Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния тканей конечности

АНИЕ ИЗОБРЕ К ПАТЕН р Татарстана ортопедия"Шалабанов А.К.; тр Татарстанаортопедия"РОВАНИЯАННОГО СОСМ Комитет Российской Федерации по иатентам и товарным знакам(57) Использование: воссоздание и изучение реальных процессов, протекающих в мягких тканях при их сложном нагружении. Сущность изобретения: устройство содержит жесткую пластину 1, элемент фиксации 2, компрессионно-дистракционный аппарат 4, трехслойную модепь 5, включающую имитаторы .8,12,13 соответственно мыщцы, фасции и кожи, выполненные из оптически прозрачных полимеров. Сквозь модель 5 проведена в перпендикупярном направпении спица 6, закрепленная в кояьце 14 аппарата 4, Имитаторы 8 и 12 связаны жестко, а имитаторы 12 и 13 подвижно. 1 ил.Изобретение относится к медицине, аименно к травматологии и ортопедии, ипредназначено для приближенного воссоздания и изучения реальных процессов в мягких тканях конечностей при чрескостномкомпрессионно-дистракционном остеосинтезе, .Известен ряд моделей для оптическогоисследования механических характеристиккости, а также для получения топографической картины деформации костей скелета.Однако перечисленные модели предназначены лишь для изучения механическихсвойств костей скелета и совершенно недают представления о состоянии мягкихтканей.Наиболее близким к предлагаемому потехническому решению является устройство, включающее модель кости - имитаторсегмента конечности в виде различного вида жестких пластинок, закрепленных в компрессионно-дистракционном аппаратеэлементами фиксации, предназначенноедля. сравнительной оценки устойчивостикомпрессионного остеосинтезэ. Но и этамодель не обеспечивает возможности исс. ледования напряженно-деформированногосостояния всех слоев сегмента конечности,тем более в условиях сложного нагружения.Целью изобретения является возможность воспроизведения деформации мягкихтканей при сложном нагружении,Поставленная цель достигается тем, чтов компрессионно-дистракционный аппаратвведена установленная на жесткой пластине трехслойная модель из эластичных оптически прозрачных полимерных имитаторовмышцы, фасции и кожи, иэ которых первыйс вторым связан жестко, а второй с третьим- подвижно, при этом элементы фиксациивыполнены в виде спицы, проведенной вперпендикулярном направлении сквозь жесткую пластину и трехслойную модель.На чертеже изображен общий вид устройства в аксонометрии,Устройство содержит жесткую пластину1 из плексигласа, фиксированную к элементу фиксации 2. закрепленному к кольцу 3компрессионно-дистрэкционного аппарата4, несущую на себе трехслойную модель 5из эластичного оптически прозрачного полимера. Модель 5 закреплена на жесткойпластине 1 прижимной планкой 6. В нижнемотделе модели 5 через все слои и пластину1 проведена перпендикулярно модели спица 7.Имитатор 8 мышцы - слой, моделирующий мышцу, на свободном конце 9 имеетО (г - г ) =ЛИ,1=1,2,3,40 где О - полный вектор смещения;г 1 - вектор регистрации интерферограмм;г - вектор смещения;Л- длина волны света,И - порядок интерференционных полос.Расчет перемещений г проводится поформуле е = 9+1- ОЙ,50 где В+1 - перемещения вдоль образца в центре интерференционных полос;11 - расстояние между соседними поло самиНапряжение о.в слоях модели определяется по формуле: ст= г Еь 1= 1,2,3,где Е - модуль упругости слоев.горизонтальную планку 10 с отверстием 11для захвата, Между имитатором 8 мышцы иимитатором 12 фасции задается жесткаясвязь, а между имитатором 12 фасции и имитатором 13 кожи - подвижная. Спица 6 фиксирована в кольце 14,Выполнение нагружаемой трехслойноймодели 5 из эластичных оптически прозрачных полимерных имитаторов с отношениемосновных механических характеристик слоев-имитаторов 8, 12, 13 тканей, соответствующих таковым фасции, мышцы, кожи, с15 дополнительным автономным нагружениемимитатора 8 мышцы и моделированием жесткой связи его с имитатором 12 фасции иподвижная - между имитатором 12 фасциии имитатором 13 кожи позволяет наиболее20 полно воспроизводить реальные процессыдля мягких тканей конечности при чрескостном компрессионно-дистракционном остеосинтезе, Регистрация происходящих вмодели процессов методом лазерной голографической интерферометрии (ЛГИ) в видеинтерферограмм представляет нагляднуюкартину деформированного состояния слоев модели,По интерферограммам определяютсятангенциальные смещения вдоль слоев модели, находящихся под действием локальных сил воздействия, приложенных черезспицу, Интерпретация интерферограмм35 осуществляется с помощью известных соот- ношений2004938 процессы методом ЛГИ, Итерпретация интерферограмм дает количественную оценкуНДС мягких тканей конечности.Указанное диктуется необходимостьюлокализовать конфликтные участки в биоме- .ханической системе "аппарат - сегмент -конечности" и дать их характеристику, чтопозволит снизить потенциальную значи 10 мость биомеханических факторов во взаимосвязанном комплексе механических,биологических, термических факторов,обуславливающих воспалительные процессы в области проведения спиц при чреско 15 стном остеосинтезе. Предлагаемоеустройство позволяет определить критерииадекватности параметров компрессии и дистракции физиологическим особенностяммягких тканей конечности,20(56) Журнал "Ортопедия, травматология ипротезирование", М 7, 1980, с.73 - 75.Большаков О.И. и др. Использованиеоптических квантовых генераторов в современной технике. Л,: 1977, с,112 - 113,Журнал "Ортопедия, травматология ипротезирование".М 5, 1981, с,5 - 8,формула изобретения УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАН-. НОГО СОСТОЯНИЯ ТКАНЕЙ 35 КОНЕЧНОСТИ, содержащее имитатор сегмента конечности, включающий жесткую пластину, закрепленную посредством элементов фиксации в компрессионно-дистракционном аппарате, отличающееся тем, 40 что, с целью возможности воспроизведеСоставитель Н.ЛюкшинРедактор Г.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор П,Гереши Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Заказ 3397 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Анализ интерферограмм по приведенным формулам позволяет дать количественную оценку напряженно-дефрмированного состояния (НДС) слоев модели при чрескостном остеосинтезе.Устройство используют следующим образом. После установки устройства в компрессионно-дистракционный аппарат 4 и нагружения модели 5 посредством перемещения кольца 14 относительно кольца 3, производят регистрацию процессов, происходящих в модели 5 двухэкспозиционным методом ЛГИ на голографической установке по схеме Лейта, При этом регистрируется статическая картина перемещений. Реальные динамические процессы моделируются автономным нагружением имитатора 8 мышцы приложением активной силы к планке 10 через отверстие 11 для захвата на фоне общего нагружения модели 5.Данное устройство позволяет с достаточно высокой степенью точности моделировать реальные процессы в мягких тканях конечности при чрескостном компрессионно-дистракционном остеосинтезе и изучать объемные статистические и динамические ния деформации мягких тканей при сложном нагружении, в него введена установленная на жесткой пластине трехслойная модель из эластичных оптически прозрачных имитаторов мышцы, фасции и кожи, из.которых первый с вторым связан жестко, а второй с третьим - подвижно, при этом элементы фиксации выполнены в виде спицы. проведенной в перпендикулярном направлении сквозь жесткую пластину и трехслойную модель,