Способ определения давления на межпозвоночные диски

 

Изобретение относится к медицине, в частности к биомеханике спорта. Цель изобретения - исключение травматизма исследования. При стандартной нагрузке измеряют внутрибрюшное давление/, определяют геометрические размеры сечения туловища, позвонков и межпозвоночных дисков и световую плотность сечения дисков по томографическим или рентгеновским снимкам, рассчитывают давление на межпозвоночные диски по формуле a -pFS .+ Q fl где D - давление на межпозвоночный диск; Q - становая сила, развиваемая на становом динамометре; р -1 внутрибрюшное давление; F - площадь сечения туловища на уровне по томограмме; f - опорная площадь диска между LZ и La; a - плечо действия становой силы относительно оси исследуемого элемента позвоночника по томограмме; S - плечо действия силы внутрибрюшной поддержки по томограмме; I - плечо действия мышц-выпрямителей позвоночника, выявляют при стандартных нагрузках зависимость световой плотности томограмм или рентгеновских снимков в сечении диска от давления ка межпозвоночный диск при различных условиях нагрузки. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (39) (1 I) (st)s А 61 В 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4384974/14 (22) 29.02.88 (46) 15.07.92, Бюл. hb 26 (71) Всесоюзный проектно-технологический и экспериментально-конструкторский институт по спортивным и туристским изделиям (72) В.П.Сазонов, В.И;Лелеков, Ф.И.Тодуа и

Ю,К.Асташев . (53) 616-073.75 (088.8) (56) Hachemson А.D. Olsa pressure measurement, spin, 1981; ч, 6, р. 93-97. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

НА МЕЖПОЗВОНОЧНЫЕ ДИСКИ (57) Изобретение относится к медицине, в частности к биомеханике спорта. Цель изобретения — исключение травматизма исследования. При стандартной нагрузке .. измеряют внутрибрюшное давление, определяют геометрические размеры сечения туловища, позвонков и межпозвоиочных дисков и световую плотность сечения дисков

Изобретение относится к медицине, биомеханике спорта и физической деятельности.

Известен прямой способ измерения нагрузок на позвоночник путем введения а межпоэвоночный диск катетера, соединен. ного с манометрическим датчиком для измерения внутридискоаого.давления.

Однако такой способ может привести к травмированию межпозвоночного диска, а еще хуже — к травмам спинного мозга испытуемого.

Цель изобретения — уменьшение травматичности способа, Поставленная цель достигается одновременным измерением становой силы при

2 по томографическим или рентгеновским снимкам, рассчитывают давление на межпозвоночные диски по формуле

«Q оF Qa -аFS

0 = — - .+ . где 0 — давлеfl ние на межпозвоночный. диск; Q — становая сила, развиваемая на становом динамомет-. ре; р - i внутрибрюшное . давление; F- пло- щадь сечения туловища на уровне 4-Q no томограмме; f — опорная площадь диска между L2 и 4 з; а — плечо действия становой силы относительно оси исследуемого элемента позвоночника па томограмме; S— плечо действия силы внутрибрюшной поддержки по томограмме;! —. плечо дейст/ вия мышц-выпрямителей позвоночника, выявляют при стандартных нагрузках 3

3 зависимость световой плотности томограмм или рентгеновских снимков в сечении диска отдааления на межпоэвоночный диск при различных условиях нагрузки. 4 ил.

° аюЬ

4 интрагастральном зондировании и сканиро- фь ванием пупочной области тела с использованием компьютерного томографа, при ( этом определяют внешнюю силу, действую- Ъ щую на позвоночник, внутрибрюшное давление, определяют геометрические размеры сечения туловища и межпоэаоночных дисков, по которым с использованием механико-математического моделирования определяют нагрузки на позвоночник(даалвние на межпоэвоночные диски), далее выполняют такие измерения при различных величинах становой силы, сопоставляют значения нагрузки на позвоночник со световой плотностью томаграмм, строят калибровочный график па световой плотности

174703-1 томограмм и определяют уровень давления на хрящевую ткань (давление на межпозвоночные диски) при. различных условиях нагрузки.

На фиг.1 представлена схема реализации способа: вид в сагиттальной плоскости; вид во фронтальной плоскости; на фиг.2— действие сил и моментов на элементы позвоночника на уровне Lz-Q; на фиг.3 — сечение туловища. (томограмма) на уровне L2-1;з; 10 на фиг.4 — калибровочный график. изменения световой плотности томограмм (меж- . позвоночных дисков) в зависимости от давления, действующего на эти диски

Способ осуществляют следующим образом (фиг.1), Испытуемому 1 вводят в тело желудка электропроводный датчик давления (датчик давления с кабелем -зондом вводят через..20 ротовую полость и пищевод). Изменение давления в желудке осуществляют на приборе (полидигестограф).2, подсоединенном к зонду 3, Испытуемый находится s скани-. рующей зоне действия компьютерного то- 25 мографа 4: и прикладывают усилие к рукоятке..станового динамометра 5. При этом одновременно осуществляют измере-ние:внутрибр@шного.давления (при помо- .. щи датчика.и. измерительного прибора), 30 становой. силы (посредством динамометра), выполняют сканирование,на уровне Lz-D

Таким образом, получают величину внутрибрюшного давления, величину стано- вой силы и томограмму среза туловища на 35 уровне U.-.La.

Нагрузку на элементы позвоночника. в частности давление на . межпозвоночный диск(0), рассчитывают иэ соотношения действующей на него результирующей силы (R) 40 к опорной поверхности диска (f). 0= —.:, " . (1}

Величину результирующей силы.(В) определя1от из решения уравнения сил, деист- 45 ..вующих на элементы позвоночника: .

