Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации Российский патент 2019 года по МПК A61B5/103 

Предлагаемое изобретение относится к восстановительной медицине и направлено на численное определение степени структурных изменений в различных отделах позвоночника и обучение поиску отделов позвоночника с нарушенной структурой суставов, дисков и мягких тканей.

Известен способ определения структурных и функциональных нарушений в тканях человека путем импульсного ручного воздействия на грудной и поясничный отдел позвоночника (патент №2410072). В указанном патенте этот импульс определен хиропрактическим толчком. Автором этого патента высказано предположение о том, что силовой импульс воздействия на участки позвоночника вызывает волны, которые распространяются вдоль позвоночника. Эти волны способствуют снятию зажимов больного органа. В указанном патенте приведены примеры эффективного применения хиропрактических процедур. К настоящему времени проведены сотни тысяч таких процедур в клинике доктора Ю.И. Колягина с явно выраженным положительным результатом.

Положительные результаты применения рассмотренной методики, освоенной опытным специалистом, поставили задачу ее распространения. Для этой цели необходимо было произвести измерение параметров хиропрактического импульса, генерируемого опытным специалистом, а также определить реакцию организма на эти импульсы, запомнить параметры реакции и считать их эталонными при обучении медицинского персонала указанной методике восстановления структурных и функциональных нарушений в тканях человека. Доктор с большим опытом находит структурные изменения в отделах позвоночника пальпацией и путем импульсного ручного воздействия на эти отделы добивается восстановления и структурных и функциональных нарушений в отделах позвоночника.

Изменение структуры в отделах позвоночника также определяют анализируя рентгеновские снимки или снимки МРТ или снимки, полученные акустическими методами.. Эти способы определения структурных изменений в областях позвоночника несут качественную информацию. Только методы ККТ(количественная компьютерная томография) способна получать количественную информацию о степени нарушения структуры. Однако эти методы направлены на исследование в основном костной и хрящевой тканей и оцениваются стадийностью патологичного процесса.

Целью, которая решается предложенным изобретением, является получение объективной численной информации о структурных изменениях в связочно-мышечной материи и костно-хрящевой ткани в отделах позвоночника. Указанная цель достигается измерением параметров упругих колебаний в отделах позвоночника, которые возникают в результате воздействия на позвоночник толчком, который производит опытный специалист. Измерение параметров упругих колебаний осуществляется обработкой осциллограмм ускорений, замеренных линейными широкополосными миниатюрными акселерометрами, жестко установленными на измеряемом участке позвоночника. Осциллограммы регистрируются компьютеризированной измерительной системой и могут быть обработаны известными программами, например программой БПФ (быстрое преобразование Фурье) или подобными, выделяющими собственные частоты упругих колебаний, амплитуды колебаний и скорости распространения упругой волны вдоль позвоночника. Эти параметры фиксируются акселерометрами. Измерение амплитуд колебаний позволяет определить степень их затухания, которая в основном определяется эластичностью мягких тканей, которые окружают измеряемый отдел позвоночника. Собственная частота упругих колебаний материалов определяется согласно известной формулы: , где С - жесткость материалов в единицах или ⋅ m - масса костной ткани в отделах позвоночника. Для измерения скорости распространения упругой волны вдоль позвоночника предусмотрено два датчика, установленных вдоль позвоночника. Измерение фазового запаздывания(времени между максимальными амплитудами первого колебания) позволяет установить скорость продольной упругой волны. Эта скорость в основном определяется состоянием хрящевой ткани. Определение трех указанных параметров позволяет разделить информацию о различных степенях структурных изменений в позвоночнике и околопозвоночной среде... Динамика структурных изменений позвоночника каждого пациента будет определяться изменением собственной частоты упругих колебаний, вызванных импульсным воздействием на позвоночник: Динамика структурных изменений мягких тканей будет определяться степенью затухания колебаний, вычисляемая соотношением максимальных амплитуд второй и первой волны. Динамика структурных изменений хрящевой ткани определит скорость распространения упругой волны. Эту скорость определяют измеряя фазовое запаздывание между пиковыми значениями линейных ускорений, замеренных двумя акселерометрами расположенными так, что они охватывают измеряемый отдел позвоночника:

L - расстояние между акселерометрами, τ - фазовое запаздывание.

На рисунках 2,3, представлены осциллограммы колебаний зафиксированные у пациента 30 лет с начальной степенью изменения структуры, этой степени может быть присвоено число 1. На рисунках 4,5 представлены осциллограммы упругих колебаний, зафиксированные у пациента 70 лет, который не ощущает структурных изменений, но которые фиксирует опытный специалист пальпацией. Степень структурных изменений этому пациенту присвоена третья.. В зрелом возрасте межпозвонковая структура, включающая связки, диски, мышцы, теряет эластичность. Жесткость структуры повышается и это отражается на описанных выше осциллограммах. Обработка этих осциллограмм дала следующие численные данные:

- для первой степени структурных изменений собственная частота упругих колебаний структуры позвонков составила 2,5 Гц, такая же частота и для третьей степени, что указывает на неизменность структуры позвонков..

- фазовая скорость упругих колебаний для первой степени составила , для третьей степени Уменьшение скорости распространения упругой продольной волны вдоль позвоночника в 4 раза указывает на снижение жесткости дисков, через которые упругая волна распространяется вдоль позвоночника.

