Модель нижней конечности

 

МОДЕЛЬ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ, содержащая основание, на котором закреплены имитатор костей таза и последовательно присоединенные к нему имитаторы бедренной кости с головкой и гаейкой, берцовых костей и костей стопы, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности воспроизведения механизма торсионного развития сегментов нижней конечное ти, модель снабжена имитаторами мьшц в виде демпфированных тяг, одни концы которых присоединены к имитаторам костей в местах анатомического прикрепления мышц к костям, а другие концы снабжены грузами и системой блоков установленных на имитаторах костей таза, бедренной и большеберцовой костей соответственно местам начала мышц, модель также снабжена имитаторами связок р виде пружин, посредством которых соответственно соединены имитаторы бедренной, берцовых костей и костей стопы, при зтом имитатор вертлужной впадины выполнен с возможностью перемещения в сагиттальной плоскости, имитатор бедвенной .кости выполнен из упругого эластичного материала с расположенным внутри глад;ким жестким стержнем, юштатор багаьшеЗерцовой кости вьтолнен из упругого материала и снабжен на 2/3 длины винтовым стержнем, причем в проксимальной части берцовые кости жесткое соединение, а в дистальной - подвижное . сл О)

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) 6- 09 В 23 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Ав ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсУДАРстВенный HQMHTET cccP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3657090/28-13 (22) 28.10.83 (4б) 15.05.85. Бюл. Н 18 (72) Х.3. Гафаров (71) Казанский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии (53) б15.47(088.8) (56) 1. Каталог A/О Швабе. "Медицина"

Ф Мб, 1901, r.. 32. (54)(57) МОДЕЛЬ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ, содержащая основание, на котором закреплены имитатор костей таза и по. следовательно присоединенные к нему имитаторы бедренной кости с головкой и шейкой, берцовых костей и костей стопы, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности воспроизведения механизма торсионного развития сегментов нижней конечнос ти, модель снабжена имитаторами мьдпц .в виде демп рированных тяг, одни концы которых присоединены к имитаторам

„„SU„„1156116 А костей в местах анатомического прикрепления мышц к костям, а другие концы снабжены грузами и системой блоков установленных на имитаторах костей таза, бедренной и большеберцовой костей соответственно местам начала мышц, модель также снабжена имитаторами связок я виде пружин, посредством которых соответственно соединены имитаторы бедренной, берцовых костей и костей стопы, при этом имитатор вертлужной впадины выполнен с воэможностью перемещения в сагиттальной плоскости, имитатор бедренной,кости выполнен нз упругого эластичного материала с расположенным внутри глад.ким жестким стержнем, имитатор больше-. берцовой кости выполнен из упругого материала и снабжен на 2/3 длины винтовым стержнем, причем в проксииаиьной части берцовые кости имеют жесткое соединение, а в дистальной - подвижное.

1156 I 16

И «!бретение Относится к ..!кгперимгн а. lьlll)й медицин» а именнО к ср -;1, ст!3ам !1митации органов, и нредназна— ,3е!1о д31Н в1!О прои-!ведения механизма то pс!11>! 1 íî ÃÎ I)аз вит1lя сp 1 ме нто13 нижн пи коне !ности у че. Овгка.

Известна мод! Jlh нижней конечно! ти содержащ lл основаниер на кОторОм злк реплен имитатор костей таза и последа 10 в,!Тельно присоединенные к нему имит1

1ч ры бедр!Иной кости с головкой и шейкой, б рцовых костей и костей с тоны t1), Недостатком известной модели явля ется не!3озможность Roc È130èçÂeäl- íèÿ

15 механизма торсионного развития сегментов нижне!1 конечности человека. !

1е3!ью изобретения является обеспечение во.зможности воспроизведения механизма торсионного развития сегментов нижней конечности человека. !

