Способ оценки состояния трубчатых костей

Способ оценки состояния трубчатых костей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ путем регистрации скорости распространения ультразвука, отличающийся тем, что, с целью обеспечения количественной характеристики адаптационных способностей кости к механической нагрузке, скорость измеряют в каждой зоне и по величине разности максимальной и минимальной скоростей оценивают состояние кости. СП со ел СП О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, SU„„1159556

4й0 А61 В8 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ба, 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3611370/28-13 (22) 17.03.83 (46) 07.06.85. Бюл. № 21 (72) Х. А. Янсон и В. В. Дзенис (71) Латвийский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии (53) 616.07.612.75 (088.8) (56) Дзенис В. В. и др. Применение поверхностных волн ультразвука для изучения свойств большеберцовых костей человека. — В -кн.: Механика полймеров. Рига, «Зинатие», 1975, 4, 674 — 679.

Seripta medica, Brno, 1980, 53 4, р. 237 — 240. (54) (57) СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ

ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ путем регистрации скорости распространения ультразвука, отличающийся. тем, что, с целью обеспечения количественной характеристики адаптационных способностей кости к механической нагрузке, скорость измеряют в каждой зоне и по величине разности максимальной и минимальной скоростей оценивают состояние кости.

1159556

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, и касается способа диагностики состояния костной ткани.

Целью изобретения является обеспечение количественной характеристики адаптацион° ных способностей кости к механической нагрузке.

Предлагаемый способ основан на. применении спаренных ультразвуковых преобразователей I, соединенных при помощи дис. танцеров 2 из изоляционного материала.

Преобразователи 1 состоят (фиг. 1) из собственно пьезоэлектрических преобразователей 1 (пьезоэлемент †сегментовая соль), снабженных экспоненциальными концентраторами, сведенными своими концами при помощи элементов крепления таким образом, что они образуют малый раствор или базу 11 порядка 10 мм.

Концентраторы выполняются из высокоуглеродистой легированной стали таким образом, что площадь их поперечного сечения меняется по экспоненциальному закону. Они обеспечивают практически точечный контакт с объектом и позволяют работать на малой базе 1 при изучении костных объектов сложной топографии.

Ультразвуковой преобразователь 1-передатчик подключают к выходу генератора ультразвуковых колебаний, а преобразователь 1-приемник к входу регистрирующего устройства в качестве которого используют, например, стандартный ультразвуковой прибор ДУК-20, на электронно-лучевой трубке которого отсчитывают время прохождения . между остриями концентраторов ультразвукового импульса, опираясь на стандартный сигнал и принимая в расчет временную задержку, причем последнюю определяют при нулевой базе 1, то есть при непосредственном контакте пары концентраторов.

Экспериментально установлено, что при использовании спаренных на малой базе экспоненциальных концентраторов в костной ткани возбуждаются в основном изгибные волны, скорость распространения которых . определяются по формуле сюг = (ки.с ), с -1 где 1 — база изменения, раствор концентраторов, мм;

t — время прохождения сигнала;

At — временная задержка конкретной пары концентраторов, мкс.

Шкала электронно-лучевой трубки может быть оттарирована для непосредственного измерения скорости.

Преимуществом применения экспоненциальных концентраторов перед обычными датчиками изгибных волн является хороший контакт с поверхностью материала без применения контактной смазки, более высокая точность измерения при наличии даже сильно шероховатой поверхности и возможность точного отсчета базы измерения. Эти

Пример 1. Обследуемый 3. П. с массой

З0 тела 680 Н (фиг. 3) .

Исходные характеристики скорости ультразвука по длине большеберцовой кости (фиг. I), l. Средняя скорость ультразвука 1,41+1-0,21 км/с.

2. Максимальная скорость l,76+-0,2 км/с на уровне пояса № 4.

3. Минимальная скорость — 1,14+ -0,1 км/с на уровне пояса № 8.

4. Градиент изменения скорости в среднедистальном отделе диафиза 0,06 км/с

40 на 1 см длины (на уровне поясов 4 — 6).

5. Градиент изменения скорости ультразвука на уровне поясов от 6 до 8

0,01 км/с на 1 см (кривая,l).

Заключение. В исходном состоянии можно предполагать, что приспособленность боль45 шеберцовой кости к механическим нагрузкам понижена, так как в дистальной трети диафиза градиент скорости ультразвука низкий.

Тот же обследуемый был в течение трех не50

5 !

О

25 достоинства обусловлены наличием у концентраторов практически точечных конактов с исследуемым материалом.

Экспериментально было установллено, что практически удовлетворительная повторяемость результатов и независимость их от наличия кожного покрова на переднемедиальной поверхности обеспечивается при контактном давлении спаренных преобразователей не менее 2 МПа, однако щадящее клиническое исследование возможно при давлении, равном 2 МПа.

Указанное контактное давление обеспечивается при помощи элементов крепления ультразвуковых преобразователей 1, представляющих собой дистанцер 2 со шпильками и перемещающуюся по шпилькам подпружиненную траверсу 3 с микропереключателем, связанным через контактор с целью питания преобразователя l-источника.

Пружины на шпильках обеспечивают определенную величину давления, причем спаренные преобразователи перемещаются вручную на траверсу 3.

