Устройство для антропометрических исследований в остеологии Российский патент 2025 года по МПК G01B5/02 A61B5/107 

Устройство для антропометрических исследований в остеологии (далее - устройство) относится к медико-биологической технике, точнее к устройствам для измерения линейных и линейно-угловых размеров, а также определение конфигурации костных объектов, например, гипофизарной ямки турецкого седла, эпифиза костей верхних и нижних конечностей, суставной ямки тазобедренного сустава и др.

Известные устройства для антропометрических исследований в остеологии (краниометры, гониометры и т.п.) представлены от простых и общепринятых устройств в виде различных измерительных инструментов (линеек, мерных лент, а также различной конструкции угломеров, циркулей и штангенциркулей, портативных планшетов и плоскостных измерителей полостей [1-18, 20-23]) до сложных устройств с применением лазерных технологий [19].

Недостаток аналогов заключается в том, что примитивные конструкции имеют погрешность при измерении линейных и угловых размеров, а также конфигурации отдельных участков костей (например, гипофизарной ямки турецкого седла, эпифиза костей верхних и нижних конечностей, суставной ямки тазобедренного сустава и др.), является погрешность при серийном измерении нескольких аналогичных объектов в связи с нестабилизированной точкой привязки инструмента при измерении. Производство устройств со сложной конструкцией требует большие расходы. Кроме этого, большая часть из аналогов не позволяет выполнять антропометрические исследования костей со сложной конфигурацией.

Прототипом предполагаемого изобретения является краниометр по Авторскому свидетельству СССР 133552 [4], который представлен общим основанием и закрепленным на нем поворотным кольцом-лимбом. По кольцу-лимбу перемещается каретка с выдвижной измерительной линейкой. Краниометр имеет краниофор со стержнями-держателями черепа. Краниофор установлен на поворотный кронштейн внутри кольца-лимба и может поворачиваться вокруг вертикальной оси и перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях перпендикулярно плоскости кольца-лимба.

Положительным эффектом прототипа является возможность исследовать череп в трех проекциях с получением данных для вычисления точек среднего контура черепа.

Недостатком прототипа является отсутствия возможности измерения линейных, линейно-угловых размеров и антропометрические исследования костей со сложной конфигурацией. Сложность работы при измерении нескольких параметров.

Задачей предлагаемого устройства является: устранение недостатков прототипа с расширением диапазона измерительных возможностей, в частности, определение линейных, линейно-угловых размеров и параметров нестандартных анатомических объектов, для создания стандартных условий при серийных измерениях, упростить процесс измерения.

На фиг. 1-9 представлены общий вид и технологические особенности конструкций элементов устройства.

Устройство для антропометрических исследований в остеологии (фиг. 1) имеет неподвижную станину (1), представленную двумя шайбами - верхней (2) и нижней (3), выполненных в виде полых колец прямоугольного сечения (фиг. 1 и 2), которые центрированно и параллельно горизонтальной плоскости неподвижно соединены между собой двумя стойками (4 и 5). С верхней шайбой (2) станины (1), подвижно совмещен суппортом (6) (фиг. 1 и 2) посредством двух болтов (7 и 8), оснащенных шарикоподшипниками (9 и 10) (фиг. 3), со свободным их вращением в сквозных кольцевых пазах (11 и 12) верхней шайбы (2) станины (1) при круговом движении суппорта (6) в пределах от 0° до 90°. Сквозные кольцевые паза (11 и 12) верхней шайбы (2) станины (1), с угловыми секторальными размерами 90°, разделены двумя диаметрально противоположными перемычками (13 и 14) с угловыми секторальными размерами 90°. На горизонтальной поверхности верхней шайбы (2) есть шкала деления нониуса от 0° до 90° с шагом 10° (фиг. 4).