1оставленная цель цостигается тем, что модель нижней кон! чнс сти, содержащая основание, на котором закреплен имитатор костей таза и последовательно присоединенные к нему имитаторы бедренной кости с головкой и шейкои, берцОвых кОстеи и КОстеи стопы, снабжена имитаторами мышц в виде демпфированных тяг, одни концы которых присоединены к имитаторам костей в местах анатомического прикрепления мышц к костяи, а другие концы снабжены грузами и системой блоков, установленных на имитаторах костей таза, 3$ бедренной и большеберцовой костей соответственно местам начала мышц, модель также снабжена ииитаторами связок в виде пружин, посредством которых соответственно соединены 49 имитаторы бедренной, берцовых костей и костей стопы, при этом имитатор вертлужной впадины выполнен с возмож костью перемещения в сагиттальной плоскости, имитатор бедренной кости 45 выполнен из упругого эластичного материала с расположенным внутри гладким жестким стержнем, имитатор большеберцовой кости выполнен из упругого материала и снабжен на 2/3 длины ви 1-56 товым стержнем, причем в прокгимальной части берцовые кости имеют жестк зе соединение, а в дистальной — подвижное.

На фиг.1 схематически изображена 55 модель нижней конечности, общий вид; на фиг.2 — проксимальный отдел модели нижней конечности, вид сбоку; на фиг. 3 — дистa»l,ные сегменты модели нижнеи кОнечно! ти Вид сбок cHутри у на фиг. 4 — схема подвижного прикрепления имитаторов мышц к сегментам; на фиг.5 и б — блоки, установленные на местах начала имитаторов мышц.

Модель состоит из имитатора тазовой кости 1, который посредством Ulaрового шарнира 2 установлен на вершине углообразно изогнутой стойки 3.

1 имитатору тазовой кости 1 на оси прикреплен металлический имитатор вертлужной впадины в виде полусферы 5, который можно перемещать в сагиттальной плоскости за счет винта 6. Имитатор головки бедра 7 установлен в полусфере 5. Имитатор головки бедра 7 выполнен из ригидного материала (органическое стекло марки 10292-74), который жестко посажен на имитатор шейки бедра 8. Имитатор шейки 8 и; диафиз бедренной кости 9 выполнены из упругоэластического материала (резина марки СКУ-6). Угол антеторсии бедренной кости без нагрузки о составляет ЗО, что соответствует средней величине антеторсии бедра новорожденного. Внутри диафиза имитатора бедренной кости 9 по всей длине просверлен канал и заполнен смазочным материалом. В этот канал . вставлен стержень с полированной поверхностью 10, который исключает возможность изгиба имитатора бедренной кости 9 при воздействии различных сил на его концы. В то же время стержень 10 обеспечивает имитатору возможность скручивания вокруг продо льной Оси под действием торгионных сил . имитатор большеберцовой кости

11 выполнен также из упругоэластичного материала (резина марки 52-336)

Угол торсии имитатора без нагрузки о составляет 0 . Имитатор большеберцовой кости 11 на две трети снизу армирован стержнем 12 с винтовой нарезкой, который включает скручивание имитатора в этой области. Имитатор малоберцовой кости 13 выполнен из ригидного материала (текстолит марки

5-78). Скручивание имитатора большеберцовой кости 11 вокруг своей продольной оси происходит в области верхней трети, свободной от 13интового стержня 12. Изгиб его в этой зоне (под действиеи скручивающих сил) на концах исключается ригидныии свойствами имитатора малоберцовой кости

1156116

1О

13 а также за счет жесткого саедиУ кения берцовых костей в проксимальном отделе.

Имитаторы бедренной 9 и берцовых

11 и 13 костей в коленном суставе S соединены за счет имитаторов крестообразных 14 и боковых 15 связок. Имитаторы связок выполнены из цилиндрических пружин диаметром 3-5 мм.

Жесткое соедивие берцовых костей осуществляется винтом 16.

Имитаторы берцовых костей 11 и

13 подвижно соединены между собой пружиной 17, а также соединены с костями стопы 18. Пружина 17 имитирует нижнюю межберцовую, дельтовидную, таранно-пяточную и таранно-малоберцовые связки.

