Аппаратно-программный комплекс для оценки состояния костного регенерата при лечении конечностей с помощью аппарата Илизарова

• Автор: Русаков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.16, 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г лава 1. Обзор методов и средств для оценки состояния
костного регенерата
1.1. Описание предметной области
1.2 Выбор наблюдаемого параметра
1.3. Анализ методов и измерительных средств для оценки состояния
костного регенерата
1.4. Постановка задачи
Глава 2. Методика измерения жесткости костного регенерата
2.1 Физико-математическая модель нагружения костного регенерата
2.2 Анализ модели нагружения костного регенерата
2.3 Алгоритм определения жесткости костного регенерата
Глава 3. Синтез аппаратно-программного комплекса (АПК) для определения механических характеристик. Использование метода
3.1 Построение графа структуры АПК
3.2 Оптимизация графа структуры АПК
3.3 Оптимизированная структура АПК
Глава 4. Метрологический анализ аппаратно-программного комплекса для оценки нагрузки на стержни аппарата Илизарова и расчета жесткости костного регенерата
4.1 Измерительное уравнение аппаратно-программного комплекса
4.2 Уравнение полной погрешности аппаратно-программного комплекса
4.3 Анализ уравнения полной погрешности
Глава 5. Экспериментальный анализ
5.1 Описание экспериментальной установки
5.2 Описание эксперимента
5.3 Анализ результатов эксперимента
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Список литературы
Введение
Актуальность исследования. Биологическая костная ткань обладает замечательным свойством (называемым остеогенез) восстановления массива кости при его разрушении (разделении) или даже удлинения первоначального размера любого сегмента конечности, что используется в реконструктивной ортопедии для лечения переломов, исправления деформаций и удлинения конечностей. Соединенные после разрушения части костного сегмента образуют в зоне контакта мягкую прослойку - регенерат, жесткость которого в статическом состоянии изменяется во времени практически от нуля и до уровня жесткости здоровой кости.
Определение состояния костного регенерата в месте повреждения конечности является актуальной проблемой ортопедии, решение которой позволило бы проводить более точную диагностику состояния восстанавливаемой конечности, костного регенерата, что в свою очередь привело бы к сокращению послеоперационного периода и уменьшило количество послеоперационных осложнений.
В существующих на сегодняшний день клинических технологиях проведения операций чрескостного остеосинтеза отсутствует объективный и постоянный контроль за состоянием костного регенерата, все определяется на основе субъективных оценок врача - ортопеда. Это объясняется отсутствием технических средств, позволяющих осуществлять такой непрерывный контроль. В результате не редки случаи разрыва костного регенерата при запоздалой дистракции (растяжении костных фрагментов), формирование неполноценного дистракционного костного регенерата при слишком ранней дистракции и различные осложнения при затягивании сроков нахождения пациентов в аппаратах Илизарова. Отсюда вытекает необходимость контроля дистракционных усилий со стороны костного регенерата во время перемещения костных

специальными болтами к кольцу (изображены серым цветом). В свою очередь, кольцо аппарата Илизарова опирается на 4 стержня (изображены черным цветом).
Рисунок 2.2 - Система "костный отломок - спицы - кольцо"
Ы, - силы реакции опор спицы на кольцо, й, - силы реакции опор со стороны стержней, 0 - сила, с которой костный отломок опирается на спицы, РС(тр - сила сопротивления со стороны костного регенерата.
Так как всего спицы две, то каждая из них берет на себя часть нагрузки, или другими словами:
Q = Ql + <22.
где 0/ - нагрузка на первую спицу, ()2 - нагрузка на вторую спицу. Если принять во внимание длины спиц в костных отломках й/И к2, то предыдущую формулу можно переписать в следующем виде:
0 = <7;/г/ + д2к2,
где д2и <72 - распределенные нагрузки, действующие со стороны костного отломка на первую и вторую спицы соответственно. Однако, учитывая, что спицы обычно проводятся на небольшом расстоянии по высоте друг от друга, а также то, что костный отломок значительно не изменяется по своей структуре на таких расстояниях, можно заключить, что ді ~ д2 = ц. Тогда 0/ =