Корпус (15) суппорта (6) представлен двумя стойками (16 и 17) неподвижно соединенными между собой горизонтальной пластинкой (18) в виде буквы П. В горизонтальной пластинке (18) есть продольный сквозной паз (19) прямоугольного сечения (фиг. 1 и 2). В одной стойке (16) суппорта (6) находятся два несквозных отверстия - верхнее (20) и нижнее (21). В противоположной стойке (17) есть верхнее несквозное (22) и нижнее сквозное (23) отверстия. Суппорт (6) имеет рейку (24), концы которой неподвижно совмещены с верхними несквозными отверстиями (20 и 22) стоек (16 и 17) суппорта (6). Нижнее несквозное отверстие (21) стойки 16 и нижнее сквозное отверстие (23) стойки 17 совмещены с ходовым валом (25) с резьбой и с возможностью свободного вращения на подшипниках (26), вмонтированных в нижнее несквозное отверстие (21) стойки 16 и нижнее сквозное отверстие (23) стойки 17 суппорта (6), по и против часовой стрелки посредством маховика (27) для возвратно-поступательного движения каретки (28) по рейке (24) (фиг. 1 и 2). Каретка (28) имеет три сквозных отверстия. Два отверстия в горизонтальной плоскости ˗ верхнее (29) и нижнее (30), и одно отверстие (31) в вертикальной плоскости, которое смещено кзади от проекции верхнего (29) и нижнего (30) сквозных отверстий каретки (28). Верхнее сквозное отверстие (29) каретки (28) совмещено с рейкой (24) со степенью свободного возвратно-поступательного движения каретки (28) при вращении ходового винта (25), который резьбовым соединением совмещен с нижним сквозным отверстием (30) каретки (28) (фиг. 2). В вертикальное сквозное отверстие (31) в каретке (28), которое смещено кзади от проекции верхнего (29) и нижнего (30) сквозных отверстий каретки (28), неподвижно вмонтирован корпус (32) в виде полого цилиндра для цилиндрического сплошного стержня (33) (далее - стержень). Корпус (32) стержня (33) проходит вертикально под углом 90° в сторону основания станины (1). Стержень (33) имеет возможностью свободного поступательного движения в корпусе (32) в пределах сквозного паза (34) в стенке корпуса (32). Движение стержня (33) в пределах сквозного паза (34) в стенке корпуса (32) ограничено фиксатором в виде винта (35), неподвижно совмещенного со стержнем (33). Свободный нижний конец стержня (33) имеет контакт (36) в виде внешнего кольца шарикоподшипника (37) (фиг. 1 и 2).

Верхняя часть (38) стержня (33) на протяжении 1/3 его длины имеет диаметр меньше, чем нижняя часть (39), для совмещения с пружиной сжатия (40), обеспечивающей возвратно-поступательное движение стержня (33) (фиг. 6). Вверху движение пружины (40) ограничено колпачком (41), который резьбовым соединением совмещен с корпусом (32). В дне колпачка (41) имеется отверстие (42) конгруэнтное с верхней частью (38) стержня (33) (фиг. 5 и 6).

На свободном конце верхней части (38) стержня (33) имеется резьба (43) для соединения с корпусом (44) держателя карандаша, в основании которого выполнено несквозное отверстие (45) с резьбой, конгруэнтной с резьбой (43) стержня (33). Для фиксации карандаша (46) перпендикулярно к плоскости миллиметровой бумаги (47), закрепленной на мольберте (48), который перпендикулярно и неподвижно совмещен с суппортом (6), резьбовое соединение стержня (33) с корпусом (44) снабжено контргайкой (49) (фиг. 1 и 7). Корпус (44) держателя карандаша (46) в горизонтальной плоскости имеет сквозное отверстие (50), совмещенное резьбовым соединением с держателем карандаша (51) в виде цилиндра, содержащего пружину сжатия (52) для прижатия грифеля карандаша (46) к миллиметровой бумаге (47), закрепленной на мольберте (48) (фиг. 1, 2 и 7).

На свободных концах (53 и 54) стоек (4 и 5) есть фиксирующие устройства (55), представленные рукояткой (56) неподвижно совмещены с винтом (57), резьба которого конгруэнтна резьбовому отверстию (58) в стойках (4 и 5) станины (1) (фиг. 1 и 8). Свободный конец винта (57) без резьбы подвижно во вращательном направлении совмещен с пятой (59), и на конце имеет ограничитель (60) поступательного движения пяты по конечной части винта (57), кроме этого пята (59) оснащена резиновой подошвой (61) (фиг. 1 и 8).

