Спосіб моделювання кульшового суглоба

1. Спосіб моделювання кульшового суглоба, заснований на виконанні послідовних растрових гомографічних зрізів і побудові тримірного векторного комп'ютерного зображення тазової кістки і проксимального відділу стегнової кістки у вигляді кінцево-елементної сітки включно з м'язами, прикріпленими до визначених місць стегнової і тазової кісток в нейтральному положенні нижньої кінцівки при одно- або двохопорному навантаженні зазначеного суглоба і наступній реєстрації напружень і деформацій в компонентах останнього, який відрізняється тим, що додатково імітують за допомогою комп'ютерної програми інші, відмінні від нейтрального положення нижньої кінцівки, просторові та кутові положення стегнової кістки і м'язів шляхом переміщення проксимального відділу зазначеної кістки у заданому напрямку відносно тазової кістки, визначають величину зміненої довжини м'язів і розраховують навантаження на компоненти суглоба. U 2 31078 1 3 31078 моделі, що містить з'єднані між собою за допомогою шарнірів імітатори стегнової кістки, головку стегнової кістки, кульшової западини і м'язів у вигляді дротяних тяг, а також тензодатчики для реєстрації напружень і деформацій, що виникають в компонентах суглоба і м'язах (А.с. СРСР № 903953, G 09 В 23/32, 1982). Недоліком даного способу моделювання є технічна складність і низька точність досліджень та великі затрати на їх проведення. Відомий спосіб моделювання кульшового суглоба, заснований на побудові векторного зображення кульшового суглоба у вигляді кінцевоелементної сітки та її навантаження [Мітелева З.М., Органов В.В., Чуйко А.Н. та ін. Роль субхондральной пластинки вертлужной впадины при эндопротезировании // Ортопедия, травматология и протезирование. - 1999. - №1. С.33-37]. Недоліком даного способу моделювання кульшового суглоба є неможливість дослідження характеру перерозподілу зусиль, що виникають в кістках, суглобових поверхнях і м'язовому апараті при різних положеннях стегнової кістки відносно кульшової западини у конкретного пацієнта, що знижує його інформативність і вірогідність отриманих характеристик. Найбільш близьким по суті і результату, що досягається, до запропонованого технічного рішення, є спосіб моделювання кульшового суглоба, заснований на виконанні послідовних растрових гомографічних зрізів і побудові тримірного векторного комп'ютерного зображення тазової кістки і проксимального відділу стегнової кістки у вигляді кінцево-елементної сітки включно з м'язами, прикріпленими до визначених місць стегнової і тазової кісток в нейтральному положенні нижньої кінцівки при одно- або двохопорному навантаженні зазначеного суглоба і наступній реєстрації напружень і деформацій в компонентах останнього [Декл. пат. України №45024, Кл. А61В5/055, 2002]. Даний спосіб моделювання дозволяє виконувати аналіз напружено-деформованого стану кульшового суглоба і отримувати досить точні розрахунки цього стану, але тільки при одному, нейтральному положенні нижньої кінцівки при одно- або двохопорному навантаженні. В той же час, зазначений спосіб моделювання не дозволяє визначати напружено-деформований стан кульшового суглоба при різній його патології уродженому вивиху, або підвивиху стегна, юнацькому епіфізеолізі головки стегнової кістки та інше, при якій змінюється просторове положення як стегнової кістки, так і м'язів, що відмінні від нейтрального його положення в нормі. Патологія кульшового суглоба супроводжується зміною напружень в його компонентах (кульшовій западині і головці стегнової кістки), що не враховується при виконанні відомого способу моделювання зазначеного суглоба. Окрім того, відомий спосіб моделювання не дозволяє вивчати особливості і характер впливу хірургічни х втр учань на напружено-деформований стан кульшового суглоба при лікуванні різних його захворювань на основі сухожильно-м'язової 4 пластики та остеотомії таза або стегнової кістки, при яких змінюється довжина і величина поперекових перетинів зазначених м'язів, що, в свою чергу, супроводжується значною зміною напружень в компонентах суглоба. Це значно обмежує функціональні можливості відомого способу моделювання кульшового суглоба. Задача даної корисної моделі полягає у створенні способу моделювання кульшового суглоба, який забезпечує можливість вивчення змін напружено-деформованого стану в різних його компонентах і м'язах при різних варіантах патології суглоба та при хірургічних втр учаннях і підвищує, таким чином, його функціональні можливості. Поставлена задача вирішується тим, що в способі моделювання кульшового суглоба, заснованому на виконанні послідовних растрових гомографічних зрізів і побудові тримірного векторного комп'ютерного зображення тазової кістки і проксимального відділу стегнової кістки у вигляді кінцево-елементної сітки включно з м'язами, прикріпленими до визначених міць стегнової і тазової кісток в нейтральному положенні нижньої кінцівки при одно- або двохопорному навантаженні зазначеного суглоба і наступній реєстрації напружень і деформацій в компонентах останнього, згідно з корисною моделлю, додатково імітують за допомогою комп'ютерної програми інші, відмінні від нейтрального положення нижньої кінцівки просторові та кутові положення стегнової кістки і м'язів шляхом переміщення проксимального відділу зазначеної кістки у заданому напрямку відносно тазової кістки, визначають величину зміненої довжини м'язів і розраховують результуючу силу, що діє на окремі компоненти суглоба. Переміщення проксимального відділу стегнової кістки виконують або в медіальному, або в латеральному напрямках на відстань не менше 1,0см, або шляхом зведення головки зазначеної