Способ определения давления на межпозвоночные диски

, 1747031 А 1 5)5 А 61 В 6 ГОсудАРстВенный кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСК 1 2(21) 4384974/14 по томографическим или рентгеновским (22)29.02.88снимкам, рассчитывают давление на меж- (46) 15.07.92, Бюл. Ь. 26позвоночные диски по формуле (71) Всесоюзный проектно-технологический Р О у+ О а -рЯи экспериментально-конструкторский инс- Р = у 1 .+ 1 . где Р - давлетитут по спортивным и туристским изделиям ние на межпозвоночный. диск; О - становая (72) В.П.Сазонов, В.И;Лелеков, Ф.И.Тодуа и . сила, развиваемая на становом динамомет-, Ю,К.Асташев: ре; р -внутрибрюшное давление; Р - пло- (53) 616-073.75 (088.8): щадь сечения туловища на уровне Ьз по (56)НасЬевзопА.Р,Рзаргеззцге.аеазцге-: томограмме; 1 - опорная площадь диска вею, зри, 1981; ч, 6, р. 93-97 между И и .з; а - плечо действия становой (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ. силы относительно оси исследуемого эле- НА МЕЖПОЗВО 1-ОЧНЫЕ ДИСКИ . мента позвоночника па томограмме; Я - (57) Изобретение относится к медицине, в плечо действия силы внутрибрюшной частности к биомеханике спорта. Цель изо- поддержки по томограмме;- . плечо дейстбретения - исключение травматизма иссле. вия мышц-выпрямителей позвоночника, выдования. При стандартной. нагрузке являют при стандартных нагрузках 3 измеряют внутрибрюшное давление, оп- зависимость световой плотности томог- . ределяют геометрические размеры сечения рамм или рентгеновских снимков в сечении туловища, позвонков и межпозвойочных ди- диска от давления на межпоэвоночный диск сков и световую плотность сечения дисков при различных условиях нагрузки,4 ил,4Изобретение относится к медицине, би-: интрагастральном зондировании и сканироомеханике спорта и физической деятельно- ванием пупочной области тела с использости -: ванием компьютерного томографа, при С)Известенпрямой способ. измерения на-. этом определяют внешнюю силу, действуюгрузок на позвоночник путем введения в . щуюнапозвоночник внутрибрюшноедавмежпоэвоночный диск катетера, соединен- ление, определяют геометрические . ного с манометрическим датчикомдля изме- размеры сечения туловища и межпоэвоночрения внутридискового.давления. ных дисков, по которым с использованиемОднако такой способ может привести к механико-математического моделирования -ф травмированию межпозвоночного диска, а определяют нагрузки на позвоночник (давеще хуже - к травмам спинного мозга испы- ление на межпоэвоночные диски), далее вытуемогополняют такие измерения при различныхЦель изобретения - уменьшение трав- величинах становой силы, сопоставляют матичности способа,значения нагрузки на позвоночник со светоПоставленная цель достигается одно- вой плотностью томаграмм, строят калибровременнымизмерениемстановойсилы при . вочный график по световой плотноститомограмм и определяют уровень давленияна 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 Е 2-Ез; на фиг.3 - сечение туловища. (томограмма) на уровне 12-1.з; 10 на фиг,4 - калибровочный график изменения световой плотности томограмм (межпозвоночных дисков) в зависимости отдавления, действующего на эти диски15Способ осуществляют следующим образом (фиг.1),Испытуемому 1 вводят в теложелудкаэлектропроводный датчик давления (датчикдавления с кабелем-зондом вводят через.20ротовую полость и пищевод). Изменениедавления в желудке осуществляют на приборе (полидигестограф).2, подсоединенномк зонду 3, Испытуемый, находится в скани-рующей зоне действия компьютерного томографа 4 и прикладываютусилие крукоятке .станового динамометра 5. Приэтом одновременно осуществляют измерение:внутрибрюшного.давления (при помощи датчика.и.измерительного прибора), 30становой, силы (посредством динамометра), выполняют сканирование,на уровне Е 2-ИТаким образом, получают величинувнутрибрюшного давления, величину становой силы и томограмму среза туловища на 35уровне И-.И.Нагрузку на элементы позвоночника, вчастности давление на.межпозвоночныйдиск(0), рассчитывают иэ соотношения действующей на него результирующей силы (В) 40к опорной поверхности диска Щ.О =-,: . (1) Величину результирующей силы.(В) определя 1 от из решения уравнения сил, деист вующих на элементы позвоночника: .р. О+ у р.