В стенке стойки 17 суппорта (6) есть выемка (условно - не показана) до середины верхнего несквозного (22) и нижнего сквозного (23) отверстий и опорными поверхностями посадки подшипников (26) (фиг. 1 и 2). Выемка закрыта крышкой (62), конфигурация внутренней поверхности которой зеркально воспроизводит поверхность выемки. Крышка (62) фиксирована винтами (63) к стойке17 суппорта (6) (фиг. 2).

Для фиксации суппорта (6) при угловой его установки относительно фронтальной плоскости станины (1) от 0 до 90° с шагом 10° в соответствие шкалы деления нониуса (64), на верхней шайбе (2) есть несквозные отверстия (65), соответствующие шкалы деления нониуса (64), с глубиной 1/3 радиуса удерживающего шарика (66) (фиг. 4 и 9). Стенка и дно несквозных отверстий (65) конгруэнтны конфигурации удерживающего шарика (66), который находится в сквозном вертикальном отверстии (67) суппорта (6) выступая за пределы основания стойки (16) на 1/3 длины радиуса. Удерживающий шарик (66) помещен в сквозное отверстие (67) суппорта (6) с возможностью возвратно поступательного движения посредством пружины сжатия (68) при угловом повороте от 0 до 90° с шагом 10° и удержании суппорта (6) относительно станины (1) в соответствие шкалы деления нониуса (68). Сквозное отверстие (67) суппорта (6) для ограничения сжатия пружины (68) имеет резьбу для стопорного винта (69) (фиг. 1, 2, 4 и 9).

Для стандартизации установки устройства при антропометрических серийных исследованиях на нижней шайбе (3) станины (1) есть водяной уровень (70) (фиг. 1).

Алгоритм работы с устройством

Принцип работы с устройством, например, исследование гипофизарной ямки турецкого седла, включает следующую последовательность действий:

1. Череп с отсутствующим сводом ориентируется во франкфуртской горизонтали;

2. Подготовка устройства для начала измерений: каретка (28) смещается в крайнее положение; устройство устанавливается на турецкое седло путем закрепления его фиксирующими устройствами (55) к боковым поверхностям турецкого седла с ориентацией во франкфуртской горизонтали с помощью водяного уровня (70) при этом стержень (33) подымается вверх с упором контакта (36) на верхний край гипофизарной ямки турецкого седла;

3. Измерение линейного, линейно-углового размеров определение конфигурации гипофизарной ямки рисуется карандашом (46) на миллиметровой бумаге (47) при поступательном движении каретки (28) по рейке (24) в результате вращения маховика (27) и возвратно-поступательного движения стержня, посредством пружины (40), с продвижением контакта (36) по рельефу гипофизарной ямки;

4. Линейно-угловые размеры гипофизарной ямки фиксируются при установке суппорта в нужном угловом отклонении от 0 до 90° с шагом 10° в соответствие шкалы деления нониуса (64), находящейся на верхней шайбе (2);

5. Линейные и линейно-угловые размеры гипофизарной ямки и ее конфигурация определяются по рисунку на миллиметровой бумаге (47).

Положительный эффект при работе с устройством:

1. Позволяет упростить процесс измерения;

2. Возможность создания стандартных условий при серийных измерениях;

3. Построение конфигурации с параметрами исследуемого объекта;

4. При линейно-угловых измерениях определение симметрии или асимметрии исследуемого объекта;

5. Простота технического решения устройства и надежность в работе.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 419712, G01B5/12, опубл. 11.09.74.

2. Авторское свидетельство СССР 879257, G01B3/20, опубл. 07.11.81.

3. Авторское свидетельство СССР 971257, G01B5/10, опубл. 07.11.82.

4. Авторское свидетельство СССР 133552, 30а,4₀₆, опубл. 01.01.1960.

5. Авторское свидетельство СССР 180736, 30а,4₀₆, A 61b, опубл. 18.05.1966.