кістки донизу на величину не менше 1,0см, або згинання і розгинання її від 10° до 90°, або приведення і відведення її від 10° до 45°, або шляхом внутрішньої, або зовнішньої ротації від 10° до 90°, або шляхом одночасного переміщення в двох або більше із зазначених напрямків. Додаткова імітація за допомогою комп'ютерної програми інших, відмінних від нейтрального положення нижньої кінцівки просторових та кутови х положень стегнової кістки шляхом переміщення проксимального відділу зазначеної кістки у заданому напрямку відносно тазової кістки, що характерні для тієї чи іншої патології кульшового суглоба, або для тих змін, що виникають при хірургічних втр учаннях на суглобі в післяопераційному періоді, дає можливість визначити величину зміненої довжини м'я зів і розрахувати, на основі відомих математичних формул, дійсну картину напруженодеформованого стану суглоба при його різних положеннях. Імітація переміщень проксимального відділу стегнової кістки у вищезазначених напрямках дає можливість вивчати напружено-деформований 5 31078 стан суглоба при тій чи іншій його патології, або при хірургічних втручаннях, що супроводжуються змінами просторових та кутових положень цієї кістки відносно тазової кістки. Це дає можливість на значне поширення функціональних можливостей способу моделювання кульшового суглоба. Технічних рішень з аналогічними ознаками, що є характерними для запропонованого при проведенні патентно-інформаційного пошуку не встановлено. Це свідчить про те, що спосіб моделювання кульшового суглоба, що пропонується, є новим і клінічне придатним. Запропонований спосіб моделювання кульшового суглоба пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показане комп'ютерне зображення моделі кульшового у вигляді кінцево-елементної сітки; на Фіг.2 - теж саме, з м'язами, прикріпленими до визначених місць тазової і стегнової кісток (А відвідні м'язи стегна; Б - здухвинно-крижовий м'я з; В - привідні м'язи стегна; Г - пряма порція чотириголового м'яза стегна); на Фіг.3 комп'ютерне зображення моделі зазначеного суглоба при виконанні поперечної остеотомії таза по Хіарі; на Фіг.4 - теж саме, при уродженому підвивиху стегнової кістки. Спосіб моделювання кульшового суглоба здійснюють таким чином. В нейтральному положенні нижньої кінцівки пацієнта виконують послідовно растрові гомографічні зрізи тазової кістки 1 і проксимального відділу стегнової кістки 2, після чого за допомогою комп'ютерного забезпечення сукупність растрових зображень трансформують у векторне тримірне зображення у вигляді кінцевоелементної сітки 3 включно з м'язами 4, прикріпленими до визначених місць стегнової і тазової кісток. Реєструють напруження і деформації в компонентах кульшового суглоба, а саме: в головці стегнової кістки 5 і кульшовій западині 6, а також довжину м'язів 4, що їх оточують. Залежно від патології кульшового суглоба пацієнта, а також характеру хір ургічних втр учань при лікуванні суглоба додатково імітують за допомогою комп'ютерної програми інші, відмінні від нейтрального положення стегнової кістки 2 і м'язів шляхом переміщення проксимального відділу зазначеної кістки у заданому напрямку відносно тазової кістки. Дані переміщення стегнової кістки виконують в медіальному або в латеральному напрямках на відстань не менше 1,0см, або шляхом зведення головки 5 стегнової кістки донизу на величину не менше 1,0см, або згинання і розгинання її в межах від 10° до 90°, або приведення і відведення її в межах від 10° до 45°, або шляхом внутрішньої або зовнішньої ротації в межах від 10° до 90°, або шляхом одночасного переміщення в двох або більше із зазначених напрямків. В наведених прикладах при лікуванні дисплазії кульшового суглоба методом поперечної остеотомії таза по Хіарі (Фіг.3) виконується додатково імітація переміщення проксимального відділу стегнової кістки в медіальному напрямку, а 6 при лікуванні уродженого підвивиху зазначеної кістки (Фіг.4) переміщення її виконуються сук упно в латеральному напрямку та зведенні головки стегнової кістки донизу. Після виконання додаткової імітації переміщень стегнової кістки змінюються просторове та кутове її положення, а також довжина і величина перетинів м'язів, що охоплюють головку стегнової кістки і кульшову западину. Визначають величину зміненої довжини м'язів і розраховують за відомими математичними формулами напруження і деформації, що діють на окремі компоненти суглоба та сукупно на весь кульшовий суглоб. Таким чином, виконання додаткової імітації за допомогою комп'ютерної програми інших, відмінних від нейтрального положення нижньої кінцівки просторових та кутови х положень стегнової кістки шляхом переміщення проксимального відділу зазначеної кістки у заданому напрямку, характерному для тієї чи іншої патології суглоба або для тих змін в суглобі, які виникли при конкретних хірур гічних втручаннях в післяопераційному періоді, дає змогу визначити величину зміненої довжини м'язів і розрахува ти, на основі відомих математичних формул, дійсну картину напружено-деформованого стану суглоба. Зазначена інформація дає змогу здійснювати відповідні корекції в подальшому лікуванні тієї або іншої патології суглоба і попередити виникнення негативних явищ при даному лікуванні. Імітація переміщень проксимального відділу стегнової кістки у ви щезазначених напрямках сприяє вивченню напружено-деформованого стану кульшового суглоба при різних видах його патології, або при хірургічних втручаннях, які призводять до зміни просторових та кутових положень цієї кістки відносно таза, що дає можливість на значне поширення функціональних можливостей даного способу моделювання кульшового суглоба. 7 31078 8