Спосіб визначення зміщення уламків кісток в місцях переломів

Реферат: Спосіб визначення зміщення уламків кісток в місцях переломів включає закріплення в навантажувальному пристрої зразка з попередньо позначеними реперними точками, цифрове фотографування та знаходження положень реперних точок після навантаження за допомогою програми обробки цифрових зображень. Вибирають та позначають мітками по дві реперні точки на кожному з уламків поза зоною перелому, а точки уламків в зоні перелому вибирають безпосередньо на отриманих цифрових зображеннях, при цьому положення і зміщення цих точок при навантаженні визначають як положення третіх вершин трикутників з заданими сторонами, у вершинах яких знаходяться реперні точки. UA 117085 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІЩЕННЯ УЛАМКІВ КІСТОК В МІСЦЯХ ПЕРЕЛОМІВ UA 117085 U UA 117085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пропонована корисна модель належить до механіки, а саме до біомеханіки, і може бути використана для визначення величини відносних зміщень будь-яких точок уламків кісток при використанні різних засобів фіксації переломів під дією навантажень. Відомий спосіб вимірювань зміщень уламків кісток за допомогою індикатора годинникового типу, в якому зразок біомеханічної системи "уламки кістки - фіксатор" розміщують у навантажувальному пристрої, який містить основу, силові елементи з захватами, за допомогою яких навантажують зразок, індикатори годинникового типу для визначення переміщень уламків кісток, які фіксують безпосередньо на зразку або на основі навантажувального пристрою, а в точках, переміщення яких визначають, розміщують реперні елементи, в які опирають ніжки індикаторів. Недоліком цього способу є неможливість вимірювання взаємних зміщень двох суміжних близько розташованих точок в зоні перелому через значні габарити і вагу індикаторів годинникового типу, а також технічна складність вимірювань переміщень одночасно кількох несуміжних точок при малих розмірах зразка [1]. Найближчим за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є спосіб вимірювання зміщень уламків кісток людини в експерименті, за яким дослідний зразок з попередньо позначеними на ньому реперними точками закріплюють у навантажувальному пристрої, який включає основу, силові, елементи з захватами, за допомогою яких навантажують зразок, штативи для встановлення пристрою для створення цифрових зображень та фіксації плиток Іогансона, призначених для визначення масштабу цифрового зображення, прикладають до зразка навантаження і за допомогою цифрового фотографування знаходять величини зміщень позначених реперних точок. Недоліком цього способу є можливість визначення зміщення лише попередньо позначених мітками точок в зоні перелому, а кількість встановлених міток обмежується розмірами зразка [2]. В основу запропонованої корисної моделі покладена задача вимірювань зміщень будь-яких точок уламків кісток в зоні перелому без необхідності попереднього встановлення в цих точках міток. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення зміщення уламків кісток в місцях переломів у системі "уламки кістки - фіксатор", що включає закріплення зразка з попередньо позначеними реперними точками в навантажувальному пристрої, цифрове фотографування та знаходження положень реперних точок після навантаження за допомогою програми обробки цифрових зображень. Новим є те, що вибирають та позначають мітками по дві реперні точки на кожному з уламків поза зоною перелому, а точки уламків в зоні перелому вибирають безпосередньо на отриманих зображеннях, при цьому положення і зміщення цих точок при навантаженні визначають як положення третіх вершин трикутників з заданими сторонами, у вершинах яких знаходяться реперні точки. Заявлений спосіб здійснюють таким чином. У навантажувальному пристрої закріплюють досліджуваний зразок з попередньо встановленими на ньому мітками 1, 2, 3, 4 в реперних точках, що знаходяться поза зоною перелому (фіг. 1). На одному рівні з мітками на зразку розміщують калібровану плитку Іогансона з відомими розмірами. Перед кісткою встановлюють пристрій для створення цифрових зображень, наприклад цифровий