устройство для измерения подвижности позвоночного сегмента в эксперименте

Формула изобретения

Устройство для измерения подвижности позвоночного сегмента в экспериментальных условиях, состоящее из механического блока, тензометрического динамометра и приборного блока, имеющее возможность регистрировать в механическом блоке перемещение испытуемого образца по шести степеням свободы под воздействием прикладываемой нагрузки, отличающееся тем, что устройство выполнено переносным и содержит конструктивно независимый тензометрический динамометр, позволяющий проводить исследования с нетипичными направлениями усилий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к нейроортопедии, и может быть использовано для исследования в экспериментальных условиях влияния декомпрессивных и стабилизирующих операций на подвижность позвоночного сегмента, для оценки фиксирующих свойств различных позвоночных имплантатов.

Известны стационарные лабораторные устройства, использующие электротензометрические методы оценки подвижности позвоночного сегмента в условиях эксперимента. Они, как правило, состоят из механизмов, заключенных в корпус и обеспечивающих движение и регистрацию по шести степеням свободы при нагружении сегмента. Параметры измерений фиксируются по приборам визуально или записываются на какой-либо носитель.

Наиболее близким к заявляемому является универсальный позвоночный тестер, позволяющий делать запись приложенного усилия и возникающего смещения одновременно (Wilke H.J. et al. A universal spine tester for in vitro experiments with muscle force simulation, Euro Spine J, 1994; 3:91-7; Патент US № 6223604, 2001. Mobile truss testing apparatus). Аппарат состоит из двух площадок-оснований, одна из которых закреплена неподвижно и соединена с другой подвижной при помощи шести подвижных связей (гидравлических цилиндров). Крепление каждого цилиндра к площадкам-основаниям осуществляется при помощи шарнира с тремя степенями свободы. К площадкам-основаниям крепится исследуемый блок позвонков. Цифровая система управления цилиндрами позволяет, увеличивая давление и, соответственно, перемещение в одних цилиндрах и уменьшая в других, прикладывать усилие к позвоночнику в любом направлении (аппарат имеет шесть степеней свободы). Усилие, прикладываемое для получения смещения позвонков, и достигнутое смещение регистрируются одновременно по показаниям потенциометров. К недостаткам этого изобретения можно отнести:

1) массивность и статичность аппарата, не допускающие его переноски, в связи с чем работа возможна только в условиях специализированной лаборатории,

2) сложность конструкции аппарата, предполагающая обслуживание и настройку аппарата специально обученным персоналом,

3) при исследованиях с нетипичными направлениями усилий и перемещений требуется дополнительная трудоемкая работа по перепрограммированию управляющей системы,

4) необходимость жесткой фиксации обоих концов позвоночника, что удлиняет время подготовки к исследованию.

Задачей изобретения было создание мобильного переносного устройства, позволяющего проводить исследования в неприспособленных помещениях (например, в условиях морга), обеспечивающего возможность проведения исследования лицами, не имеющими специального технического образования, а также обеспечение проведения исследований с нетипичными направлениями усилий и перемещений, необходимых при скрининговых исследованиях, и сокращение времени подготовки к исследованию.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство выполнено переносным и содержит конструктивно независимый тензометрический динамометр, позволяющий проводить исследования с нетипичными направлениями усилий.

Технический результат достигается за счет конструктивных особенностей предлагаемого устройства. Оно состоит из трех переносных блоков, легко соединяемых между собой. Тензометрические датчики фиксируют смещение в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Тензометрический динамометр позволяет прикладывать силу в любом направлении. Приборный блок позволяет одновременно в режиме реального времени регистрировать усилие и смещение.

Предлагаемое устройство на Фиг.1 представляет собой мобильный переносной вариант, состоящий из трех блоков: механического 1, приборного 3 и тензометрического динамометра 2.

Механический блок на Фиг.2 и Фиг.3 состоит из корпуса 4, на котором имеется устройство 5 для закрепления испытуемого позвоночного сегмента 6. Упругий элемент 7 заостренным концом входит в сегмент 6, другим концом он жестко соединен с ползуном 8. Ползун 8 имеет возможность движения вперед-назад по направляющим 9, выполненным в корпусе 4, за счет действия пружины 10, закрепленной одним концом на ползуне 8, а другим концом на упругой пластине 11 с установленным на ней тензометрическим датчиком 12. В месте соединения упругого элемента 7 с ползуном 8 установлены два тензометрических датчика.

Датчик 13 регистрирует вертикальные отклонения вверх-вниз, а датчик 14 регистрирует горизонтальные отклонения вправо-влево. Таким образом, тремя тензометрическими датчиками регистрируется перемещение испытуемого позвоночного сегмента 6 под воздействием силы, создаваемой вручную тензометрическим динамометром 2 (Фиг.1) по шести степеням свободы.

Тензометрический динамометр на Фиг.4 представляет собой удобную рукоятку 15 с вмонтированным в нее упругим элементом 16, на свободном конце которого имеется заостренный штырь 17, предназначенный для соприкосновения с испытуемым сегментом 6 (Фиг.2). На упругом элементе 16 закреплен тензометрический датчик 18, показания которого тарированы в килограммах.

Приборный блок на Фиг.5 состоит из приборной панели 19, закрытой кожухом 21 с установленной на нем рукояткой 22, предназначенной для удобства переноски блока. На панели 19 установлены 4 тарированных микровольтметра 20. Три из них фиксируют величины перемещений в мм упругого элемента 7 (Фиг.2), четвертый предназначен для измерения прикладываемого усилия в кг тензометрическим датчиком 2 (Фиг.1) к испытуемому позвоночному сегменту 6 (Фиг.2). Внутри блока размещена электрическая схема, предназначенная для функционирования приборного блока (Фиг.5).

Работа с устройством для измерения стабильности позвоночного сегмента в экспериментальных условиях (Фиг.1; 2; 3; 4; 5) заключается в следующем: иссеченный испытуемый позвоночный сегмент 6 (Фиг.2) нижним позвонком закрепляется в устройстве 5, делается небольшой прокол в верхнем позвонке сегмента 6 и в этот прокол вводится упругий элемент 7. Затем механический блок 1 (Фиг.1) и тензометрический динамометр 2 (Фиг.1) проводами соединяют с приборным блоком 3 (Фиг.1). Приборный блок 3 (Фиг.1) включается в электрическую сеть, и все четыре микровольтметра обнуляются, т.е. выставляются на «ноль». Теперь все подготовлено для начала исследования. Тензометрическим динамометром 2 (Фиг.1) вручную нажимают на то или иное место испытуемого сегмента 6 (Фиг.2) и результат считывают со шкал микровольтметров 20 (Фиг.5).