Спосіб біомеханічного дослідження міцносних властивостей зв’язок крижово-клубових суглобів в експерименті та пристрій для його виконання

6 МКВ А 61 В 5/103 і А 61 В 6/02 А 61 В 19/00 СПОСІБ БІОМЕХАНІЧНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОС НИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗВ'ЯЗОК КРИЖОВО-КЛУБОВИХ СУГЛОБІВ В ЕКСПЕРИМЕНТІ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ВИКОНАННЯ Винаходи відносяться до медицини, а сане до біомеханіки, травматологи та ортопедії і можуть бути використані для експериментального дослідження міцностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів та їх ролі у збереженні опороздібності тазу. Відомий спосіб дослідження сил опору поясу нижньої кінцівки людини, що полягає у руйнуванні шляхом зжинання або розтягування у фронтальній, сагітальній та горизонтальній площинах скелетованих препаратів тазу з збереженими зв'язками. Для руйнування тазу застосовували гідравлічну машину, регістрацію сили зжинання або розтягування здійснювали за допомогою динамометра, а деформацію тазу, яку вони викликали - за допомогою індикаторів [1]. Цей спосіб дозволяє досліджувати механогенез деяких травматичних пошкоджень тазу, але не дає можливості дати оцінку ролі зв'язок крижовоклубових суглобів у збереженні опороздібності тазу, тому що руйнуючі зусилля прикладали до препаратів тазу в місцях» які відрізнялися від реально існуючих. Розтягування тазу у фронтальній площині не можливо вважати адекватною моделлю навантаження поясу нижньої кінцівки людини, тону що сили розтягування виникають у передньому відділі тазу тільки під час знаходження людини у вертикальній позі. Ці сили є наслідком взаємодії важелів у систені "крижі - тазова кістка - стегно". . З біомеханічної точки зору адекватною моделлю навантаження тазу ноже бути тільки така, що забезпечує передачу сил через точки» які відповідають або близькі до реально існуючих. Оптимальною біомеханічною моделлю навантажування тазу необхідно вважати модель, яка забезпечує передачу на нього ваги тулуба та реакцію опори» місця прикладання та напрямки дії яких близькі до фізіологічних. В основу винаходу поставлено задачу створення способу біомеханічного дослідження міцностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів тапристрою для його виконання, які дозволяють вияснити роль кряжовоостистих, крижово-бугор них та крнжово-клубових зв 'язок у здійсненні опорної функції тазу в нормі та при патології за рахунок дії на таз навантаженнями, що вимірюються, місця прикладання та величина яких відповідають реальним та виміру деформацій, що викликають ці навантаження. Поставлена задача вирішується тим, що в способі біомеханічного дослідження міцностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів, що полягає у прикладанні до скелетованого тазу дозованих зовнішніх навантажень та вимірюванні деформацій, що викликані цими навантаженнями, згідно винаходу на свіжому нефіксованому трупі людини скелетують одним блоком таз та попереково-крижовий відділ хребта з повним збереженням зв'язок, виконують екзартнкуляцію у тазо-стегнових суглобах з обох боків, навантаження препарату здійснюють прикладанням зовнішніх навантажень через вертлюгові западини з проходженням рівнодіючої сили через їх центри та збереженням паралельності навантаження, при цьому напрямок рівнодіючих сил та їх паралельність зберігають на протязі всього дослідження, незалежно від деформації препарату. Пристрій для виконання способу біомеханічного дослідження иіцностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів являє собою опорну балку, постачену двома площадками з отворами для кортикально-губчастих кісткових гвинтів, одназ площадок розташована на кінці опорної балки, інша - в середній її частині, на опорній балці рухомо встановлена каретка, що має різьбові отвори, в яких встановлені прижимні гвинти, каретка постачена поперечною балкою з розтяжками, на поперечній балці з обох боків від каретки підвішені на пересувних опорах динамометри, що переміщаються за допомогою роликів вздовж поперечної балки» з'єднані за допомогою шарннрів та форкопфів з стержнеутрнмувачами, в які встановлені стержні. Стержнеутрвмувачі являють собою, наприклад, металеву платівку, що має форму сектору кола, яка має отвори для фіксації