Модель нижней конечности Советский патент 1985 года по МПК G09B23/28 

И:-((1(1ретеиие относится к гжг.перим(мгга.ч1.11ой медици е-, а именно к сред сг)3с1м имитации органов, и предназначено дли воспронзнедения механизма торсионного разЕШтпя сегментов нижней конечности у человека , HiBecTfia модель нижней конечности содержащая основание, на котором зак реплен имитатор костей таза и послед в.)тельно пр соединенные к нему имита торы бедренной кости с головкой и шейкой, берцовых костей и костей стопы lj . Недостатком известной модели явл ется невозможность воспроизведения механизма торсионного развития сегментон нижней конечности человека. Целью изобретения является обеспе чение возможности воспроизведения механизма торсионного развития сегментов нижней конечности человека. Поставленная цаль достигается тем что модель нижней конечности, содержащая основание, на котором закреплен имитатор костей таза и последова тельно присоединенные к нему имитато ры бедренной кости с головкой и шейкой, берцов 1х костей и костей стопы, снабжена имитаторами мышц в виде демпфироваилых тяг, одни концы которых присоединены к имитаторам костей в местах анатомического прикрепления мышц к костям, а другие концы снабже ны грузами и системой блоковj установленных на имитаторах костей таза, бедренной и большеберцовой костей соответственно местам начала мышц, модель также снабжена имитаторами связок в виде пружин, посредством которых соответственно соединены Имитаторы бедренной, берцовых костей и костей стопы, при этом имитатор вертлужной впадины выполнен с возмож ностью перемещения в сагиттальной плоскости, имитатор бедренной кости выполнен из упругого эластичного материала с расположенным внутри гладким жестким стержнем, имитатор больш берцовой кости выполнен из упругого материала и снабжен на 2/3 длины вич товым стержнем, причем в проксимальной части берцовые кости имеют жесткое соединение, а в дистальной - под вижное. На фиг.1 схематически изображена модель нижней конечности, общий вид; на фиг.2 - проксимальный отдел модели нижней конечности, вид сбоку, на 62 фигЛ - дистальные сегменты модели нижней конечности, вид сбоку снутри; на фиг. 4 - схема подвижного прикрепления имитаторов к сегментам; на фиг-.З и 6 - блоки, установленные на местах начала имитаторов мьш1ц. Модель состоит из имитатора тазовой кости 1, который посредством шарового шарнира 2 установлен на вершине углообразно изогнутой стойки 3. К имитатору тазовой кости 1 на оси прикреплен металлический имитатор вертлужной впадины в виде полусферы 5, который можно перемещать в сагиттальной плоскости за счет винта 6. Имитатор головки бедра 7 установлен в полусфере 5. Имитатор головки бедра 7 выполнен из ригидного материала (органическое стекло марки 10292-74), который жестко посажен на имитатор шейки бедра 8. Имитатор шейки 8 и , диафиз бедренной кости 9 выполнены из упругоэластического материала (резина марки СКУ-6). Угол антеторсии бедренной кости без нагрузки составляет 30 , что соответствует средней величине антеторсии бедра новорожденного. Внутри диафиза имитатора бедренной кости 9 по всей длине просверлен канал и заполнен смазочным материалом. В этот канал . вставлен стержень с полированной поверхностью 10, который исключает возможность изгиба имитатора бедренной кости 9 при воздействии различных сил на его концы. В то же время стержень 10 обеспечивает имитатору возможность скручивания вокруг предо льной оси под действием торсионных сил. имитатор большеберцовой кости 11 выполнен также из упругоэластичиого материала (резина марки 52-336) Угол торсии имитатора без нагрузки составляет О , Имитатор большеберцовой кости 11 на две трети снизу армирован стержнем 12 с винтовой нарезкой, который включает скручивание имитатора в этой области. Имитатор малоберцовой кости 13 выполнен из ригидного материала (текстолит марки 5-78). Скручивание имитатора большеберцовой кости 11 вокруг своей продольной оси происходит в области верхней трети, свободной от йинтового стержня 12. Изгиб его в этой зоне (под действием скручивающих сил) на концах исключается ригидными свойствами имитатора малоберцовой кости

3

13, а также за счет жесткого соединения берцовых костей в проксимальном отделе.

Имитаторы бедренной 9 и берцовых 11 и 13 костей в коленном суставе соединены за счет имитаторов крестообразных 14 и боковых 15 связок. Имтаторы связок выполнены из цилиндрических пружин диаметром 3-5 мм. Жесткое соединие берцовых костей осуществляется винтом 16.