R 0+ MFÐ . (2) где М- мышечное усилие мышц-выпрямителей позвоночника, определяемое из уравне ния:моментов: 50

M-i+ F-p S-- a-a, " (3) где 1 — плечо действия мышц-выпрямителей позвоночника (определяется по томограммам); р — внутрибрюшное давление (определяется по данным полидигестографа);

F — площадь сечения туловища íà уоовне Lz-(.з (определяется по томограммам);. S — плечо действия силы внутрибрюшной поддержки (определяется по томограммам);

0- становая сила (сила, развиваемая на становом динамометре); а — плечо действия становой силы относительно оси исследуемого элемента позвоночника,(определяется по томограммам).

Опорная поверхность. диска Lz-Q (f) и площадь сечения туловища на уровне И-1 з определяются по томограмме,. полученной при сканировании туловища на уровне 0-1 з в. момент мышечного напряжения. По этой же томограмме определяют плечо действия силы мышц-выпрямителей позвоночника (I), плечо действия силы внутрибрюшной поддержки (S) и плечо. действия становой силы относительно исследуемого элемента позвоночника (ядра диска Q-1 ç).

Таким образом,:в эксперименте определяют все необходимые параметры, позволяющие рассчитать нагрузку на элементы позвоночника. Формула, по которой определяют давление на межпоэвоночный диск имеет следующий вид.

С р+Оа — С -р я (4)

f f ) f При анализе световой плотности томограмм, полученных при различных величинах становой силы, развиваемой на динамометре, строят график зависимости: давление на диск, определенное по формуле (4) откладывают по оси абсцисс, а. по оси ординат— световую плотность межпоэвоночного диска, наблюдаемую на соответствующих томограммах.

Из графика (фиг,4) видно, что световая плотность томограмм межпозвоночного диска находится в строгой зависимости от уровня нагрузки того же диска, Наблюдались подобные зависимости уровня световой плотности томограммы мышечной и,костной тканей от уровня их напряжения, т.е. от уровня нагрузки.

Следовательно. -по световой плотности . томограмм можно определять. уровень нагрузки в мышечной, костной и хрящевой тканях туловища, в частности давлейие на. межпозвоночный диск L2-L3 при любых seличинах проявляемой силы и в любых позах, принимаемых данным испытуемым.

Пример. Определение нагрузки на межпоэвоночный диск L2-Q.

Испытуемый Т-в (вес 70 кг, рост 170 см), которому путем интрагастрального зондирования ввели датчик давления, проявлял становую силу в процессе сканирования с использованием компьютерного томографа. Во время исследования получали значе1747031

5 ния внутрибрюшного давления, становой силы и геометрические размеры сечения туловища и элементов позвоночника на уровне;

По полученным экспериментальным 5 значениям: внутрибрюшного давления (р =

29.6 кПа, 0,3 кг/см ), площади сечения туловища на уровне Lz-Q (608,5 см ), площади опорной поверхностидиска(1-15см ), пле-. . ча.действия внутрибрюшной поддержки по- 10 . . звоночника ($ - 8,3 см), плеча действия мышц-разгибателей позвоночника (I - 6,5 см), развиваемому на динамометре усилию (Q - 130 кГ), плеча действия становой силы (а-22 см), путем подставления в уравнение 15 (4) названных значений определяли давление на межпозвоночный диск L-.La.

130 608,5. 0.3 „

15 15

130 22 —. 608.5 0,3 8,3. 20

6,5 15

D 10,29 МПа.

Рассчитанные таким образом нагрузки на элементы позвоночника сопоставлялись со световой плотностью томограмм, пол-., 25 . ученных при соответствующих нагрузках, и .. строился калибровочный график зависимости световой плотности томограмм от давления на диск (фиг.4). С использованием полученного калибровочного графика мож- 30 но по световой плотности различных томо.рамм определять уровень нагрузки на элементы поэвоночйика при проявлении различной силы в различных позах, прйнимаемых испытуемым в процессе сканирова- 35 ния на томографе..

Формула изобретения

Способ определения давления на межпозвоночные диски, включающий создание стандартных внешних нагрузок и последующие измерения, отличающийся тем, что, r. целью уменьшения травматичности, при стандартных нагрузках измеряют внутрибрюшное давление, определяют геометрические размеры сечений туловища, позвонков и межпозвоночных дисков и.световую плотность сечения дисков по рентгенограммам или томограммам, затем давление на межпозвоночные диски при стандартных нагрузках рассчитывают по формуле

Q F р Qa — F p S

0- — —: — + ! f где 0- давление на межпозвоночный диск;

Q — становая сила, развиваемая на становом динамометре; р — внутрибрюшное давление;

F — площадь сечения туловища на уровне Lz-U no томограмме;

f — опорная площадь диска между 1 г-L3; . а.— плечо действия становой силы относительно оси исследуемого элемента позво-. ночника по томограмме;

$ — плечо действия силы внутрибрюшной поддержки по томограмме;

I — плечо действия мышц выпрямителей позвоночника, . далее определяют: давление по световой, плотности томограмм при соответствующих нагрузках. 2

1747031 "с ф ййтаадоя

ЛдИЮЧОСЛЬ пчоиоероим р

/Ю3Ж AR)

ФЕ

14 кг

/О

Фиг4

Составитель Ю.василевский

Редактор М.Петрова Техред М.Моргентал Корректор ТЛалий

Заказ 2451 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пои ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улХагарина, 101