стержнів, розташованих по її радіусу. Використання скелетованого тазу разом з попереково-крижовои відділом хребта з повним збереженням зв'язок свіжого нефіксованого трупу дозволяє зберегти основні опорні елементи поясу нижчих кінцівок і тим самий наблизити умови виконання експерименту до природних навантажень, які витримують крижово-клубові суглоби людини ь нормі та при патології. В свою чергу, отримані в таких умовах експериментальні данні ближчі за своїми значеннями до тих, які реально існують у живої людини, що підвищує їх вірогідність та дозволяє отримати більш точні розрахунки для розробки виног для застосування внутрішніх та зовнішніх фіксаторів та реконструктивних операцій на крижово-клубових суглобах. Виконання екзартикуляцій в тазо-стегнових суглобах з обох боків надає можливості звільнити вертлюгові западини і точно встановити стержні та елементи пристрою, призначені для їх фіксації , що дозволяє зберегти ідентичність установки пристрою та отримати такі результати дослідження, які можливо повторити та порівняти між собою. Здійснення навантаження крижово-клубових суглобів шляхом докладання зовнішніх навантажень за допомогою пристрою що пропонується крізь вертлюгові западини до тазових кісток та крижі з проходженням рівнодіючої через центри вертлюгових западин з збереженням паралельності навантаження на протязі всього дослідження незалежно від деформації препарату також дозволяє наблизити умови експерименту до природних і таким чином підвищити вірогідність даних, що будуть отримані при дослідженні мщностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів та їх ролі у збереженні опороздібності тазу в нормі та при патології. Спосіб що пропонується та пристрій для його виконання пояснюються кресленням» де на фіг. 1 показаний загальний вигляд пристрою та схема експерименту. Пристрій для біомеханічного дослідження міцностннх властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів має опорну балку 1, постачену двома площадками 2, 3 з отворами, через які вона фіксується кортикально-губчастнми кістковими гвинтами до крижи і грудних хребців. Площадка 2 розташована на кінці опорної балки» площадка 3 - в середній її частині. На опорній балці 1 рухомо встановлена каретка 4, що має різьбові отвори, в яких встановлені прижнмні гвинти 5. Каретка 4 постачена поперечною балкою б з розтяжками 7. На поперечній балці б з обох П боків на пересувних опорах 8 підвішені динамометри 9, що переміщаються за допомогою роликів 10 вздовж опорної балки. Динамометри 9 з'єднані за допомогою шарнирів 11 та форкопфів 12 з стержнеутрнмувачами 13 в яких встановлені стержні 14. Стержнеутримувачі 13 являють собою металеву платівку, що мас форму сектора кола, в якій є отвори для установки стержнів 14, розташовані по її радіусу, рівному середньому радіусу края вертлюгових западин, та фіксатори стержнів 15. Розглянемо конкретний приклад здійснення способу що пропонується та використання пристрою для його виконання при біомеханічному дослідженні міцностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів та їх ролі у збереженні опороздібності тазу в нормі. Експеримент виконується на нефиксованому трупі чоловіка 48 років, померлого від інфаркту міокарду. При скелетуванні тазу та поперековокрижового відділу хребта ретельно зберігали зв'язки. Виконали екзартикуляцію у тазо-стегнових суглобах з обох боків, пересікли тазове кільце шляхом випилювання блоку, що включав в себе лобковий симфіз і прилеглі дільниці лобкових кісток. Опорну балку 1 розташували нахребтовону стовпі таким чином, що площадка 2 знаходилась на рівні кр ижі, а площадка З -на рівні грудопоперекового відділу хребта . Опорну балку 1 зафіксували до крижі та хребта за допомогою кортикально-губ частих кісткових гвинтів що проходять крізь , отвори в площадках 2 та 3. По периметрах кр аїв вертлюгов их западин встановили по 4 стержні 14, та зафіксували у стержнеутрииувачах 13. Останні з'єднали за допом огою шарнирів 11 з форкопфами 12, які розташ овані паралельно опорній балці 1 в стані максимального подовшення Каретку 4 з . поперечною балкою б пересуваю ть вздов ж опор ної балки1, до рів ня, необхідного для з'єднання форкопфів 12 з динамометрами 9, що вільно пересуваються на роліках 10 по обидві боки поперечно! балки 6. Каретку 4 фіксують