6. Авторское свидетельство СССР 1445693, A61В5/10, опубл. 23.12.1988.

7. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия / Г.Г. Автандилов. - Москва : Медицина, 1990. - С. 165-191.

8. Алексеев В.П. Краниометрия. Методика антропологических исследований / В.П. Алексеев, Г.Ф. Дебец. - М.: Наука, 1964. - 127 с.

9. Вовк Ю.Н. Устройства собственной конструкции для краниологических исследований / Ю.Н. Вовк [и др.] // Таврический медико-биологический вестник. - 2013. - Т. 16, №1, ч. 2 (61). - С. 24-26.

10. Патент РСФСР 2686, 20b, опубл. 30.04.1921.

11. Патент CCCР 5858, 42b2, опубл. 31.07.1926.

12. Патент СССР 1700354, G01B 5/12, опубл. 23.12.1991.

13. Патент РФ 2210311, А61В5/103, опубл. 20.08.2003.

14. Патент UA 69641, A61B5/103, опубл. 15.09.2004.

15. Патент UA 55051, A61B17/14, опубл. 10.12.2010.

16. Патент RU 105818, A61B5/103, опубл. 27.06.2011.

17. Патент UA 69234, A61B19/00, опубл. 24.04.2012.

18. Патент RU 115194, A61B5/107, опубл. 27.04.2012.

19. Патент RU 2456915, A61B5/00 и A61B5/107, опубл. 27.07.2012.

20. Патент RU 172146, A61B 5/10, G01B 3/02, G01B 5/00, опубл. 2017.

21. Патент RU 2632523, А61B19/00, A61B5/107, опубл. 05.10.2017.

22. Сперанский В.С. Форма и конструкция черепа / В.С. Сперанский, А.И. Зайченко. - Москва, 1980. - 280 с.

23. Сперанский В.С. Основы медицинской краниологии / В.С. Сперанский. - Москва : Медицина, 1988. - 288 с.

