Измеритель диагностический

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть применено для диагностики упругих характеристик хрящевой ткани в суставах человека. Технический результат - повышение точности измерения упругости суставного хряща. Для этого в устройстве, содержащем корпус, щуп, датчик перемещения и пару винт-гайка, введен датчик нагрузки. На корпусе установлен разъем для подключения выходов тензомостов датчиков перемещения и нагрузки к аналого-цифровому преобразователю. Тензодатчики имеют металлофольговые резисторы, посылающие одновременно электросигнал в преобразователь, таким образом пропорциональное отношение нагрузки к перемещению показывает в цифрах на экране упругость суставного хряща. Прибор позволяет регистрировать перемещение щупа от 0 до 0,5 мм с точностью нагрузки от 0 до 25 Н. 1 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть применено для измерения упругих характеристик хрящевой ткани в суставах при артроскопии контактным методом.

Для диагностики упругих характеристик биологических материалов традиционно используется спектрально-корреляцинный анализ, описанный например авторское свидетельство N 254001 СССР за 1970 г. Воздушная струя, воздействуя на ткань вызывает ее деформацию и интерферометрическим способом с фотоэлектрической регистрацией интерференционных полос судят о величине давления.

Этот способ неприменим в суставах из-за закрытой полости и невозможности регистрации интерференционных полос.

Известен также измеритель деформационно-нагрузочных характеристик биологических тканей, описанный в статье В.В. Казакова "Тезисы докладов 2 Всероссийской конференции по биомеханики, том 2. Нижний Новгород 1994 г. В нем измерение величины вдавливания осуществляется с помощью ультразвукового измерителя перемещений, что позволяет отказаться от строгих координатов и разместить индикатор в руке оператора. Сигналы в этом измерителе записываются в персональный компьютер, где и обрабатываются. Устройство позволяет задавать микроперемещение в диапазоне 0,1 - 10 мм. Однако при исследовании хрящевой ткани требуется диапазон перемещений на порядок ниже, и там методическая погрешность этого метода неприемлема.

Известны также контактные методы диагностики, которые сводятся к измерению перемещения при известных нагрузках.

Авторское свидетельство СССР N 182287 за 1966 г., где шток индикатора после соприкосновения с объектом перемещается на известное расстояние, а сила определяется по тарированной пружине и результат читается по шкале. Этот метод мы принимаем за прототип.

Однако прототип имеет недостатки, связанные с невозможностью по конструкторским особенностям регистрации микроперемещений в диапазоне 0,01 - 1,0 мм, что необходимо для исследования упругих характеристик суставного хряща. Недостатком является низкая точность измерения силы сопротивления тарированной пружины при перемещениях в пределах 0,1 мм, связанная с погрешностью деформации самой пружины.

С целью точного измерения упругих характеристик суставного хряща и исключения недостатков прототипа нами предложено одновременное измерение двумя параллельными измерительными каналами, работающими строго синхронно, и нагрузки, и микроперемещения. Цель достигается тем, что имеется два чувствительных элемента в приборе, это элемент нагрузки и элемент перемещения с выходом сигнала в стандартный аналого-цифровой преобразователь. Тензодатчики этих элементов имеют металлофольговые резисторы, посылающие одновременно электросигнал в преобразователь, таким образом пропорциональное отношение нагрузки к перемещению показывает в цифрах на экране упругость суставного хряща.

Измеритель (чертеж) состоит из трубки 1, жестко установленной в корпусе 4. Внутри трубки 1 размещен щуп 2, жестко соединенный с подвижной частью датчика нагрузки 3. Неподвижная часть датчика нагрузки соединена с подвижной частью датчика перемещения 8. Неподвижная платформа датчика перемещения имеет клеевое соединение с корпусом 4. Для задания перемещения служит пара винт-гайка 7 - 6, установленные на крышке 5. На корпусе 4 установлен разъем 9, на который распаиваются выходы тензомостов датчиков.

Измеритель работает следующим образом. По выбору хирурга одним из стандартных доступов вводится артроскоп в сустав. Выбирают участок хряща для исследования, затем через дополнительный прокол кожи подводится под контролем артроскопа измеритель к этому участку хряща.

При вращении винта 7 последний передает усилие на щуп 2 за счет деформации балок датчика перемещения 8. В случае, если щуп не испытывает сопротивления, то датчик нагрузки не деформируется, сила равна 0, при этом на экране цифра 0.

Если щуп наткнулся на сопротивление, то датчик нагрузки 3 начинает деформироваться и оба электросигнала от двух датчиков выводятся на разъем 9 к аналого-цифровому преобразователю, тем самым фиксируется величина упругости выбранного участка суставного хряща.

Возможность промышленного выпуска измерителя подтверждена его изготовлением.

Возможность и простота применения - в операции в клинике.

Формула изобретения

Измеритель диагностический для измерения упругости суставного хряща, содержащий корпус, щуп, соединенный с датчиком перемещения и пару винт-гайка, отличающийся тем, что введен датчик нагрузки, пара винт-гайка использована в качестве задатчика перемещений, винт соединен с подвижной платформой датчика перемещения, неподвижная платформа которого имеет клеевое соединение с корпусом, неподвижная часть датчика нагрузки соединена с неподвижной платформой датчика перемещения, а на корпусе установлен разъем для подключения выходов тензомостов датчиков перемещения и нагрузки к аналого-цифровому преобразователю.

РИСУНКИ

Рисунок 1