вертикальной оси позвоночного столба, а расстояниями от центра поворота платформы до центра позвонка, закрепленного в ней, соответствует расстоянию между позвоночными сегментами. В результате механические условия в эксперименте максимально приближаются к прижизненным; обеспечивается возможность появления типичных клиновидных деформаций тел позвонков, переломовывихов и других существующих в реальных условиях повреждений позвоночных сегментов (Патент №2229168 РФ. Опубл. 2004.05.20).

Однако известный способ предназначен для экспериментального изучения механической прочности анатомических препаратов грудного и поясничного отделов позвоночника в условиях остеосинтеза различными металлоконструкциями после имитации повреждений и костно-пластических операций, а также без фиксации имитации повреждений и не предусматривает получение режимов для сравнения и биомеханического обоснования существующих фиксаций поврежденных позвоночно-двигательных сегментов.

Задачей настоящего изобретения является разработка упрощенного способа моделирования различных по этиологии компрессионных и оскольчатых переломов позвонков, который позволит получать модели различных переломов позвоночника, для сравнения и биомеханического обоснования существующих фиксаций поврежденных позвоночно-двигательных сегментов.

Поставленная задача решается тем, что в способ моделирования компрессионных и оскольчатых переломов позвоночника, включающий приложение механических усилий к исследуемому анатомическому препарату и нарушение его целостности, осуществляют забор препарата со всеми связочными структурами между позвонками, очищают его от остатков мышечной ткани, визуально уточняют отсутствие дегенеративно-дистрофических процессов в препарате, краниальную и каудальную замыкательные пластинки помещают в специальные чащи и укрепляют в них, затем, используя механическое устройство, на препарат воздействуют внешней осевой нагрузкой до возникновения в нем компрессионного или оскольчатого перелома.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием, примером его выполнения и иллюстрациями, на которых:

Фиг.1 иллюстрирует "Универсальный учебный комплекс для статических испытаний материалов" (КСМИ-40) с установленным в него препаратом позвоночника Th_XII-L_I;

Фиг.2 - фото рентгенограммы модели компрессионного перелома L_I;

Фиг.3 - фото рентгенограммы модели неполного оскольчатого перелома L_I;

Фиг.4 - фото рентгенограммы модели полного оскольчатого перелома L_I.

Способ моделирования компрессионных и оскольчатых переломов позвоночника осуществляется следующим образом.

Для моделирования выбирают уровень L _I, так как переломы позвонков в нижнем грудном и поясничном отделах ввиду анатомических и биомеханических особенностей представляют наибольшую группу - до 54,9% от всех повреждений позвоночного столба. Экспериментальному изучению подвергают участки позвоночника на уровне Th_XII-L_II, изъятые у трупов людей, умерших в возрасте 20-40 лет.

Препарат со всеми связочными структурами между позвонками извлекают из трупа, помещают в полиэтиленовый пакет и замораживают. Эксперименты обычно проводят на второй или третий день после получения препаратов.

Оттаивание препарата производят в полиэтиленовом пакете, чтобы уменьшить возможность дегидратации. Затем препарат очищают от остатков мышечной ткани, сохраняя интактными костно-связочные структуры. Для моделирования используют препараты без выраженных признаков дегенеративно-дистрофических процессов, наличие которых определяют визуально. Краниальную замыкательную пластинку Th_XII и каудальную замыкательную пластинку L_II помещают в специальные чаши и укрепляют в них винтовыми стержнями. Далее препарат устанавливают в "Универсальный учебный комплекс для статических испытаний материалов" (КСИМ-40) и подвергают внешней осевой центральной нагрузке (Фиг.1).

Проводят несколько серий экспериментального моделирования повреждений препаратов позвоночника для определения режимов получения компрессионных неполных оскольчатых и полных оскольчатых переломов тела LI позвонка в зависимости от прилагаемой внешней осевой центральной нагрузки с различной скоростью. Экспериментальные данные затем сравнивают и при помощи них биомеханически обосновывают различные методы фиксации поврежденного позвоночно-двигательного сегмента.

Пример выполнения способа.

Подготовили несколько препаратов со всеми связочными структурами между позвонками, которые извлекли из трупов. Поместили их в полиэтиленовые пакеты и заморозили. Эксперименты проводили на второй день после получения препаратов.

Оттаивание препаратов произвели в полиэтиленовых пакетах, чтобы уменьшить возможность дегидратации. Затем препарат очистили от остатков мышечной ткани, сохраняя интактными костно-связочные структуры. Для моделирования использовали препараты без выраженных признаков дегенеративно-дистрофических процессов, наличие которых определяли визуально. Краниальную замыкательную пластинку Th _XII и каудальную замыкательную пластинку L_II поместили в специальные чаши и укрепили в них винтовыми стержнями. Далее препарат установили в "Универсальный учебный комплекс для статических испытаний материалов" (КСИМ-40) и подвергли внешней осевой центральной нагрузке.

Три препарата подвергали центральной внешней осевой нагрузке 500 кг ступенчато по 100 кг со скоростью 1 мм/мин. После приложения нагрузки позвоночно-двигательные сегменты извлекались из испытательного стенда и исследовались макроскопически и рентгенологически. Рентгенограммы выполнялись в боковой проекции. Оценка рентгенограмм показала, что была получена модель компрессионного перелома тела L_I позвонка (Фиг.2).

Три препарата были подвергнуты внешней осевой центральной нагрузке 1000 кг форсированно со скоростью 1 мм/мин. Анализ рентгенограмм показал, что были получены модели неполных оскольчатых переломов тела L_I позвонка (Фиг.3).

Для получения полных оскольчатых переломов тела L_I позвонка прикладывали нагрузку до 1500 кг со скоростью до 60 мм/мин. В этом режиме исследовали получение модели так же на трех препаратах. Рентгенологически было доказано, что удалось получить модели полных оскольчатых переломов тел LI позвонков (Фиг.4).

Предлагаемый способ моделирования компрессионных переломов позвоночника позволяет определить режимы механического воздействия на препараты при которых возможно смоделировать компрессионные неполные оскольчатые и полные оскольчатые переломы тала L_I позвонка. Полученные модели используют для сравнения и биомеханического обоснования различных методов фиксации поврежденного позвоночно-двигательного сегмента.

Кроме того, предлагаемый способ прост в исполнении и выполняется при помощи известного "Универсального учебного комплекса для статических испытаний материалов" (КСИМ-40)".

Предлагаемый способ моделирования компрессионных переломов позвоночника применяется на кафедре травматологии и ортопедии Тюменской государственной медицинской академии.