Изобретение относится к медико-биологической технике, к устройствам для антропометрических исследований в остеологии, для определения конфигурации костных объектов со сложной конфигурацией рельефа. Устройство представлено неподвижной станиной с верхней и нижней шайбой, стойками. Устройство содержит суппорт с корпусом в виде буквы П, ходовой вал, совмещенный с кареткой. Каретка неподвижно соединена с корпусом стержня в виде полого цилиндра, выполненного с возможностью возвратно-поступательного продольного движения в пределах сквозного паза суппорта. Стержень в верхней части имеет диаметр меньший, чем в нижней, и пружину сжатия. Верхний конец стержня резьбовым соединением совмещен с корпусом держателя карандаша. Устройство содержит фиксирующие устройства, водяной уровень. Для фиксации суппорта предназначен подпружиненный удерживающий шарик, выступающий за пределы основания стойки суппорта на 1/3 длины радиуса. Технический результат - упрощение процесса измерения, надежность в работе, создание стандартных условий при серийных измерениях. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для антропометрических исследований в остеологии, включающее неподвижную станину, представленную верхней и нижней шайбой, которые центрированно и параллельно горизонтальной плоскости неподвижно соединены между собой двумя стойками; причем с верхней шайбой станины подвижно совмещен суппорт посредством двух болтов, оснащенных шарикоподшипниками со свободным их вращением в сквозных кольцевых пазах верхней шайбы станины при движении суппорта; кольцевые пазы верхней шайбы станины с угловыми секторальными размерами 90° разделены двумя диаметрально противоположными перемычками с угловыми секторальными размерами 90°; суппорт представлен двумя стойками, которые неподвижно соединенными между собой горизонтальной пластинкой в виде буквы П; в горизонтальной пластинке есть продольный сквозной паз прямоугольного сечения; в одной стойке суппорта есть верхнее и нижнее несквозные отверстия, а в противоположной стойке суппорта - верхнее несквозное и нижнее сквозное отверстия; в верхних несквозных отверстиях стоек суппорта неподвижно фиксирована рейка, а нижние несквозное и сквозное отверстия стоек суппорта совмещены с ходовым валом с резьбой и с возможностью свободного вращения посредством маховика на подшипниках, вмонтированных в нижнее несквозное и нижнее сквозное отверстия стоек суппорта; рейка и ходовой вал совмещены с кареткой посредством двух отверстий, ориентированных в горизонтальной плоскости верхнего и нижнего сквозных отверстий; верхнее сквозное отверстие каретки совмещено с рейкой со степенью свободного возвратно-поступательного движения каретки при вращении ходового винта, который резьбовым соединением совмещен с нижним сквозным отверстием каретки; в каретке есть вертикальное сквозное отверстие, которое смещено назад от проекции верхнего и нижнего отверстий каретки; в вертикальное сквозное отверстие каретки неподвижно вмонтирован корпус стержня в виде полого цилиндра для цилиндрического сплошного стержня; корпус упомянутого стержня проходит вертикально под углом 90° в сторону основания станины через отверстия верхней и нижней шайбы с возможностью возвратно-поступательного движения в пределах продольного сквозного паза пластинки суппорта при движении каретки; верхняя часть стержня на протяжении 1/3 его длины имеет диаметр меньше, чем нижняя, для совмещения с пружиной сжатия, обеспечивающей возвратно-поступательное движение стержня, которое ограничено винтом, неподвижно совмещенным со стержнем в пределах сквозного паза в стенке корпуса стержня; нижняя часть стержня выступает из корпуса ниже основания станины; на нижнем конце стержня есть контакт в виде внешнего кольца шарикоподшипника; корпус стержня в верхнем отделе резьбовым соединением совмещен с колпачком, в дне которого имеется отверстие, конгруэнтное с верхней частью стержня, свободный конец которого резьбовым соединением совмещен с корпусом держателя карандаша; корпус держателя карандаша в горизонтальной плоскости имеет сквозное отверстие, совмещенное резьбовым соединением с держателем карандаша в виде цилиндра, содержащего пружину сжатия для прижатия грифеля карандаша к миллиметровой бумаге, закрепленной на мольберте, который перпендикулярно и неподвижно совмещен с суппортом; в нижней части стоек станины есть фиксирующие устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксирующее устройство представлено рукояткой, неподвижно совмещенной с винтом, резьба которого конгруэнтна резьбовому отверстию в стойке станины, а свободный конец винта без резьбы подвижно во вращательном движении совмещен с пятой и на конце имеет ограничитель поступательного движения пяты по конечной части винта, кроме этого, пята оснащена резиновой подошвой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для фиксации суппорта при угловой его установке относительно фронтальной плоскости станины от 0 до 90° с шагом 10° в соответствие шкалы деления нониуса на верхней шайбе станины есть несквозные отверстия, соответствующие шкале деления нониуса, а стенка и дно отверстий конгруэнтны конфигурации удерживающего шарика на 1/3 его радиуса.

4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что удерживающий шарик помещен в сквозное вертикальное отверстие в суппорте и выступает за пределы основания стойки суппорта на 1/3 длины радиуса.

5. Устройство по пп.1, 3 и 4, отличающееся тем, что удерживающий шарик в сквозном отверстии суппорта имеет возможность возвратно-поступательного движения за счет пружины сжатия и при угловом повороте суппорта осуществляет фиксацию его относительно станины от 0 до 90° с шагом 10°, а сквозное отверстие суппорта для ограничения сжатия пружины имеет резьбовое соединение, совмещенное со стопорным винтом.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для фиксации грифеля карандаша перпендикулярно к плоскости миллиметровой бумаги, закрепленной на мольберте, резьбовое соединение стержня с корпусом держателя карандаша снабжено контргайкой.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для стандартизации установки устройства при антропометрических серийных исследованиях на нижней шайбе станины есть водяной уровень.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в стенке стойки суппорта есть выемка до середины верхнего несквозного и нижнего сквозного отверстий и опорных поверхностей посадки подшипников, которая закрыта крышкой, конфигурация внутренней поверхности которой зеркально воспроизводит поверхность выемки, и винтами фиксирована к стойке суппорта.