Комплексная диагностика параметров нагружения конечности на аппаратах внешней фиксации

• Автор: Шуц, Борис Семенович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 123 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Система «аппарат внешней фиксации - сегмент

конечности» как объект приборного исследования

1.1. Биомеханические особенности работы аппарата Илизарова

1.2. Измерение перемещений и усилий в конечности, нагружаемой аппаратом

1.3. Компьютеризация аппаратов внешней фиксации -направление развития техники

1.4. Пути построения аппаратно-программного комплекса (АПК). Цели и задачи исследований

Глава 2. Критерии и принципы построения аппаратной

части АПК
2.1. Концепция построения, производных БМПН на основе измеренных усилий и перемещений
2.2. Анализ условий корректного измерения усилий и перемещений на аппарате
2.3. Конструктивно-технологические требования к аппарату
и датчикам. Примеры практического исполнения
2.4. Измерительная система АПК
Глава 3. Основные программные компоненты АПК CTS
и принципы их построения
3.1. Структура и состав программного обеспечения CTS
3.2. Организация подготовки данных
3.2.1. Анкета «Пациент»
3.2.2. Анкета «Аппарат»
3.2.3. Анкета описания взаимного положения костных фрагментов и аппарата

3.3. Организация «Информационного монитора»
3.3.1. Типовой сеанс нагружения конечности
3.3.2. Тестовые диагностические процедуры
3.3.3. Архивация результатов нагружения
3.4. Математическая интерпретация процессов нагружения конечности аппаратом
3.4.1. Соотношение между усилиями и перемещениями
на датчиках и гайках управления
3.4.2. Взаимное смещение костных фрагментов в процессе перемещения оппозитных блоков колец аппарата
3.4.3. Учет деформаций элементов аппарата
3.4.4. Оценка текущей жесткости регенерата
Глава 4. Разработка приемов аттестации пользовательских функций АПК и пути обеспечения метрологической надежности
4.1. Выбор аттестационных параметров АПК и технических средств аттестации в лабораторных условиях
4.2. Основные критерии обеспечения надежности работы датчиков
4.3. Аппаратно-программные приемы обеспечения метрологической надежности АПК
Заключение
Библиографический список использованной литературы Приложения

Введение
Актуальность темы. 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 (рис. 1, кривая 1). Базируясь на многочисленных публикациях по вопросу консолидации костных фрагментов, можно представить модель этого процесса в виде изменения жесткости Е зоны консолидации (рис. 1).
Если в какой-то момент времени ... начать принудительное растяжение (дистракцию) регенерата с текущей жесткостью Е], то, в зависимости от темпа дистракции, жесткость может изменяться в соответствии с кривыми 2,3,4 и т.д. Причем ( ее поведение будет зависеть как от момента начала дистракции, так и от индивидуальных физиологических особенностей пациента.
Таким образом, чтобы добиться, например, нужного удлинения конечности, избежав либо незаплани-
Ц <г Ц
Рис. 1. Жесткость кости:
Ек—жесткость здоровой кости;
Е)-Ез - жесткость регенерата в моменты времени //-0;
(Нз - моменты начала дистракции;
1 - жесткость в статическом состоянии; 2-4 - жесткость при дистракции.
рованно раннюю консолидацию при недостаточном темпе дистрак-

Это свойство CTS весьма актуально, т.к. рутинная операция вращения гаек, большую часть времени производимая самим пациентом, очень вероятно, не всегда безошибочна. Ошибки такого рода повлекут за собой нежелательное осевое или угловое смещение костных фрагментов.
2.CTS может показывать величину усилий на аппарате, конкретизируя ее для каждой из гаек управления. Это позволит оператору производить нагружение аппарата не только по параметру перемещения, но и по параметру усилия. Здесь можно отметить, что усилия, приложенные к аппарату, например, суммарное усилие на 3-х гайках управления, строго равны усилиям, приложенным к конечности.
3. CTS наилучшим образом подходит для исследования релаксации Vpea усилий дистракционного нагружения. Очевидно, что этот параметр характеризует поведение усилия в зоне регенерата, которое должно изменяться за период лечения от своего максимального значения до значения близкого к нулю (см. рис. 2.5). Минимальное значение усилия должно соответствовать полной регенерации костной мозоли, при которой приложенная к конечности нагрузка остается неизменной в течение длительного времени.
На рис. 2.2 показана предполагаемая тенденция поведения усилия за период лечения. Причем, речь идет об усредненном значении усилия за сеанс нагружения в установившемся режиме.
На практике могут встретиться три варианта изменения диет
Рис. 2.2. Изменение «зарядового» усилия нагружения (релаксация) за период лечения:
t - время, сутки;
Р - усилие, кгс.