Модель тазобедренного сустава

 

Союз Советскнк,Социапистическик.

Респубпмк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)Заявлено 04.01. 80 (21) 2864450/28-13. (53)M. Кл. с присоединением заявки М ! (23) Приоритет

G 09 В 23/32

1осудзрственный комитет оо делам нзабретеннй н атнрытнк

Опубликовано 07 02° . 82. Бюллетень М 5 (53) УДК 615.415 (088. 8) Дата опубликования описания 07.02. 82

{72) "Авторы изобретения

В. С.Шар городский и Г. И. Герцен (7I) заявители (54) МОДЕЛЬ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА!

Изобретение относится к экспериментальной медицине и средствам имитации органов и предназначено для регистрации давления на суставные поверхности в условиях моделирования различных движений и деформаций прокси мал ьного конца бедра и вертлужной впадины.

Известна модель тазобедренного сустава, которая содержит основание с установленным на нем имитатором бедренной кости, соединенный с ним с помощью шарнира имитатор шейки бедра, и мит атор головки бедр а, установленный во впадине имитатора тазовой кости, связанный с ним и с основанием цилиндр, тяги и тензодатчиОднако известная модель не позволяет воспооизводить и определять давления на суставные поверхности при деформациях проксимального конца бедра и вертикальной впадины, что

2 ограничивает область ее использования.

Цель изобретения - обеспечение возможности воспроизведения и определения давления на суставные поверх. ности при деформации проксимального конца бедра и вертлужной впадины.

Пост а вл ен н ая ц ел ь до сти гает ся тем, что в модели тазобедренного сус10 т ава, соде рж ащей основа ни е с у ст ановленным на нем имитатором бедрен ной кости, соединенный с ним с помощью шарнира имитатор шейки бедра, имитатор головки бедра, установленный во впадине имитатора тазовой кости, связанный с ним и с основанием цилиндр, тяги и тензодатчики, между шарниром и ими гатором головки бедра установлен резьбовой цилиндр с тензодатчи ками, при соединенными к т ензоусилителю, и мит атор бедренной кости и шарнир соединены с имитатором т азовой кости с помощью си стемы тя r, при чем тя ги и ми т атора тазовой

3 90395 кости через систему блоков снабжены грузами .

Кроме того, имитатор тазовой кости связан с основанием с помощью регулируемых штанг.

При этом имитаторы шейки бедра, головки бедра и впадина имитатора тазовой кости выполнены из высоколегиро ванной ст.али.

На чертеже изображена модель та- щ зобедренного сустава, общий вид.

Модель состоит из основания 1, имитатора 2 бедренной кости к которому с помощью болтов 3 фиксируется кронштейн 4. Кронштейн 4 содержит шаровой шарнир 5, который с помощью хомута б может замыкать различные прост ранст венные расположения шей ки и головки бедра. Шарнир имеет резьбу, в которую ввинчивается имитатор шейки бедра в виде резьбового цилиндра 7 с тензодатчиками и системой проводов 8 и 9, идущих соответственно к тензоусилителю 10 и компенсаторному тензодатчику 11. Цилиндр 7 с противоположной шарниру стороны ввинчивается в имитатор 12 головки бедра, которая устанавливается в суставной впадине 13. Суставная впадина 13 прикреплена к имитатору 14 тазовой кости с помощью регулируемых штанг 15. Изменением длины штанг 15 меняется пространст венное расположение суставной впадины 13. В суставную впадину с противоположной цилиндру 7 стороны

35 ввинчивается такой же цилиндр 16, к которому могут быть фиксированы тензодатчики. К имитатору 2 бедренной кости прикреплены втулки 17 и 18, а к имитатору 14 тазовой кости - втулЩ ки 19 и 20, через которые проходят системы тяг 21 и 22, имитирующие напряжениее соот ветст венно прямой мышцы бедра и пояснично-подвздошной мышцы.

Для уравновешивания бедренной кости

45 во фронтальной плоскости (имитация напряжения отводящих и приводящих мышц бедра) к петле 23 имитатора бедренной кости и петле 24 кронштейна 4 фиксируются тяги 25 и 26, которые с противоположнои стороны укреплены

5О на имитаторе тазовой кости. Тяги 21 и 22 через систему блоков 27 снабжены грузами заданной величины. Блоки вращаются на штанге 28, которая укреплена с помощью кронштейна 29 к основанию 30. Кроме того., резьбовой цилиндр 16 прикреплен к основанию 1 через кронштейн 31, а имитаторы шей3 4 ки бедра, головки бедра, и впадина имитатора тазовой кости выполнены из высоколегированной стали.

Иодел ь испол ьзуют следующи м образом.