Имитаторы берцовых костей 11 и 13 подвижно соединены между собой пружиной 17, а также соединены с костями стопы 18. Пружина 17 имитирует нижнюю межберцовую, дельтовидную, таранно-пяточную и таранно-малоберцовые связки.

Имитаторы костей стопы 18 выполнены из ригидного материала (древесина) . Передний отдел имитаторов костей стопы - из того же материала одним блоком. Движения сохранены в голеностопном 19, подтаранном 20 и Шопаровом 21 суставах. Роль связок суставов выполняют пружины.

Имитаторами основных мьшц, участвующих в механизме торсионного развития бедра и голени, являются демпфированные в середине тяги за счет тарированных пружин 22 (растяжение которых при нагрузке 200 г составляет 1 мм). Роль приводящих мьшц 23, отводяпшх мьпцц 24 бедра, пояснкчноподвздошной мьшцы 25, наружных ротаторов 26 бедра, а также сгибателей 27 голени, разгибателей 28 голени, сгибателей , стопы 29, малоберцовых мышц 30, мышц задней большеберцовой 31 и передней большеберцовой 32 выполняют демпфированные тяги, подвижно прикрепленные к соответствующим местам анатомического прикрепления сухожилий мьшц на имитаторах сегментов нижней конечности. Подвижность прикрепления тяг обеспечена за счет колец 33, установленных на винтах 34 ввернутых в имитаторы костей нижней конечности. Проксимальные концы тягимитаторов мышц перекинуты через блоки 35 одинаковой величины, но различной конструкции. Блоки установлены соответственно местам начала мышц на имитаторе тазовой коСти 1, а также на имитаторах мыщелков бедренной кости 36, большеберцовой кости 37. Перекинутые конгач тяг снабжены грузами 38 различной величины.

561164

Модель используется следующим о.бразом.

Для воспроизведения и излучения механизма уменьшения угла антеторсии 5 бедренной кости создают равновесие между имитаторами приводящих 23 и отводящих 24 мышц бедра. Поперечную ось мыш,елков имитатора бедренной кос -О

ти 9 устанавливают под углом о

О относительно фронтальной плоскости. Продольную ось имитатора шейки бедра 8 устанавливают под углом относительно фронтальной плоскости (такое расположение концов бедренной кости

в пространстве относительно фронтальной плоскости соответствует положению бедренной кости новорожденного) . Для этого приводится в действие имитатор мышцы наружного ротатора.26

20 бедра (грушевидная мьш1ца) путем увеличения груза на конце тяги. Наклон плоскости входа в вертлужную впадину устанавливают под углом 35-40 , а наклон таза - под углом 55-60° поворотом

имитатора тазовой кости 1 в шаровом шарнире 2. Фронтальную инклинацию имитатора вертлужной впадины 5 устанавливают также за счет шарового шарнира 2 в пределах 40-45 . Создают

0 равновесие между сгибателями 27 и разгибателями 28 голени. Нагружают тяги, имитирующие пояснично-подвздош ную 25, переднюю порцию отводя мьш1ць 24 бедра и большую приводя 5 ШУЮ мышцу 23 бедра. Величина груза при этом подбирается эмпирически.

Под воздействием приложенных сил происходит внутренняя ротация бедренной кости на 20-22, поэтому

9поперечная ось мыщелков имитатора бедренной кости 9 устанавливается под углом 6-8 , открытым кнутри относительно фронтальной плоскости. Уменьшение имеющегося угла антетор5 сии в 30 производят увеличением угла фронтальной инклинации имитатора вертлужной япадины 5 от 45 до 70-80 завинчиванием винта 6, При этом имитатор вертлужной впадины 5 откло0няется спереди кнаружи, т.е. ближе к сагиттальной плоскости за счет поворота на оси 4. Передним краем имитатора вертлужной впадины 5 созда ется давление на имитатор головки