фотоапарат, паралельно площині, в якій розміщені мітки на дослідному зразку. При цьому всі мітки знаходяться у фокусі об'єктива і відцентровані. Зразок фотографують, а зображення використовують як контрольний недеформований зразок. Масштабний коефіцієнт отриманого зображення знаходять, переносячи зображення до комп'ютера, і за допомогою будь-якої програми обробки цифрових зображень визначають розмір плитки Іогансона в пікселях. Масштабний коефіцієнт отриманого зображення розраховують за формулою   n / h , (піксель/мм), де n - кількість пікселів, що відповідає висоті плитки Іогансона; h - висота плитки Іогансона в мм. Визначають координати X і У міток 2, 3, 4 (Х1, У1; Х2, У2; Х3, У3; Х4, У4) в системі координатних осей, початок яких суміщають з міткою 1 (фіг. 1). В зоні перелому вибирають довільну точку D та встановлюють її координати XD, YD у вибраній системі осей. Ця точка утворює жорсткий трикутник з точками 2 і 4. Довжини сторін цього трикутника 2-D і 4-D знаходять за відомими довжинами їх проекцій на осі X і У: L 2D  ( X2  XD)2  ( Y2  YD)2 ; L 4D  ( X4  XD)2  ( Y2  YD)2 . 1 UA 117085 U 5 10 Після навантаження зразка силою Р, яку прикладають до незакріпленого в фіксаторі уламка кістки, цей уламок зміщується відносно зафіксованої частини кістки (фіг. 2). Оскільки переміщення уламків кістки набагато більші від можливих їх деформацій при дії навантаження, то ці уламки, а значить і пов'язані з ними трикутники (фіг. 1 і 2) слід вважати абсолютно жорсткими. Після прикладання навантаження зразок знову фотографують і встановлюють нові координати точок на вільному уламку 2* і 4* в системі координат, пов'язаній з точкою 1: Х2*, У2*; Х4*, У4*. Координати точки D* знаходять як координати третьої вершини трикутника 2*-4*-D* з умови, що довжини сторін трикутника при навантажуванні не змінюються: 2 2 2 L2  2* D*  L2D  ( X2 *  XD*)  ( Y2 *  YD*) 2 L 4* D*  L2 D  ( X4 *  XD*)2  ( Y 4 *  YD*)2 4  15 Розв'язком отриманої системи квадратних рівнянь відносно координат точки D* будуть дві групи коренів: (XD*, YD*)1 і (XD*, YD*)2. Приймають ті значення коренів, які не суперечать реальному положенню точки D* відносно точок 2* і 4*. Положення точки D на зафіксованій частині кістки знаходять, переносячи трикутник 1-3-D з фіг. 1 на фіг. 2. Точки D і D* сполучаються відрізком, який за величиною і напрямом збігається з вектором шуканого переміщення точки D. Величину цього переміщення знаходить з виразу: D  ( XD *  XD)2  ( YD * YD)2 . 20 25 30 Запропонована корисна модель визначає зміщення будь-яких точок уламків кісток в зоні перелому, а застосування аналітичних методів обробки результатів з використанням комп'ютерних програм збільшить обсяг корисної інформації, отримуваної з експерименту, та підвищить продуктивність досліджень. Джерела інформації: 1. Бабалян В. А. Биомеханическое исследование характеристик стержневой системы при моделировании остеосинтеза перелома мыщелков большеберцовой кости // Вестник Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина, серия "Медицина". - № 10 (658),2005, - с. 5-9. 2. Пат. 68177 Україна, Спосіб вимірювання зміщень уламків кісток людини в експерименті [Текст] / винахідники Аксютін А.Г., Літун Ю.М., Радомський О.А., Шидловський М.С.; власники Шидловський М.С., Радомський О.А., Літун Ю.М., Аксютін А.Г. - № u201200818; заявл. 26.01.2012; опубл. 12.03.2012, Бюл. № 5.-8 с.: ил. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб визначення зміщення уламків кісток в місцях переломів, що включає закріплення в навантажувальному пристрої зразка з попередньо позначеними реперними точками, цифрове фотографування та знаходження положень реперних точок після навантаження за допомогою програми обробки цифрових зображень, який відрізняється тим, що вибирають та позначають мітками по дві реперні точки на кожному з уламків поза зоною перелому, а точки уламків в зоні перелому вибирають безпосередньо на отриманих цифрових зображеннях, при цьому положення і зміщення цих точок при навантаженні визначають як положення третіх вершин трикутників з заданими сторонами, у вершинах яких знаходяться реперні точки. 2 UA 117085 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3