Для изучения величины и направле- . ния равнодействующей силы перед исследованием цилиндр 7 с тензодатчиками и и мит атором 12 головки бедра из влекают из модели. Путем приложения к центру голоки бедра стандартного усилия (груза) определяется калибровочный сигнал для вертикальной (У), сагиттальной (X) и фронтальной (Z) составляющих, т. е. устанавливается зависимость между силой, приложенной к головке бедра и электрическим сигналом. После этого на модели исследуется определенное положение головки бедра в суставной впадине, например, при и ми т ации удержания конечности в горизонтальном положении (разгибание 180 >, отведение 90О по отношению к биспинальной линии, нулевая ротация) . Используя шарнир кронштейна 4, про кси мал ьному концу бедра придается определенный шеечно-диафизарный угол и угол антеторсии либо ретроторции. К тягам пояснично-подвздошной мышцы и прямой мышцы бедра подвешивают груз заданной величины. Во время нагружения суставных поверхностей сигнал с тензодатчиков регистрируют стрелочным миллиамперметром. Таким образом, регистрируются три составляющие (Х, У, Z) опорной реакции, которая по законам шарового тела проходит через его центр. Направление и вели чина опорной реакции (а следовател ьно, и р авнодей ст вующей силы). рассчитываются по способу построения силового многоугольника для пространственной системы сходящихся сил по формуле: < о +Х 1>l ро >

R =1/>(+3+2. S1Nck= ! где Й - равнодействующая двух сил, кг;

Я вЂ” равнодействующая трех сил

4 (общая ) кг, углы и g(- отклонение равнодей ст вующей, град.

На основании расчета углов отклонения равнодействующей силы в сагиттальной (угол g) и фронтальной (угол P) плоскостях определяется точка ее приложения к поверхности головки

5 90 39 бедра. Дпя этого полусфера разделяется сагиттальной и фронтальной плоскостяил, проведенными через центр головки бедра и делится на градусы.

Пример. При установке тарировочного груза величиной 5 кг к центру головки бедра получены следующие показатели силы тока в цепи для трех составляющих: по оси Z 30 мА (1 мР соответствует 0,17 кг), оси Х 10

60 мА (1 мА - 0,08 кг), оси У 50 мА (1 мА — О, 1 кг). В дальнейшем при уравновешивании конечности в горизонтальном положении при среднефизиологических показателях проксимального 15 конца бедра - шеечнодиафизарном уг-ле 127, антеторсии 12 - установлео о но, что сила тока в цепи по оси Z ,соответствует 5 мА, Х 13, 3 мА, У 28,3 мА. Переводя эти показатели в кг, получаем: по оси 7 0 85, Х 1,06, У 2,83 кг, Далее по формуле рассчитываем 2 = О, 72 кг; Х 2 =

1,12 кг, У2=-80 кг,.Z +Х +У=

9,84 кг,. К = 2,95 кг; Rg = 3,14 кг (вели чи на равнодействующей силы), 6Ю а(. =. О, 34, у гол а = 19 о, 91 и P =

0,95в угол Pr = 71О. По показателям у глов и находи м точку приложения равнодействующей силы к поверхности головки бедра, которая будет находиться на пересечении линий, отклоняющихся в сагиттальной плоскости на 19О и во фронтальной на 71

Как показали испытания предлагае- 35 мого устройства для регистрации давления на головку бедра и вертлужную впадину, механические и функциональные его возможности полностью отвечают требованиям, необходимым для on- 4о ределения величины максимального давления на суставные поверхности сочленяющихся в тазобедренном суставе костей, а также направления равнодействующей силы в условиях нормы 4S и при различных патологических состояниях в тазобедренном суставе, например, при контрактурах, суб- и релюксациях, деформациях проксимальноI

53 6

ro конца бедра и вертлужной впадины и др. Эти данные важны для выработки профилактических и лечебных мероприятий при многих заболеваниях тазобедренного сустава (врожденный вывих бедра, коксартроз, остеохондропатия, юношеский эпифизеолиз, асептический некроз, последствия травм и др.) формула изобретения

1. Модель тазобедренного сустава, содержащая основание с установленным на нем имитатором бедренной Кос ти, соединенный с ним с помощью шарнира имитатор шейки бедра, имитатор головки бедра, установленный во впадине ииптатора тазовой кости, связанный с ним и с основанием цилиндр, тяги и тензодатчики, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности воспроизведения и определения давления на суставные поверхности при деформациях проксимального конца бедра и вертлужной впадины, между шарниром и имитатором головки бедра установлен резьбовой цилиндр с тензодатчиками, присоединенными к тензоусилителю, имитатор бедренной кости и шарнир соединены с имитатором тазовой кости с помощью систеия тяг, причем тяги имитатора тазовой кости через систему блоков снабжены грузами.

2. Модель по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что имитатор тазовой кости связан с основанием с помощью регулируемых штанг.

3. Модель по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что имитаторы шейки бедра, головки бедра и впадина имитатора тазовой кости выполнены из высоколегированной стали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Беленький В.Е. Некоторые вопрс сы биомеханики тазобедренного сустав

Кандид. диссертация. М., 1962.

903953

Сост ави тел ь С . Соло в ье в

Техред Т фанта Корректор О. Билак

Редактор Л.филь

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 131/34 Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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