бедра 7 спереди назад, и угол антеторсии имитатора бедренной кости 9 уменьшается с 30 до 10-12;, так как возникают скручивающие силы на его концах, как н при нагрузке на живую кость человека. Это соответствует величине антеторсии бедра взрослого человека. Изменение же инклинации им татора вертлужной впадины от 5 до 80 соответствует повороту костей таза человека при ходьбе во время заднего толчка и переносЕТой фазы шага. В этих фазах шага происходит максимальное напряжение поясничноподвздошной мышцы 25 и мьаиц наружных ротаторов 26 бедра. Вследствие этог осуществляется внутреннее скручива-ние бедренной кости, т. е. процесс торсионного развития этого сегмента конечности человека в период роста. Таким образом, механизм внутреннего скручивания бедренной кости имитируется на модели как бы при ходьбе, Это достигается изменением угла инклинации подвижного имитатора вертлужной впадины 5 на неподвижном ими таторе тазовой кости 1, а также соз данием напряжения определенных имитаторов мышц. Для воспроизведения наружного скручивания костей голени (которое происходит к 4-5 годам жизни ребенк от нулевого положения до -1-18-25 кнаружи от фронтальной плоскости) параллельно устанавливают и стабили зируют мьнцелки бедренной 9 и больше берцовой 11 костей во фронтальной плоскости. Это достигается тем, что увеличивают грузы на концах внутрен ней и наружной частей тяги 27, Внут ренняя часть тяги 27 соответствует полусухожильной и полуперепончатой мышцам, а наружная - имитирует двуглавую №,Ш1цу бедра. Увеличирают нат жение и разгибателя 28 голени (четы рехглавая ышца), а также сгибателя стопы 29 (икроножная мышца). Имитатор костей стопы 18 устанавливают под углом 100-tlU , относительно имитаторов берцовых костей 11 и 13, приводя в действие имитатор передне большеберцовой мышцы 32, Затем одинаковьтыи по величине грузами нагружают тяги, имитирующие заднюю большеберцовую мышцу 31 и длинную faлoбepцoвyю мьапцу 30. При этом про исходит скручивание имитаторов кост голени 11 и 13 кнаружи, так как плечо силы задней большеберцовой мьппцы 31 в два с половиной раза бол ше, чем плечо силы длинной малоберц вой a ffiIцы 30, Это соответствует ана томическому строению голени. При скручивании костей голени внутренняя лодыжка за счет подвижного соединения 17 смещается кпереди относительно наружной в голеностопном суставе 19. Поэтому внутренняя лодыжка оказывает давление на блок и шейку таранной кости снутри кнаружи, а наружная лодыжка давит на блок таранной кости несколько сзади снаружи внутрь. В результате этого таранная кость поворачивается кнаружи на 810 в подтаранном 20 и Шопаровом 21 суставах. Возможность искривления имитатора большеберцовой кости 11 в верхней трети при воспроизведении торсии исключается жестким соединением ригидного имитатора ыалоберцовой кости 13. Скручивание имитатора большеберцовой кости 11 происходит в верхней трети, где нет винтового стержня12. Это соответствует механизму торсии костей голени в норме, зависящей от особенностей прикрепления мышц к этой области. Смещение наружной . лодыжки натягивает сухожилие малоберцевой мышцы, а в модели его имитатор 30. Б результате этого передний отдел стопы отклоняется кнаружи и кубовидная кость оказывает давление на передний отдел пяточной кости. Последняя, в свою очередь, также передним отделом поворачивается кнаружи, а задний ее отдел уходит кнутри на 10-12 5 образуя нормальньм разворот стопы от осевой линии. Модель обеспечивает возможность наглядного воспроизведения с большой точностью механизма торсионного развития сегментов нижней конечности человека в период роста. Модель позволяет демонстрировать функции отдельны- лШ1ц, а также и нескольких групп одновременно при изучения торсионного механизма. Все это позволяет не только достоверно демонстрировать механизм торсионного развития нижней конечности, но и изучать возможность формирования некоторых врожденных заболеваний при дисплазиях костей или выпадении функции отдельных групп мышц, а также патогенез различных деформаций сегментов при ортопедических заболеваниях . Кроме того , модель может служить наглядным учебным пособием по детской ортопедии и функциональной анатомии.

Фие 2

МОДЕЛЬ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ, содержащая основание, на котором закреплены имитатор костей таза и последовательно присоединенные к нему имитаторы бедренной кости с головкой и гаейкой, берцовых костей и костей стопы, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности воспроизведения механизма торсионного развития сегментов нижней конечное ти, модель снабжена имитаторами мьшц в виде демпфированных тяг, одни концы которых присоединены к имитаторам костей в местах анатомического прикрепления мышц к костям, а другие концы снабжены грузами и системой блоков установленных на имитаторах костей таза, бедренной и большеберцовой костей соответственно местам начала мышц, модель также снабжена имитаторами связок р виде пружин, посредством которых соответственно соединены имитаторы бедренной, берцовых костей и костей стопы, при зтом имитатор вертлужной впадины выполнен с возможностью перемещения в сагиттальной плоскости, имитатор бедвенной .кости выполнен из упругого эластичного материала с расположенным внутри глад;ким жестким стержнем, юштатор багаьшеЗерцовой кости вьтолнен из упругого материала и снабжен на 2/3 длины винтовым стержнем, причем в проксимальной части берцовые кости жесткое соединение, а в дистальной - подвижное. сл О)