CZ16327U1

CZ16327U1 - Contact measuring instrument for measuring rigidity of joint cartilage

Info

Publication number: CZ16327U1
Application number: CZ200517084U
Authority: CZ
Inventors: Horák@Zdenek; Sedlácek@Radek; Michalec@Jirí; Reznícek@Jan; Vondrová@Jana
Original assignee: Ceské vysoké ucení technické v Praze Fakulta strojní, Ústav mechaniky,
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2006-03-06

Description

Dotykové měřidlo tuhosti kloubní chrupavkyContact gauge for articular cartilage stiffness

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká dotykového měřidla tuhosti kloubní chrupavky.The technical solution concerns a tactile gauge of the articular cartilage.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době existuje pouze jediné dotykové měřidlo tuhosti kloubní chrupavky - Artscan 200. Toto zařízení je určeno pro dotykové měření tuhosti kloubní chrupavky, které lze provádět během jednoduchého artroskopického vyšetření. Toto vyšetření se používá ke zjištění stavu kloubní chrupavky, zejména při jejím poškození vlivem artrotických změn a při sledování průběhu hojení kloubní chrupavky po její transplantaci. Měřicí zařízení pracuje na principu vzájemnéío ho porovnání měřených hodnot u fyziologické a poškozené kloubní chrupavky. Poměr těchto změřených hodnot udává míru poškození (nebo zhojení) kloubní chrupavky.Currently, there is only a single articular cartilage stiffness gauge - the Artscan 200. This device is designed to touch the articular cartilage stiffness that can be performed during a simple arthroscopic examination. This examination is used to determine the condition of articular cartilage, especially when it is damaged by arthritic changes and to monitor the progress of articular cartilage healing after its transplantation. The measuring device works on the principle of mutual comparison of measured values in physiological and damaged articular cartilage. The ratio of these measured values indicates the degree of damage (or healing) of the articular cartilage.

Nevýhodou tohoto zařízení je nedostatečné měření přesné velikosti přítlačné síly, které je způsobeno nemožností stanovit směr jejího působení vzhledem k dotykové ploše měřidla. Dále koncový hrot měřidla je příliš ostrý, což je nebezpečné zejména z důvodu možného poškození okolních tkání při vyšetření. Dalším nedostatkem zařízení je nulová ochrana vlastního měřicího hrotu, kde během manipulace při vyšetření dochází ke kontaktu mezi měřicím hrotem a tkání, ve které je otvor pro přístup do kloubu. Tento nežádoucí kontakt měření velmi zásadním způsobem ovlivňuje a naměřené výsledky jsou pak zkresleny.The disadvantage of this device is insufficient measurement of the exact amount of the contact force, which is caused by the impossibility to determine its direction of action with respect to the contact surface of the meter. Furthermore, the tip of the gauge is too sharp, which is particularly dangerous due to possible damage to surrounding tissues during examination. Another disadvantage of the device is zero protection of the measuring tip itself, where during handling during the examination there is contact between the measuring tip and the tissue in which there is an opening for access to the joint. This undesirable contact affects the measurement very fundamentally and the measured results are then distorted.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky měřicího zařízení, které je v klinické praxi používáno, jsou odstraněny pomocí dotykového měřidla tuhosti kloubní chrupavky podle tohoto technického řešení. Podstatou měřicího zařízení je ohyb dvou nosníků, které jsou do sebe vzájemně zasunuty. Měřenou hodnotou je jejich ohybová deformace, kde vzájemný poměr těchto deformací má vztah k tuhosti měřené tkáně. Na vnitřním nosníku jsou dva tenzometry, které měří velikost jeho ohybové de25 formace a dotykový hrot, který je vtlačován do měřené tkáně. Vnější nosník je přitlačován na tkáň konstantní silou, a jsou na něm upevněny tři tenzometry, které měří nejen velikost jeho ohybové deformace, ale i směr stopy působícího ohybového momentu. Oba nosníky jsou na jednom konci spolu pevně spojeny a upevněny do držadla.The above-mentioned deficiencies of the measuring device, which is used in clinical practice, are eliminated by means of a contact gauge of the articular cartilage stiffness according to this technical solution. The essence of the measuring device is the bending of two beams, which are inserted into each other. The measured value is their bending deformation, where the mutual ratio of these deformations is related to the stiffness of the measured tissue. There are two strain gauges on the inner beam that measure the size of its flexural de25 formation and the stylus that is pressed into the tissue to be measured. The outer beam is pressed against the tissue with a constant force, and three strain gauges are mounted on it, which measure not only the amount of its bending deformation, but also the direction of the trending bending moment. The two beams are rigidly connected at one end and secured to the handle.