С целью точной ориентации в топографических соотношениях измеряемых точек, большеберцовые кости маркировались по тридцати поясам по длине и по зонам (7 основных — обозначены римскими цифрами, или 22 детальных — обозначены арабскими цифрами (фиг. 2). дель выдержан в условиях имитации невесомости. Измерения скорости ультразвука потвердили первоначальное заключение, так как произошло значительное уменьшение градиента скорости ультразвука по всей длине кости (кривая 2), а также снижение средней скорости ультразвука.

Средняя скорость ультразвука — 1,38+ +-0,08 км/с.

2. Средйяя скорость ультразвука на уровне пояса № 4 — 1,42+1-0,01 км+с. (снижение на 0,34 км/с).

1159556

3. Минимальная скорость 1,21 -0,01 км/с (на уровне пояса № 9).

4. Градиент изменения скорости 0,01 км/с на 1 см длина кости.

Заключение: В условиях имитации невесомости произошло резкое выравнивание скорости ультразвука, что подтвердило первоначальный диагноз низкой приспособленности большеберцовой кости к изменению механической нагрузки. На основании заключения обследуемый был выведен из опыта.

Пример 2. Обследуемый Х, масса тела

710 Н, (фиг. 4)

Исходные характеристики скорости ультразвука по длине боьшеберцовой,кости (фиг. 1).

1. Средняя скорость ультразвука 1,21+

+-0,1 км/с

2. Максимальная скорость 1,31+-0,1 км/с на уровне пояса № 4.

3. Минимальная скорость 1.08 -0,1 км/с на уровне пояса № 7.

4. Градиент изменения скорости ультразвука в среднедлительном отделе кости

0,005 км/с на 1 см длины (кривая 1).

Заключение: В исходном состоянии кость слабо приспособлена к механическим нагрузкам, о чем свидетельствует относительно низкая скорость ультразвука и очень низкий градиент скорости, т. е. прочность кости понижена и отсутствует главный признак приспособленности кости к нагрузкам — акустическая и биомеханическая неоднородность прочностных параметров

В течение трех недель проведен курс специальных видов усиленной физической тренировки, в результате чего произошли значительные изменения (кривая 2).

1. Средняя скорость ультразвука 1,33 + -0,14 км/с.

2. Максимальная скорость ультразвука на уровне пояса № 5 повысилась на

0,38 км/с и достигла 1,5 -0,2 км/с.

3. Минимальная скорость на уровне пояса № 8 — 1,08+-0,1 км/с.

4. Градиент изменения скорости ультразвука повысился до 0,04 км/с, на 1 см, т. е, в восемь раз. Заключение: Специальные виды трениров. ки позволили в значительной степени повысить скорость ультразвука и улучшить приспособляемость кости к механическим нагрузкам. Дальнейшее проведение экспери, мента показало, что разработанное приспособление осталось стойким (через 4 мес.) ..

Пример 3. Обследуемый В., масса 670 Н (фиг. 4).

Исходное состояние: (фиг. 1).

1. Средняя скорость ультразвука 1,50-<+-0,15 км/с.

2. Максимальная скорость 1,71 -0,2 км/с (на уровне пояса № 4).

Минимальная скорость 1,33 -0,4 км/с на уровне пояса № 8.

4. Градиент изменения скорости 0,05 км/с на 1 см длины в дистальном отделе диафиза (кривая 1) .

Заключение: Высокая средняя и максимальная скорость свидетельствует о высокой прочности кости. Достаточно большой градиент скорости в дистальном отделе диафиза свидетельствует о хорошей адаптации кости к изменениям механической на15 грузки. Состояние через 3 нед. имитации невесомости (кривая 2).

1. Средняя скорость ультразвука 1,33+-00,13 км/с.

2. Максимальная скорость 1,52 -0,01 км/с на уровне пояса № 4.

20 3. Минимальная скорость 1,14 0,02 км/с на уровне пояса № 8.

4. Градиент измененйя скорости ультразвука 0,031 км/с на 1 см длины кости.

Заключение: После механической разгрузки снизилась прочность кости, на что указывает снижение средней скорости ультразвука по всей длине кости (на 0,17 км/с).

В то же время сохранился достаточно высокий градиент изменения скорости ультразвука, что свидетельствует о хорошей адаптационной способности кости. к изменению механической нагрузки.

Состояние через 3 нед. после восстановления нормального режима нагрузки (кривая 3).

1. Средняя скорость ультразвука 1,47

+0,12 км/с.

2. Максимальная скорость ультразвука

1,65 -0,05 км/с на уровне 4 и 6 поясов.

3. Минимальная скорость, 1,24+0,1 км/с на уровне пояса № 8.

4. Градиент изменения скорости в дистальной трети диафиза 0,05 кмп/с на

1 см длины.

Заключение: Первоначальный диагноз хорошей приспособляемости кости к изменениям механической нагрузки подтвердился — прочность кости восстановилась в

4> значительной степени и уровень неоднородности достиг исходных данных.

Предложенная методика оценки состояния трубчатых костей изложена на примере исследования большеберцовой кости, однако, как показывают экспериментальные данные может быть с успехом использована и при определении адаптационных свойств и остальных длинных трубчатых костей.

1159556

11 12 ДУ 14 1Х Q 17 1g ф

4Риг.,7

1159556

f1 1z 7z 44 1)5 Р 17 18

Фиг. 4

11 12 1, У 14 15 1b 1,7 1 8 1У

Фиг. Х

Составитель В.. Невзоров

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 3619/4 Тираж 722 Подписное °

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4