прижимними гвинтами 5 до опорної балки 1. Ліквідують провісання форкопфів 12, при цьому кожен з динамометрів 9 пересувається на роліках 10 вздовж поперечної балки б до найближчої до стержнеутримувачей 13 (тобто вертлюговнх западин) точки - таким чином форкопфв 12 орієнтуються перпендикулярно до поперечної балки б та паралельно до опорної балки 1. Навант аження крнжов о-клубов нх суглобів в иконую ть ш ляхом закручування гвинтів обох форкопфів, при цьому динамометри показують зусилля, що прикладаються до кожної вертлюжної западина Деформацію . препарату відносно сагітальної, фронта льної та горизонтальної площин вимірюють за допомогою індикато рів які встановлюють на спеціальних , штативах. Експерименталь не дослідження здійснюють прикладанням зовнішніх нава нт ажень че рез кр ижі з забезпече нням імітації реа кції опор и чер ез вертлюгові западннн, при цьому напрямок рівнодіючих сил та їх паралельність зберігають на протязі всього дослідження незалежно від деформації препарату , . Заміри показань індикаторів та динамометрів виконують через кожні 0.5 мм краніальної девіації вушковидних поверхонь клубової кістки відносно крижів, які жорстко за кріплені в пристрої і по умова м експерименту є непо руш ним тілом в системі" крижі - тазова кістка". Результати досліджень реєструвалися шляхом креслення залежності - деформація". 11 снла На початку експерименту , коли збільшення навантаження, яке реєструється динамометром відбувалося поволі в межах 19-48 кГс , а девіація тазової кістки в краніальному напрямку досягає 0.5 - 1 мм, зміщення в сагітальній та фронтальній площинах, а сане, відхилення тазової кістки дорзально та латерально було достатньо легким. Цей дуже короткий етап відповідає діапазону фізіологічної амплітуди рухів крнжово-клубових суглобів. Другий етап експерименту характеризувався інтенсивним збільшенням навантаження у відповідь на незначну деформацію препарату: при показаннях динамометрів 152 кГс краніальна девіація тазової кістки складала 1,5 мм, 266 кГс (лівий) та 267 кГс (правий) - 2 мм; 324 кГс (лівий) та 326 кГс (правий) 2,5 мм, відповідно 362 кГс та 364 кГс- 3 нм. Третій етап експерименту, що починається з перших розривів волокон крижово-бугорної зв'язки, супроводжувався уповільненням зростання сили і більш легким зміщення тазової кістки у фронтальній і сагітальній площинах. Характер залежності" сила - деформація" став повільним, при показаннях динамометрів 382 кГс (лівий) та 384 кГс (правий), краніальна девіація тазової кістки склала 3,5 ми, а при 387 кГс (лівий) та 388 кГс (правий) -4 им.. Волокна крижово-остистої зв'язки починали надриватися, коли волокна крижово-бугорної зв'язки були пошкоджені на 20-25%. Зростання показників динамометрів до 390 - 392 кГс супроводжувалось збільшенням краніальної девіації до 4,5 - 5 мм. Пізніше починали розриватися вентральні і міжкостні, а останніми -дорсальні крижово-клубові зв'язки. В цей момент реєструвалося максимальне показання динамометрів 394 кГс (лівий) та 397 кГс(правий), а краніальна девіація складала 5,5 нм. Після цього наставав четвертий етап експерименту, коли зміщення тазової кістки супроводжувалося руйнуванням зв'язок крижово-клубових суглобів з різким зниженням навантаження. Відомо, що при різноманітних біомеханічних умовах функціонування поясу нижньої кінцівки навантаження навертлюгову западину коливається в широких межах і складає при сидінні 0,1 Р; пря стоянні на обох ногах 0.3 F; при стоянні на одній нозі 2.4 Р; при підйомі або спуску по похилій поверхні 2.5 Р, де Р - вага тіла без ваги опорно! кінцівки, що відповідає 0.82 ваги тіла. При середній вазі людини 75 кГ Р буде складати 61.5 кГ. Отже, зв'язки крнжовоклубовнх суглобів витримують навантаження до 6.45 Р. Таким чином, зв'язки крижово-клубових суглобів витримують навантаження, реально існуюче в фізіологічних умовах і грають істотну роль у збереженні опороздібності тазу. Джерела інформації: І.Хелнмский М.А.,Глушак B.C., Зырянова Т.Д. Определение сил тазового пояса человека //Экспериментальная хирургия и анестезиология. - 1970. -№б. С. 30-36. ГЛЇ О- 1 "У> Hi! V 7.fr ; iri fr t'/V r// t«4)t« . І" Спосіб біомеханічного дослідження міцностних властивостей зв'язок крижово-клубових суглобів в експерименті та пристрій для його виконання Автор- А.ГІстомін Фіг. 1