Předkládané řešení odstraňuje nedostatky stávajících zařízení: Pro přesné určení velikosti a směru přítlačné síly jsou na vnějším povrchu dotykové trubičky nainstalovány tři tenzometry, které jsou po obvodě trubičky rozloženy po 120° (viz obr. 5). Toto uspořádání tenzometrů umožňuje při vyhodnocení jejich signálu přesně určit velikost a směr přítlačné síly. Z důvodu bezpečnosti při manipulaci s měřicím zařízením je vnější nosník na konci zaoblen (viz obr. 2, 3). Dále pro zamezení nežádoucího kontaktu vnějšího nosníku s okolní tkání během vyšetření byla na matici připevněna krytka, která chrání vnější nosník. Oba nosníky a dotykový hrot jsou s výhodou zhotoveny z nerezové biokompatibilní ocele, krytka, matice a držadlo z nerezové biokompatibilní ocele nebo polyetheretherketonu (PEEK).The present solution eliminates the drawbacks of existing devices: To accurately determine the magnitude and direction of the thrust force, three strain gauges are installed on the outer surface of the touch tube, spaced 120 ° along the circumference of the tube (see Figure 5). This arrangement of strain gauges makes it possible to accurately determine the magnitude and direction of the contact force when evaluating their signal. For safety reasons, the external beam is rounded at the end (see Figs. 2, 3). Further, to prevent undesirable contact of the outer beam with the surrounding tissue during the examination, a cap was attached to the nut to protect the outer beam. Both beams and the stylus are preferably made of stainless biocompatible steel, the cap, nut, and handle of stainless biocompatible steel or polyetheretherketone (PEEK).

Předkládané řešení odstraňuje nedostatky výše popsaného měřicího zařízení, které je dosud používané v praxi. Toto řešení bylo koncipováno tak, aby bylo konstrukčně i technologicky málo nákladné. Navržené materiály jsou běžně dostupné v oblasti zdravotnické techniky a tedy splňují standard v oblasti životnosti a biokompatibility.The present solution eliminates the drawbacks of the above-described measuring device, which is still used in practice. This solution was conceived in such a way that it was not expensive in terms of construction and technology. Designed materials are commonly available in medical technology and thus meet the standard of durability and biocompatibility.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Dotykové měřidlo tuhosti kloubní chrupavky podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je sche45 maticky znázorněno dotykové měřidlo tuhosti kloubní chrupavky, na obr. 2 detail a řez měřicímThe articular cartilage stiffness tester according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows schematically the articular cartilage stiffness tester;

-1 CZ 16327 Ul hrotem, na obr. 3 je schematické znázornění uspořádání vnitřního nosníku, na obr. 4 a 5 je znázorněno uspořádání tenzometrů na vnějším nosníku.Fig. 3 is a schematic illustration of the arrangement of the inner beam; Figs. 4 and 5 show the arrangement of strain gauges on the outer beam.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Dotykové měřidlo tuhosti kloubní chrupavky je tvořeno vnějším nosníkem 2, ve kterém je umís5 ten vnitřní nosník 3. Oba nosníky jsou spolu pevně spojeny a uchyceny do držadla 5. Na volném konci vnitřního nosníku je upevněn dotykový hrot 4. Dva tenzometrické snímače 7 jsou umístěny na povrchu vnitřního nosníku 3. Tři tenzometrické snímače 7 jsou po obvodu umístěny na povrchu vnějšího nosníku 2. Tyto tři tenzometrické snímače 7 jsou chráněny maticí 6, která je spojena s držadlem 5. K matici je připevněna krytka i, která chrání vnější nosník 2.The articular cartilage stiffness gauge consists of an outer beam 2 in which the inner beam 3 is placed. The two beams are rigidly connected and attached to the handle 5. A stylus 4 is attached to the free end of the inner beam. The three strain gauge sensors 7 are circumferentially located on the surface of the external beam 2. These three strain gauge sensors 7 are protected by a nut 6 which is connected to the handle 5. A cap 1 is secured to the nut which protects the external beam 2.

ío Držadlo 5, matice 6 a krytka 1 jsou zhotoveny z nerezové biokompatibilní ocele nebo polyetheretherketonu (PEEK). Vnější nosník 2, vnitřní nosník 3 a dotykový hrot 4 jsou zhotoveny z nerezové biokompatibilní ocele.Handle 5, nut 6 and cap 1 are made of stainless biocompatible steel or polyetheretherketone (PEEK). The outer beam 2, the inner beam 3 and the stylus 4 are made of stainless biocompatible steel.

Použití dotykového měřidla je určeno pro dotykové měření tuhosti kloubní chrupavky, které lze provádět během jednoduchého artroskopického vyšetření. Toto vyšetření se používá ke zjištění stavu kloubní chrupavky, zejména při jejím poškození vlivem artrotických změn a při sledování průběhu hojení kloubní chrupavky po její transplantaci.The use of a tactile gauge is designed for tactile measurement of articular cartilage stiffness, which can be performed during a simple arthroscopic examination. This examination is used to determine the condition of articular cartilage, especially when it is damaged by arthritic changes and to monitor the progress of articular cartilage healing after its transplantation.

Úpravy dotykového měřidla tuhosti kloubní chrupavky jsou navrženy tak, aby při použití měřidla mohly být aplikovány zavedené operační postupy.Adjustments to the articular cartilage stiffness gauge are designed so that established operating procedures can be applied when using the gauge.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

20 1. Contact gauge of the articular cartilage stiffness, characterized in that the external beam (2) is equipped with three strain gauges for measuring its bending deformation.

Artificial cartilage stiffness gauge according to claim 1, characterized in that the outer beam (2) is protected by a cap (1) which is attached to the nut (6).

The articular cartilage stiffness gauge according to claim 1 or 2, characterized in that the outer beam (2) is shortened and rounded at its free end.

Artificial cartilage stiffness gauge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the strain gauges (7) are spaced 120 ° along the circumference of the external beam.