RU160190U1 - STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE - Google Patents
STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU160190U1 RU160190U1 RU2015114238/14U RU2015114238U RU160190U1 RU 160190 U1 RU160190 U1 RU 160190U1 RU 2015114238/14 U RU2015114238/14 U RU 2015114238/14U RU 2015114238 U RU2015114238 U RU 2015114238U RU 160190 U1 RU160190 U1 RU 160190U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bone
- stand
- external fixation
- simulator
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Стенд для измерения жесткости моделей костной биомеханической системы с аппаратом внешней фиксации, содержащий каркас, фиксирующую плиту, зажимную муфту с возможностью фиксации имитатора кости с аппаратом внешней фиксации, датчики, нагружающее устройство, отличающийся тем, что каркас выполнен в виде четырех стоек, установленных в верхней и нижней фиксирующих плитах, в которых установлены зажимные муфты с возможностью фиксации имитатора кости с аппаратом чрескостного остеосинтеза, стенд содержит фиксирующие перемещение кости индуктивные датчики, установленные на полухомутах с возможность их крепления на имитаторе кости, индуктивные датчики имеют возможность соединения с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с компьютером, на нижней фиксирующей плите закреплены тензометрические датчики, регистрирующие прилагаемое усилие, тензометрические датчики соединены с электронными блоками динамометров, которые имеют возможность соединения с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с компьютером.A stand for measuring the stiffness of models of a bone biomechanical system with an external fixation device, comprising a frame, a fixing plate, a clamping sleeve with the ability to fix a bone simulator with an external fixation device, sensors, a loading device, characterized in that the frame is made in the form of four racks installed in the upper and the lower fixing plates, in which clamping couplings are installed with the possibility of fixing the bone simulator with transosseous osteosynthesis apparatus, the stand contains inductance fixing bones sensors mounted on half-clamps with the possibility of mounting them on a bone simulator, inductive sensors have the ability to connect to an analog-to-digital converter that is connected to a computer, strain gauges that record the applied force are fixed to the lower fixing plate, strain gauges are connected to the dynamometer electronic units, which have the ability to connect to an analog-to-digital converter that is connected to a computer.
Description
Полезная модель относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии и предназначена для измерения жесткости моделей костной биомеханической системы с аппаратом внешней фиксации.The utility model relates to the field of medicine, namely to traumatology and orthopedics, and is intended to measure the rigidity of models of a bone biomechanical system with an external fixation apparatus.
Аппараты внешней фиксации предназначены для придания правильного взаиморасположения отломкам кости и стабилизации зоны перелома до завершения процесса остеогенеза. В качестве аппаратов внешней фиксации обычно используются различные механические конструкции, обеспечивающие длительное устранение подвижности отломков кости посредством штифтов или спиц из биосовместимых материалов, обладающих биологической, химической и физической инертностью. К конструкции аппаратов внешней фиксации предъявляются взаимоисключающие требования. Конструкция аппарата должна обеспечить возможность дозированных перемещений для реализации аксиальной дистракции или компрессии и угловой или трансляционной коррекции. В тоже время аппарат должен обеспечивать достаточную жесткость костной биомеханической системы, допускающую немедленное послеоперационное восприятие нагрузки. Определение необходимого комплекса биомеханических характеристик костной биомеханической системы с аппаратами внешней фиксации возможно на основе экспериментального измерения осевой, поперечной и ротационной жесткости при различных видах воздействий на специальном стенде.External fixation devices are designed to give the correct location to bone fragments and stabilize the fracture zone until the osteogenesis process is completed. Various mechanical constructions are usually used as external fixation devices, which ensure the long-term elimination of the mobility of bone fragments by means of pins or spokes made of biocompatible materials with biological, chemical, and physical inertness. Mutually exclusive requirements are imposed on the design of external fixation devices. The design of the apparatus should provide the possibility of metered movements for the implementation of axial distraction or compression and angular or translational correction. At the same time, the apparatus should provide sufficient rigidity of the bone biomechanical system, allowing immediate postoperative load perception. The determination of the necessary complex of biomechanical characteristics of a bone biomechanical system with external fixation devices is possible on the basis of experimental measurements of axial, lateral and rotational stiffness under various types of impacts on a special stand.