-для первой степени структурных изменений степень затухания колебаний составила 1,5, для третьей степени структурных изменений этот параметр составил 1,8. Повышение степени затухания у пациента с третьей степенью в сравнении с этим параметром для первой степени в 1,2 раза свидетельствует о потере эластичности мягких тканей, окружающих позвоночник.

Тем самым показано, что уже на ранней стадии, пока не началось изменение структуры костной ткани, можно определить участки с измененной структурой около позвонковой среды.

Дополнительно, информация о силовом импульсе воздействия на позвоночник опытным доктором, зафиксированная указанными датчиками, может восприниматься как эталон лечебных ручных воздействий, что позволяет применять это устройство и для обучения персонала эффективным силовым воздействиям на отделы позвоночника, сравнивая осциллограммы продольных волн, зафиксированных после воздействия опытным врачом зафиксированных после воздействия обучаемым персоналом.

Для объяснения способа и устройства приведены рисунки 1, 2, 3, 4, 5.

На рисунке 1 приведена блок -схема устройства, которое реализует предложенный способ. На рисунке обозначены:

1 - два акселерометра, 2-устройство связи, имеющее функцию аналого-цифрового преобразователя и содержащее порт связи с ПЕВМ.

Каждый из акселерометров 1 подключен к соответствующему входу устройства связи, устройство связи через порт соединено с ПЭВМ. Данное устройство позволяет аналоговые сигналы с выхода акселерометра передать в ПЭВМ, и распечатать эти сигналы в виде осциллограмм. Осциллограммы могут быть обработаны в ручном режиме. В результате обработки осциллограмм могут быть определены:

фазовая скорость распространения упругой волны, которую принимают за показатель жесткости позвоночных дисков исследуемого отдела, степень затухания колебаний как соотношение максимальных амплитуд первой и второй волны упругих колебаний, которая характеризует степень эластичности тканей, окружающих исследуемый отдел позвоночника и квадрат собственной частоты упругих колебаний, который принимают за показатель жесткости позвонков в исследуемом отделе позвоночника. Тем самым показано, что применение данного способа позволяет получить численные объективные данные о изменениях в исследуемых отделах позвоночника.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической литературы, характеризующей предложенный способ, обнаружено не было. Способ имеет практическое применение.

Группа изобретений относится к восстановительной медицине, диагностике, вертебрологии. Определяют структурные изменения в отделах позвоночника путем измерения количественных параметров собственных упругих колебаний мышечно-связочных тканей позвоночника в ответ на силовое импульсно-толчковое ручное воздействие в данном отделе. При этом упругие колебания фиксируют в виде осциллограмм с помощью двух широкополосных линейных акселерометров, которые устанавливаются на исследуемом отделе позвоночника в двух его сечениях. Обработкой осциллограмм определяют фазовую скорость распространения упругой продольной волны V_f = L/τ, где L – расстояние между акселерометрами, а τ – фазовое запаздывание между пиковыми значениями линейных ускорений, замеренных двумя акселерометрами. Также определяют собственную частоту упругих колебаний и степень затухания продольной волны вдоль позвоночника, вычисляемую как соотношение максимальных амплитуд первой и второй волны колебаний. Причем квадрат собственной частоты упругих колебаний принимают за показатель жесткости позвонков в исследуемом отделе позвоночника, степень затухания колебаний – за показатель эластичности тканей, окружающих данный отдел позвоночника. Фазовую скорость распространения упругой продольной волны вдоль позвоночника принимают за показатель жесткости позвоночных дисков данного отдела. Устройство для реализации способа содержит два широкополосных линейных акселерометра, которые подключены к соответствующим входам устройства связи, имеющего функцию аналого-цифрового преобразователя, выход которого через порт соединен с ПЭВМ. Группа изобретений позволяет установить степень нарушения структуры межпозвоночной среды у конкретного пациента. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения структурных изменений в отделах позвоночника, характеризующийся тем, что

для этого определяют количественные параметры собственных упругих колебаний тканей в отделе позвоночника в ответ на силовое импульсно-толчковое ручное воздействие в данном отделе,

при этом упругие колебания фиксируют в виде осциллограмм с помощью двух широкополосных линейных акселерометров, которые устанавливаются на исследуемом отделе позвоночника в двух его сечениях,

обработкой осциллограмм определяют:

фазовую скорость распространения упругой продольной волны V_f = L/τ,

где L – расстояние между акселерометрами, а τ – фазовое запаздывание между пиковыми значениями линейных ускорений, замеренных двумя акселерометрами;

собственную частоту упругих колебаний,

степень затухания продольной волны вдоль позвоночника, вычисляемую как соотношение максимальных амплитуд первой и второй волны колебаний;

причем квадрат собственной частоты упругих колебаний принимают за показатель жесткости позвонков в исследуемом отделе позвоночника, степень затухания колебаний принимают за показатель эластичности тканей, окружающих данный отдел позвоночника, а фазовую скорость распространения упругой продольной волны вдоль позвоночника принимают за показатель жесткости позвоночных дисков данного отдела.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, характеризующееся тем, что содержит два широкополосных линейных акселерометра, которые подключены к соответствующим входам устройства связи, имеющего функцию аналого-цифрового преобразователя, выход которого через порт соединен с ПЭВМ.