Имитаторы костей стопы 18 выполнены из ригидного материала (древесина). Передний отдел имитаторов костей стопы — из того же материала одним блоком. Движения сохранены в голеностопном 19, подтаранном 20 и

Шопаровом 21 суставах. Роль связок суставов выполняют пружины.

Имитаторами основных мышц, участвующих в механизме торсионного развития бедра и голени, являются демпфированные в середине тяги за счет 30 тарированных пружин 22 (растяжение которых при нагрузке 200 г составляет 1 мм). Роль приводящих мышц 23, отводящих мышц 24 бедра, поясничноподвздошной мышцы 25, наружных ротаторов 26 бедра, а также сгибателей

27 голени, разгибателей 28 голени, сгибателей".стопы 29, малоберцовых мышц 30, мышц задней большеберцовой

31 и передней большеберцовой 32 вы- 4ф полняют демпфированные тяги, подвижно прикрепленные к соответствующим местам анатомического прикрепления сухожилий мышц на имитаторах сегментов нижней конечности. Подвижность 45 прикрепления тяг обеспечена за счет колец 33, установленных на винтах 34, ввернутых в имитаторы костей нижней конечности. Проксимальные концы тягимитаторов мышц перекинуты через 50 блоки 35 одинаковой величины, но различной конструкции. Блоки установлены соответственно местам начала мышц на имитаторе тазовой кости 1, а также на имитаторах мыщелков бедренной 55 кости 36, большеберцовой кости 37.

Перекинутые концы тяг снабжены грузами 38 различной величины.

Модель используется следующим образом.

Для воспроизведения и излучения механизма уменьшения угла антеторсии бедренной кости создают равновесие между имитаторами приводящих 23 и отводящих 24 мышц бедра. Поперечную ось мыщелков имитатора бедренной косо ти 9 устанавливают под углом 15 относительно фронтальной плоскости.

Продольную ось имитатора шейки бедра

8 устанавливают под углом 450 относительно фронтальной плоскости (такое расположение концов бедренной кости в пространстве относительно фронтальной плоскости соответствует положению бедренной кости новорожденного).

Для этого приводится в действие имитатор мышцы наружного ротатора 26 бедра (грушевидная мышца) путем увеличения груза на конце тягй. Наклон плоскости входа в вертлужную впадину о устанавливают под углом 35-40, а нак. лон таза — под углом 55-60 поворотом имитатора тазовой кости 1 в шаровом шарнире 2. Фронтальную инклинацню имитатора вертлужной впадины 5 устанавливают также за счет шарового шарнира 2 в пределах 40-45 . Создают о равновесие между сгибателями 27 и разгибателями 28 голени. Нагружают тяги, имитирующие пояснично-подвэдош ную мышцу 25, переднюю порцию отводя щей мышцы 24 бедра и большую приводя щую мышцу 23 бедра. Величина груза при этом подбирается эмпирически.

Под воздействием приложенных сил происходит внутренняя ротация о бедренной кости на 20-22, поэтому поперечная ось мыщелков имитатора бедренной кости 9 устанавливается о под углом 6-8, открытым кнутри отно. сительно фронтальной плоскости.

Уменьшение имеющегося угла антеторо сии в 30 производят увеличением угла фронтальной инклинации имитатора вертлужной впадины 5 от 45 до 70-80 о завинчиванием винта 6, При этом имитатор вертлужной впадины 5 отклоняется спереди кнаружи, т.е. ближе к сагиттальной плоскости за счет поворота на оси 4. Передним краем имитатора вертлужной впадины 5 созда. ется давление на имитатор головки бедра 7 спереди назад, н угол автеторсии имитатора бедренной кости 9 о уменьшается с 30 до 10-12, так как возникают скручивающие силы на его

115б11б концах, как и при нагрузке на жиную кость человека. Это соответствует величине антеторсии бедра нзрослогс человека. Изменение же инклинации ими татора вертлужной впадины от 5 до

80 соответствует повороту костей таза человека при ходьбе во время заднего толчка и переносной фазы шага. В этих фазах шага происходит

1Î максимальное напряжение поясничноподнздошной мьпацы 25 и мышц наружных ротаторов 26 бедра. Вследствие этого осуществляется внутреннее скручивание бедренной кости, т. е. процесс торсионного развития этого сегмента

15 конечности человека в период роста.