р, (2) где М- мышечное усилие мышц-выпрямителей позвоночника, определяемое из уравнения:моментов. 50М 1+ Рр 3=0 а, Р)где 1 - плечо действия мышц-выпрямителейпозвоночника (определяется по томограммам),р - внутрибрюшное давление (определяется по данным полидигестографа);Р - площадь сечения туловища на уоовне И-Ь (определяется по томограммам);. 3 - плечо действия силы внутрибрюшной поддержки (определяется по томограммам);0- становая сила (сила, развиваемая настановом динамометре);а - плечо действия становой силы относительно оси исследуемого элемента позвоночника, (определяется по томограммам).Опорная поверхность. диска 1-2-1 з Щ иплощадь сечения туловища на уровне Изопределяются по томограмме,. полученнойпри сканировании туловища на уровне Ь.эв. момент мышечного напряжения. По этойже томограмме определяют плечо действиясилы мышц-выпрямителей позвоночника ,плечо действия силы внутрибрюшной поддержки (3) и плечо, действия становой силыотносительно исследуемого элемента позвоночника (ядра диска 1 2-1 з)Таким образом, в эксперименте определяют все необходимые параметры, позволяющие рассчитать нагрузку на элементыпозвоночника. Формула, по которой определяют давление на межпоэвоночный дискимеет следующий вид,.О Р р Оа - Е р 3- + (4)При анализе световой плотности томограмм, полученных при различных величинахстановой силы, развиваемой на динамометре, строят график зависимости: давление надиск, определенное по формуле (4) отклады-вают по оси абсцисс, а, по оси ординат -световую плотность межпоэвоночного диска, наблюдаемую на соответствующих томограммах.Из графика (фиг,4) видно, что световаяплотность томограмм межпозвоночного диска находится в строгой зависимости отуровня 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 .2-Ез при любых величинах проявляемой силы и в любых позах, принимаемых данным испытуемым.П р и м е р, Определение нагрузки на межпоэвоночный диск 2-ЕзИспытуемый 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 Способ определения давления на межпозвоночные диски, включающий создание5 стандартных внешних нагрузок и последующие измерения, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения травматичности,при стандартных нагрузках измеряют внутрибрюшное давление, определяют геометри 10.ческие размеры сечений туловища,позвонков и межпозвоночных дисков и.световую плотность сечения дисков по рентгенограммам или томограммам, затемдавление на межпозвоночные диски при15 стандартных нагрузках рассчитывают поформуле0 = р О а - - р ЯО= -- : - .+1где О -давление на межпозвоночный диск;20 . 0 - становая сила, развиваемая на становом динамометре;р - внутрибрюшное давление;- - площадь сечения туловища на уровне Ь-.з по томограмме;25 . 1 - опорная площадь диска между .2-.з;. а. - плечо действия становой силы относительно оси исследуемого элемента позво. ночника по томограмме;Я - плечо действия силы внутрибрюш 30 ной поддержки по томограмме;- плечо действия мышц. выпрямителейпозвоночника,далее определяют: давление по световой,плотности томограмм при соответствующих35 нагрузках 5ния внутрибрюшного давления, становойсилы и геометрические размеры сечения туловища и элементов позвоночника на уровне.По полученным экспериментальнымзначениям: внутрибрюшного давления (р =29,6 кПа, 0,3 кг/см ), площади сечения туловища на уровне .2-.з (608,5 см ), площадиопорной поверхностидиска(тсм ), пле-.ча.действия внутрибрюшной поддержки позвоночника (8 - 8,3 см), плеча действиямышц-разгибателей позвоночника ( - 6,5см), развиваемому на динамометре усилию(О - 130 кГ), плеча действия становой силы(4) названных значений определяли давление на межпозвоночный диск .2-з:130 608,5. 0,315 15130 22 - . 60870,3 8,3,6,515О .10,29 МПа.Рассчитанные таким образом нагрузкина элементыпозвоночника сопоставлялисьсо световой плотностью томограмм, пол-,ученных при соответствующих нагрузках, и. строился калибровочный график зависимости световой плотности томограмм от давления на диск (фиг.4). С использованиемполученного калибровочного графика можно посветовой плотности различных томо.рамм определять уровень нагрузки наэлементы поэвоночйика при проявленииразличной силы в различных позах, прйнимаемых испытуемым в процессе сканирова-.ния на томографе Формула изобретения