Известен способ оценки надежности фиксации костных фрагментов на модели кости путем соединения фрагментов с помощью устройства внешней или внутренней фиксации, установки тензодатчиков в зоне крепления элементов устройства и приложения дозированной статической или динамической нагрузки. После проведения исследований устройство демонтируют, модель кости распиливают, проводят тарировку тензодатчиков, затем расшифровку показаний тензометрической аппаратуры и строят эпюры сил, возникающих в кости по мере затягивания элементов устройств и приложения нагрузки. Выбирают вариант, обеспечивающий равномерность распределения усилий в кости (патент RU №2017460 C1).A known method for evaluating the reliability of fixation of bone fragments on a bone model by connecting fragments using an external or internal fixation device, installing strain gauges in the area of attachment of the device elements and applying a dosed static or dynamic load. After carrying out the studies, the device is dismantled, the bone model is sawn, the strain gauges are calibrated, then the testimony of the strain gauge equipment is decrypted and plots of the forces arising in the bone are constructed as the device elements are tightened and the load is applied. Choose an option that ensures uniform distribution of efforts in the bone (patent RU No. 20177460 C1).
Недостатком является необходимость наклеивания тензодатчиков и низкая точность измерения перемещений.The disadvantage is the need for gluing strain gauges and low accuracy of measurement of displacements.
Известно устройство для моделирования чрескостного остеосинтеза, выполненное в виде разъемного цилиндра, противостоящие концы частей которого снабжены съемными насадками с рисками, имеющими сопоставимые поверхности различной конфигурации, а основания - опорными площадками, при этом по периметру каждой из частей выполнены отверстия различного диаметра. Насадки снабжены ориентирными рисками (патент RU №107384 U1). В описании полезной модели написано «… для определения силовых и линейных параметров прикладываемых усилий крепят измерительные устройства.», но не указано, какие измерительные устройства используют, где и как их крепят.A device for modeling transosseous osteosynthesis is known, made in the form of a detachable cylinder, the opposing ends of the parts of which are equipped with removable nozzles with risks having comparable surfaces of different configurations, and the bases with supporting platforms, with holes of different diameters made along the perimeter of each part. The nozzles are provided with indicative risks (patent RU No. 107384 U1). The description of the utility model says “... to determine the power and linear parameters of the applied forces, the measuring devices are attached.”, But it is not indicated which measuring devices are used, where and how they are attached.
Устройство предназначено для моделирования приемов остеосинтеза.The device is intended for modeling osteosynthesis techniques.
Наиболее близким является устройство для исследования жесткости моделей чрескостного остеосинтеза, содержащее станину, выполненную в виде параллелограмма, фиксирующую панель для фиксации опор аппаратов внешней фиксации и зажимную муфту для фиксации имитатора кости, балку с продольной прорезью для фиксации индикаторов перемещений, балку с блоками для моделирования нагрузок, расположенные по боковым сторонам станины, тарированные грузы с тросом, индикаторы перемещений (патент RU №2246139 С2).The closest is a device for studying the rigidity of transosseous osteosynthesis models, containing a bed made in the form of a parallelogram, a fixing panel for fixing the supports of external fixation devices and a clamping sleeve for fixing the bone simulator, a beam with a longitudinal slot for fixing movement indicators, a beam with blocks for modeling loads located on the sides of the bed, tared loads with a cable, movement indicators (patent RU No. 2246139 C2).
Недостатком устройства является недостаточная точность, сложность и большая трудоемкость аналитического определения жесткости, заключающаяся в большом количестве опытных исследований с заменом модулей и тарировочных грузов для подбора параметров аппарата внешней фиксации.The disadvantage of this device is the lack of accuracy, complexity and high complexity of the analytical determination of stiffness, consisting in a large number of experimental studies with the replacement of modules and calibration weights for the selection of parameters of the external fixation apparatus.
Для повышения точности, снижения трудоемкости и упрощения процесса измерения компонентов осевой, поперечной и ротационной жесткости предлагается стенд для измерения жесткости моделей костной биомеханической системы с аппаратом внешней фиксации, содержащий каркас, фиксирующую плиту, аппарат внешней фиксации, имитатор кости, зажимную муфту для фиксации имитатора кости, датчики, нагружающие устройства. Каркас выполнен в виде четырех стоек, установленных в верхней и нижней фиксирующих плитах, в которых установлены зажимные муфты для фиксации имитатора кости с аппаратом внешней фиксации. В области перелома кости закреплены полухомуты с установленными в них индуктивными датчиками, регистрирующими перемещение кости и соединенными с аналого-цифровым преобразователем и компьютером. На нижней панели закреплены тензометрические датчики, регистрирующие прилагаемое усилие, тензометрические датчики соединены с электронными блоками динамометров, с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с компьютером, обрабатывающим поступающую информацию по заданной программе.To increase accuracy, reduce labor intensity and simplify the process of measuring axial, transverse and rotational stiffness components, a stand for measuring the stiffness of bone biomechanical system models with an external fixation apparatus is proposed, comprising a frame, a fixing plate, an external fixation apparatus, a bone simulator, and a clamping sleeve for fixing a bone simulator , sensors, loading devices. The frame is made in the form of four racks installed in the upper and lower fixing plates, in which there are clamping couplings for fixing the bone simulator with an external fixation device. In the area of a bone fracture, half-clamps are fixed with inductive sensors installed in them, recording the movement of the bone and connected to an analog-to-digital converter and a computer. Strain gauges that record the applied force are fixed on the bottom panel, strain gauges are connected to the dynamometer electronic units, with an analog-to-digital converter, which is connected to a computer that processes the incoming information according to a given program.
Общие признаки станина (каркас), фиксирующая панель (фиксирующие плиты), аппарат внешней фиксации, имитатор кости, зажимная муфта для фиксации имитатора кости, индикаторы перемещений (индуктивные датчики), тарированные грузы (нагружающие устройства).Common features of the bed (frame), fixing panel (fixing plates), external fixation apparatus, bone simulator, clamping sleeve for fixing the bone simulator, movement indicators (inductive sensors), calibrated loads (loading devices).
На фиг. 1. изображен стенд для измерения жесткости моделей костной биомеханической системы с аппаратом внешней фиксации; на фиг. 2 - верхняя зажимная муфта 4; на фиг. 3 - нижняя зажимная муфта 5; на фиг. 4 - крепление тензометрического датчика 12 на нижней фиксирующей плите 3; на фиг. 5 - крепление индуктивных датчиков перемещений 15; на фиг. 6 - крепление индуктивных датчиков перемещений 16; на фиг. 7 - электронная схема стенда.In FIG. 1. depicts a stand for measuring the rigidity of models of a bone biomechanical system with an external fixation device; in FIG. 2 - upper clamping sleeve 4; in FIG. 3 -
Стенд состоит из каркаса, состоящего из четырех стоек 1, установленных в верхней фиксирующей плите 2 и нижней фиксирующей плите 3. На верхней фиксирующей плите 2 установлена зажимная муфта 4, на нижней фиксирующей плите 3 установлена зажимная муфта 5. В зажимных муфтах 4 и 5 зафиксирован имитатор кости 6 с установленным аппаратом внешней фиксации для чрескостного остеосинтеза, состоящим из полуколец 7, стержней 8, спиц 9. На нижней фиксирующей плите закреплены тензометрические датчики прилагаемого усилия 10, 11, 12 (крепление датчика 12 изображено на фиг. 4). На имитатор кости в области перелома установлены полухомуты 13, 14 с закрепленными на них двумя индуктивными датчиками перемещений кости 15 (сжатие, изгиб) и двумя индуктивными датчиками 16 (кручение) (фиг. 5, 6). Нагружающие устройства 17, 18, 19, выполненные в виде винтовой пары, воздействуют через тензометрические датчики 10, 11, 12 на имитатор кости 6.The stand consists of a frame consisting of four
Электронная схема стенда изображена на фиг 7. Тензометрические датчики усилий 10, 11, 12 соединены проводами 20, 21, 22 с электронными блоками динамометров ЭБ1, ЭБ2, ЭБ3, которые соединены с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и далее с компьютером, обрабатывающим поступающую информацию по заданной программе. Индуктивные датчики перемещений 15, 16, соединены проводами 23, 24, 25, 26 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и далее с компьютером, обрабатывающим поступающую информацию по заданной программе. Для комплектования стенда установлены динамометры электронные на сжатие АЦД/2С, которые предназначены для измерения статических и медленно изменяющихся сил. Динамометр состоит из упругого элемента с наклеенными тензорезисторами, силовводящих элементов, электронного блока и соединительного кабеля. Принцип действия динамометра заключается в преобразовании деформации упругого элемента, вызванного действием приложенной силы к нагружающему устройству, в электрический сигнал. Имитатор кости выполнен из материала, обладающего свойствами натуральной кости, также может быть использована натуральная кость.The electronic circuit of the stand is shown in Fig. 7. Strain gauges of
Работает стенд следующим образом. Собирают каркас стенда. На нижней фиксирующей плите 3 закрепляют тензометрические датчики усилий 10, 11, 12, соединяют их проводами 20, 21, 22 с электронными блоками динамометров ЭБ1, ЭБ2, ЭБ3, которые соединяют с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и далее с компьютером. В установленных на фиксирующих плитах 2 и 3 зажимных муфтах 4 и 5 закрепляют имитатор кости 6 с установленным аппаратом внешней фиксации для чрескостного остеосинтеза. В области перелома кости закрепляют полухомуты 13, 14, устанавливают в них индуктивные датчики перемещений 15, 16. которые соединяют проводами 23, 24, 25, 26 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и далее с компьютером.The stand works as follows. Assemble the frame of the stand. Strain
Нагрузку создают устройствами 17, 18 (кручение) или 19 (сжатие, изгиб) путем поворота винтовой пары, тем самым воздействуют через тензометрические датчики 10, 11, 12 на имитатор кости 6, который изменяет положение. Значения нагрузок, действующих на имитатор кости, и величина перемещения имитатора кости 6, регистрируемые тензометрическими датчиками 10, 11, 12 и индуктивными датчиками 15, 16 передаются на АЦП, далее - на компьютер. Компьютер по заданной программе вычисляет и выводит на экран зависимость жесткости от нагрузки в виде графиков. На основе построенных графиков проводится анализ и определяются оптимальные параметры и тип аппарата для внешней фиксации, обеспечивающего наилучшее совмещение и фиксацию осколков кости.The load is created by
Стенд может применяться для измерения жесткости моделей костной биомеханической системы с аппаратами внешней фиксации различными по конструкции и материалам деталей. В зависимости от цели проводимых исследований количество датчиков и место их установки может изменяться.The bench can be used to measure the rigidity of models of a bone biomechanical system with external fixation devices of various parts and materials. Depending on the purpose of the research, the number of sensors and their installation location may vary.
Применение стенда по сравнению с прототипом позволит повысить точность, снизить трудоемкость и упростить процесс измерения осевой, поперечной и ротационной жесткости различных моделей костной биомеханической системы с аппаратом внешней фиксации, что позволит выбрать тип и параметры аппарата внешней фиксации, обеспечивающего наилучшее совмещение, фиксацию осколков кости и метод остеосинтеза.The use of the bench compared to the prototype will increase the accuracy, reduce the complexity and simplify the process of measuring the axial, transverse and rotational stiffness of various models of the bone biomechanical system with an external fixation device, which will allow you to choose the type and parameters of the external fixation device that provides the best combination, fixation of bone fragments and osteosynthesis method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015114238/14U RU160190U1 (en) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015114238/14U RU160190U1 (en) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU160190U1 true RU160190U1 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=55660619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015114238/14U RU160190U1 (en) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU160190U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706036C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Apparatus for osteosynthesis |
RU2763643C1 (en) * | 2021-04-20 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use |
-
2015
- 2015-04-16 RU RU2015114238/14U patent/RU160190U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706036C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Apparatus for osteosynthesis |
RU2763643C1 (en) * | 2021-04-20 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Device for determining the optimal layouts of an orthopedic hexapod used to develop movements in knee joint contractures and a method for its use |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bartlett et al. | Accuracy of force and center of pressure measures of the Wii Balance Board | |
US8544347B1 (en) | Force measurement system having a plurality of measurement surfaces | |
BR112013007147A2 (en) | sensor device, and instrument and method of electrical impedance tomography imaging | |
EP2056080A3 (en) | Weight applying unit for calibration and weight applying method for calibration | |
CN103300835B (en) | High-precision human pulse measurement system | |
RU160190U1 (en) | STAND FOR MEASURING THE RIGIDITY OF MODELS OF THE BONE BIOMECHANICAL SYSTEM WITH AN EXTERNAL FIXING DEVICE | |
Faber et al. | A force plate based method for the calibration of force/torque sensors | |
CN201299556Y (en) | A medial-lateral balance tension measuring device for knee joint | |
RU2017121979A (en) | DEVICE AND METHOD FOR NORMALIZING INDICATIONS OF MEASURING MECHANICAL STRESS IN THE IMPLANT FOR ASSESSING THE DYNAMICS OF HEALING OF BONE TISSUE | |
CN105212951B (en) | Backbone is in body biomechanical measurement device | |
RU152733U1 (en) | STAND FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS FOR BENDING WITH STATIC LOADING | |
RU145007U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SUPPORT REACTIONS | |
Cedraro et al. | A portable system for in-situ re-calibration of force platforms: experimental validation | |
List et al. | In-situ force plate calibration: 12 years’ experience with an approach for correcting the point of force application | |
Snodgrass et al. | Calibration of an instrumented treatment table for measuring manual therapy forces applied to the cervical spine | |
RU121954U1 (en) | STAND FOR GRADING, CALIBRATION AND VERIFICATION OF TENSOMETRIC SENSORS | |
Fleming et al. | Pin force measurement in a halo-vest orthosis, in vivo | |
RU100255U1 (en) | STAND FOR TEST OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS FOR CROSS BENDING WITH STATIC LOADING | |
CN205333406U (en) | A four -point bending test fixture for measuring crystal face elastic modulus | |
Baratto et al. | Analysis of adequacy of a force platform for stabilometric clinical investigations | |
RU161919U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING LOADS FROM WHEELS OF LOCOMOTIVE WHEELS | |
RU46165U1 (en) | DEVICE FOR REGISTRATION AND ANALYSIS OF LOAD LOAD DISTRIBUTION | |
RU144682U1 (en) | STABILOGRAPH | |
CN217466088U (en) | Mechanical metering calibration test bed | |
CN211576914U (en) | Device for measuring osteotomy friction coefficient |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190417 |