Таким образом, механизм внутреннего скручивания бедренной кости имитируется на модели как бы при ходьбе.

Это достигается изменением угла инклинации подвижного имитатора нертлужной впадины 5 на неподвижном имитаторе тазовой кости 1, а также созданием напряжения определенных имитаторов мышц.

Для воспроизведения наружного скручивания костей голени (которое происходит к 4-5 годам жизни ребенка

0 от нулевого положения до +18-25 кнаружи от фронтальной плоскости) 3Q параллельно устанавливают и стабилизируют мыщелки бедренной 9 и большеберцовой 11 костей но фронтальной плоскости. Это достигается тем, что увеличивают грузы на концах внутрен- 33 ней и наружной частей тяги 27. Внутренняя часть тяги 27 соответствует полусухожильной и полуперепончатой мышцам, а наружная — имитирует двуглавую мышцу бедра. Увеличивают натя жение и разгибателя 28 голени (четырехглавая мышца), а также сгибателя стопы 29 (икроножная мьппца). Имитатор. костей стопы 18 устанавливают под углом 100-110, относительно

О имитаторов берцовых костеи 11 и 13, приводя в действие имитатор передней большеберцовой мышцы 32. Затеи одинаковьгми по величине грузами нагружают тяги, имитирующие заднюю Ю большеберцовую мышцу 31 и длинную малоберцовую мышцу 30. При этом происходит скручивание имитаторов костей голени 11 и 13 кнаружи, так как плечо силы задней большеберцовой $5 мышцы 31 в два с половиной раза больше, чем плечо силы длинной малоберцо вой мьнпцы 30. Это соответствует анатомическому строению голени. При скручивании костей голени внутренняя лодыжка за счет поднижного соединения 17 смещается кпереди относительно наружной в голеностопном суставе

19. Поэтому внутренняя лодыжка оказывает давление на блок и шейку тарлнной кости снутри кнаружи, а наружная лодыжка давит на блок таранной кости несколько сзади снаружи внутрь. В результате этого таранная кость поворачивается кнаружи на 8о

10 н подтаранном 20 и Шопаровом 21 суставах. Возможность искривления имитатора большеберцовой кости 11 в верхней трети при носпроизнедении торсии исключается жестким соединением ригидного имитатора малоберцовой кости 13. Скручивание имитатора большеберцовой кости 11 происходит в верхней трети, где нет винтового стержня.

12. Это соответствует механизму торсии костей голени в норме, зависящей от особенностей прикрепления мышц к этой области. Смещение наружной . лодыжки натягивает сухожилие малоберцевой мышцы, а н модели его имита. тор 30. В результате этого передний отдел стопы отклоняется кнаружи и кубонидная кость оказывает давление на передний отдел пяточной кости.

Последняя, н свою очередь, также передним отделом поворачивается кнаружи, а задний ее отдел уходит кнутри .о на 10-12, образуя нормальный разворот стопы от осеВОА линии.

Иодель обеспечивает возможность наглядного воспроизведения с большой точностью механизма торсионного развития сегментов нижней конечности человека н период роста. Иодель позволяет демонстрировать функции отдельны яиц, а также и нескольких групп одновременно при изучения торсионного механизма. Все это позволяет не только достоверно демонстрировать механизм торсионного развития нижней конечности,.но и изучать возможность формирования некоторых врожденных заболеваний при дисплазиях костей или выпадении функции отдельных групп мышц, а также патогенез различных деформаций сегментон при ортопедических заболеваниях . Кроме того, модель может служить наглядным учебным пособием по дегской ортопедии и функциональной анатомии °

115611б

Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3151148

Филиал IIIIII "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель А. Михальцов

Редактор С. Тимохина Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско