FI90616C - Jäykän kudoksen jäykkyysmittauslaite ja mittausmenetelmä - Google Patents

Description

1 90616 JAYKAN KUDOKSEN JÅYKKYYSMITTAUSLAITE JA MITTAUSMENETEL-MÅ

Keksinnon kohteena on jåykkyysmittauslaite 5 sekS mittausmenetelmS kudoksen jaykkyyden mittaamisek-si.

Erityisesti keksinto kåsittelee jåykkyysmit-tauslaitetta nivelruston jaykkyyden mittaamiseksi ja myos seuraavassa patenttiselityksesså kåsitellåån mi-10 tattavana kudoksena vain nivelrustoa. Kuitenkaan keksinnon mukaista jåykkyysmittauslaitetta ei rajoiteta kaytettavaksi ainoastaan nivelruston jaykkyyden mit-tauksessa, vaan sitå voidaan kayttåå samalla tavoin myos muiden vastaavien kudosten jåykkyyttå mitattaessa. 15 Nivelrusto on erilaistunutta sidekudosta, jossa ei ole verisuonia, irausuonia eika hermoja. Nivelrusto on kehon pehmytkudoksista jåykinta, mutta kuiten-kin selvåsti luuta pehmeampaa. Nivelruston paksuus vaihtelee eri nivelisså muutamasta mikrometrista usei-20 siin millimetreihin. Myds nivelpintojen eri osissa rustopaksuus voi olla erilainen. Nivelruston kaksi paatehtåvåM ovat vahentSS alia olevan luun kuormitusta ja saada kitka nivelessa pieneksi.

Kondromalasia on nivelruston rappeutumasai-.. 25 raus, jonka aiheuttajaa ei viela tunneta. Se on kuiten- kin hyvin yleinen, sillS jopa kolmanneksella aikuisva-estosta on arvioitu olevan muutoksia polvilumpion rus-topinnassa. Låhes kaikilla oireisilla potilailla polvilumpion rusto on pehmentynytta, vaikka se makroskooppi-30 sesti nayttaakin normaalilta. Pehmentyminen onkin en-simmMinen kondromalasian aiheuttama havaittava muutos rustopinnassa. MydhemmSssa vaiheessa rustopinta muuttuu epStasaiseksi ja hapsuuntuu. Kondromalasian diagnosoi-minen alkuvaiheessa on tarkeaa, silla rustopinnan hap-35 suuntumisen tapahduttua muutokset ovat palautumattomia.

Nykyisin nivelruston mekaanisia ominaisuuksia mitataan yleensS aineenkoestuslaitteilla. Suurikokoisi- 2 90616 na ja raskaina ne eivat ole siirreltåvisså ja nåin olien soveltuvat valn laboratorio-olosuhteissa nåyte-mittauksiin.

Yksinkertaisin kaytetty menetelma leikkaussa-5 llolosuhteissa nlvelruston jaykkyyden arvioimiseksi on painella ruston pintaa metallisella instrumentilla leikkauksen yhteydessa. Tållaisen mittauksen tulokset ovat kuitenkin erittain subjektiivisia ja vaihtelevia.

Leikkausten yhteydessa kaytettavia mittalait-10 teita on tahan mennessa esitelty vain kaksi. Tolnen niistå on rustoelastometri, jonka kayttåmistå vårten polvinivel on avattava ja tåten sen kaytto on hankalaa. Toinen sen sijaan on artroskooppisesti eli niveltåhys-tyksen yhteydessa kåytettåvå mittalaite. Tassa mitta-15 laitteessa kaytetaan paineanturia, jonka toisessa paas-sa on paineelle herkka kalvo- Anturi on asetettu kåy-raan teraksiseen putkeen siten, ettå anturin paineherk-kå paå jaa hieman putken paån sisapuolelle. Putken påahån on kiinnitetty elastisesta aineesta valmistettu 20 pallo, jonka pinta painuu tiiviisti paineanturin kalvoa vasten ja valittåa siten painesignaalin. Pallon toinen puoli on metalliputken ulkopuolella.

Mittauksessa mittalaitteen paata painetaan rustoa vasten, kunnes suojuksen metallinen paa estaa 25 painamisen. Elastinen pallo mittalaitteen karjesså litistyy rustoa vasten, jolloin mita jaykempaa rusto on, sitS lltteammaksi pallo painuu. Samalla se vålittåa ruston aiheuttaman voiman paineanturille. Ruston jaykkyyden ja jannitelukeman vSlinen relaation ei ole kui-30 tenkaan lineaarinen. Sinansa tallS paineanturilla paas-taan mittaamaan ruston aiheuttamia voimia, mutta mittauksen matemaattinen mallintaminen on vaikeaa, koska anturin aiheuttamaa muodonmuutosta nivelrustossa ei tiedetS. On rnyos epaselvaM, mikå on rustopaksuuden 35 vaikutus mittaustulokseen.

Keksinnon tarkoituksena on poistaa edella mainitut epakohdat. Erityisesti keksinnon tarkoituksena 3 90616 on tuoda esiin uudenlainen jåykkyysmittauslaite seka menetelma jåykån kudoksen, kuten nivelruston, jåykkyy-den mittaamiseksi niin, ettå mahdollistetaan objektii-viset ja tarkat mittaustulokset seka mittauksen tekemi-5 nen nopeasti ja yksinkertaisesti niveltåhystyksen yh-teydessa.

Keksinnblle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatirausosaan.

Keksinnon mukaiseen jåykån kudoksen jåykkyys-10 mittauslaitteeseen kuuluu pitkanomalnen jaykka runko, jossa on tukipinta, joka mittauksessa painetaan tutkit-tavan kudoksen pintaa vasten. Lisaksi laitteessa on runkoon tukeutuva mittausvarsi, jossa on ulkoneva mit-tausnasta tai vastaava suhteellisen pienikokoinen ul-15 konema, nystyrå tai tappi. Samoin mittausvarressa on anturi siihen mittausnastan kautta mitattavasta kudok-sesta kohdistuvan rasituksen mittaamiseksi. Lisaksi jaykkyysmittauslaitteeseen kuuluu valineet anturin antamien signaalien vastaanottamiseksi ja kasittelemi-20 seksi haluttuun muotoon.

Edullisesti myos runkoon kuuluu anturi, joka mittaa runkoon kohdistuvaa rasitusta. Samoin laiteko-konaisuuteen kuuluu valineet, joilla kSsitellaan mo-lempien anturien antamia signaaleja seka annetaan sig-25 naalien perusteella tutkittavaa kudosta karakterisoiva tuloste.

Edullisesti antureina kaytetaån venymaliusko-ja, mutta myos muunlaiset sinånså erikseen tunnetut ja eri yhteyksissa kåytetyt anturirakenteet voivat tulla 30 kyseeseen.

Edullisessa keksinnon sovelluksessa mittaus-varsi on olennaisesti kokonaan ymparoity suojakuorella, jonka osa muodostaa tukipinnan, joka mittauksessa tu-keutuu mitattavan kudoksen pintaan. Talloin edullisesti 35 suojakuoressa on aukko, josta mittausnasta tyontyy ulos suojakuoren ulkopinnan ulkopuolelle. Edullisesti aukko on siten mitoitettu, ettå aukon reunojen ja mittausnas- 4 90616 tan vSlille jaa selva rako, jolloin suojakuori ei esta mittausnastan liikkeitå eika tåten vaikuta mittaustu-loksiin.

Edullisesti mittausnasta tyontyy suojakuoressa 5 olevasta aukosta 0,1 - 1,0 mm, mahdollisesti 0,2 - 0,5 mm, esim. 0,36 mm tukipinnan ulkopuolelle.

Edullisesti rungon tukipinta on ainakin rungon pituussuunnassa olennaisesti suora ja voi olla saman-suuntaisena tai kulmassa pitkanomaiseen runkoon nahden 10 niin, etta sen kaltevuuskulma rungon pituusakselin suhteen on 0 - 45°, edullisesti 10 - 30°, esim. noin 20°. Talloin laite on helposti artroskooppisissa mit-tauksissa tyonnettåvisså nivelten rustopintoja vasten.

Eraasså keksinnon sovelluksessa mittausvarren 15 sijaitessa suojakuoren sisSHM suojakuoreen kuuluu ainakin yksi, edullisesti kaksi puhdistusaukkoa, jotka mahdollistavat suojakuoren ja mittausvarren valisen tilan puhdistamisen ja mittauslaitteen tarkan desinfi-oimisen aina tarvittaessa.

20 Toisessa keksinnon sovelluksessa suojakuoressa ei ole puhdistusaukkoja, vaan mittausnastan ja suojakuoren valinen vapaa tila on tiivistetty sopivalla joustavalla ja tiivistavalla materiaalilla, joka estaa tehokkaasti epapuhtauksien paåsyn suojakuoren sisaan 25 samalla estamatta mittausnastan vapaata liikettå suoja kuoreen nahden.

Edullisesti venymåliuskoilla toteutetut antu-rit seka mittausvarressa ettå rungossa on toteutettu venymaliuskapareilla niin, etta metallin lampolaajene-30 misesta johtuvat ilmiot eliminoidaan. Tama toteutetaan esimerkiksi niin, etta venymaliuskat sijaitsevat seka mittausvarren etta rungon vastakkaisilla puolilla ja lisaksi mittausnastaan ja tuklpintaan nShden niin si-joitettuna, etta laitetta kuormitettaessa anturin toi-35 nen venymaliuska mittaa puristumista ja toinen veny-mista.

Keksinnon mukaisessa jåykan kudoksen jaykkyy- 5 90616 den mittausmenetelmåsså mitattavaan kudokseen kohdiste-taan vakiosyvyydelle painuva olennaisesti pistemainen kuormitus, joka puristaa kudosta kokoon sita vahingoit-tamatta. Kudoksen kuormitusta vastustava voima mitataan 5 kudoksen jaykkyyden maarittamiseksi. Olennaisesti pis-temaisella kuormituksella tåssa tapauksessa tarkoite-taan kuormitusta, jonka vaikutusalan halkaisija on suuruusluokkaa 1 mm. Taten kuormituksena ei kåyteta teråvaå pisteenomaista piikkia, joka tyontyisi kudok-10 seen vahingoittaen sita, vaan kuormituksen vaikutuspin-tana on sopiva, pieni suora tai kaarevamuotoinen pinta, joka edellaan painaa kasaan mitattavaa kudosta sita vahingoittamatta.

Edullisesti keksinnon mukaisessa menetelmassa 15 mitattavan kudoksen pintaan kohdistetaan lisåksi taso-mainen kuormitus, jolloin tasomaisesta ja pistemaisesta kuormituksesta yhdessa maarataan kudoksen jaykkyys tasomaisen kuormituksen kuvatessa sitM voimaa, jol la mittausvalinetta painetaan mitattavaa kudosta vasten ja 20 pistemåisen kuormituksen kuvatessa sita voimaa, jolla mitattava kudos vastustaa aiheutettua kuormitusta.

Keksinnon etuna tunnettuun tekniikkaa verrat-tuna on, etta se mahdollistaa sopivan kudoksen kuten nivelruston jaykkyyden mittaamisen tarkasti ja objek-25 tiivisesti niin, etta mittaustuloksista on helposti havaittavissa mitatun kudoksen kunto.

Seuraavassa keksintoa selostetaan yksityiskoh-taisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittaS kaaviollisesti keksinnon mukaista jayk-30 kyysmittauslaitetta eri osineen, ja kuva 2 esittaS kuvan 1 jaykkyysmittauslaitteen mit-tauspaan rakennetta osin leikattuna.

Kuvan 1 esittamaSn keksinndn mukaiseen jayk-kyysmittauslaitteeseen kuuluu suora, pitkanomainen ja 35 jaykkS runko 1, jossa on venymaliuska-anturi 2, joka on jarjestetty mittaamaan runkoon kohdistuvia kuormituk-sia. Rungon toisessa pSSssS on paksunnos 12, joka muo- 6 90616 dostaa kahvan, josta pidetaån kiinni laitetta kSytetta-essa. Rungon toisessa påasså eli kårjesså on mittavarsi 3, johon rungosta ulos tyontyvå mittausnasta 4 tukeu-tuu. Mittausvarsi 3 on myos varustettu anturilla 5, 5 joka mittaa mittausnastan kautta mittausvarteen kohdis-tuvaa voimaa.

Molenunat anturit 2 ja 5 on yhdistetty johdoil-la 13 mittaustulosten kasittelyvålineisiin 7, jotka koostuvat elektroniikkayksikosta 14 ja tulostuslait-10 teistosta 15, joiden avulla mitatut signaalit saadaan kåsitellyiksi ja tulostetuiksi halutussa muodossa.

Kuvan 2 esittamallå tavalla keksinnon mukaisen jåykkyysmittauslaitteen karkiosaan kuuluu jaykka putki-mainen runko 1, jonka jatkeeksi on jaykasti siihen 15 yhdistetty tankomainen mittausvarsi 3. Seka runko ettå mittausvarsi ovat poikkileikkaukseltaan olennaisesti ympyran muotoisia.

Seka rungon 1 ettå mittausvarren 3 ympårille on jarjestetty yhtenåinen putkimainen suojakuori 8, 20 joka ulottuu mittausvarren 3 yli peittaen mittausvarren sisåMnså. Suojakuori on jaykka kokonaisuus rungon 1 kanssa, mutta mittausvarren 3 ja suojakuoren 8 vålissa on rako 16 niin, etta mittausvarsi ja suojakuori eivåt ole kosketuksessa suoraan toisiinsa, vaan ainoastaan 25 rungon 1 vålityksella.

Sauvamaisen mittausvarren 3 påa on viistetty siten, ettS se muodostaa suoran tason, joka on noin 20° kulmassa mittausvarren pituusakseliin nahden. Suojakuori 8 on vastaavan muotoinen ymparoiden mittausvart-30 ta, jolloin suojakuoren viisto ulkopinta muodostaa tukipinnan 6. Tukipinnassa on aukko 9, josta ulottuu ulos mittausnasta 4, tappi, joka on kiinnitetty mittausvarren 3 viistoon karkipintaan. Tapin 4 halkaisija on suuruusluokkaa 1 mm ja se ulottuu suojakuoren 8 35 muodostaman tukipinnan 6 ulkopuolelle noin 0,3 - 0,4 mm.

Mittausvarteen 3 on kiinnitetty kaksi venyma- 7 90616 liuska-anturia 5 sen keskialueelle vastakkaisille puo-lille niin, etta mittausnastaan 4 kohdistuva voima aiheuttaa toiseen venymåliuska-anturiin venymista ja toiseen puristusta. Vastaavasti runkoon 1 suojakuoren 8 5 sisalle on sijoitettu kaksi venymaliuska-anturia 2, joista toinen mittaa rungon venymåa ja toinen puristu-maa voiman kohdistuessa tukipintaa 6 niin, etta runko 1 taipuu.

Lisaksi jaykkyysmittauslaitteen suojakuoreen 8 10 on jårjestetty puhdistusaukot 10 ja 11, joista toinen sijaitsee suojakuoren 8 karjen laheisyydessa ja toinen mittausvarren 3 ja rungon 1 valisen kiinnityskohdan låheisyydessS eli aukot sijaitsevat mittausvarren 3 ja suojakuoren 8 valisen tilan 16 molemmissa paissa. Nain 15 aukkojen kautta voidaan helposti huuhdella, puhdistaa ja desinfioida mittauslaite kokonaisuudessaan tarkasti kayttamalla tarvittaessa aukkoon sopivaa liitoskappa-letta nesteen tai ilman ruiskuttamiseksi suojakuoren 8 ja mittausvarren 3 valiin.

20 Keksinnon mukaista jåykkyysmittauslaitetta kåytetåån seuraavasti. Mittauslaitteen rungon 1 hal-kaisija on esimerkiksi noin 6 mm, joten sitå voidaan kåyttåå niveltåhystyksen yhteydessa. Mittauslaitteen tukipinta 6 painetaan mittavaa kudosta, kuten nivelrus-25 toa 17 vasten niin, etta tukipinta 6 tulee kiinni ni-velruston pintaan. TMlloin tukipinnan ulkopuolelle ulottuva mittausnasta 4 painaa rustoa kohdaltaan ko-koon.

Nain nivelrusto sen jaykkyyteen verrannolli-30 sella voimalla painaa mittausnastaa ja sen valityksellM mittausvartta 3. TamS puristus aiheuttaa mittausvarres-sa 3 antureilla 5 mitattavia jannityksia. Vastaavia jannityksiS aiheuttaa rungon 1 antureihin 2 mittauslaitteen tukipinnan 6 painaminen mitattavaa nivelrustoa 35 vasten.

Koska mittauksessa kaytettavan mittausnastan halkaisija samoin kuin sen ulottuma tukipinnan 6 ulko- β 90616 puolelle on suhteellisen pieni erityisesti verrattuna mitattavan kudoksen paksuuteen, voidaan mittauksessa olettaa rustopaksuuden vaikutus mittaustulokseen merki-tyksettomåksi, jolloin mittausnastan raitattu puristus-5 voima on suoraan verrannollinen ruston jåykkyyteen.

Edella keksintoa on selostettu esimerkinomai-sesti oheisten piirustusten avulla keksinnon eri sovel-lusten ollessa kuitenkin mahdollisia patenttivaatimus-ten rajaaman keksinnollisen ajatuksen puitteissa.

Claims (12)

1. Jaykån kudoksen, kuten nivelruston, jayk-5 kyysmittauslaite, tunnettu siita, ettå jåyk-kyysmittauslaitteeseen kuuluu - pitkånomainen, jSykkå runko (1), jossa on mitattavaa kudosta vasten painettava tukipinta (6), - runkoon tukeutuva mittausvarsi (3), jossa on ulos-10 tyontyva mittausnasta (4) sekå anturi (5) mittausvar- teen mittausnastan kautta mitattavasta kudoksesta koh-distuvan voiman mittaamiseksi seka - vålineet (7) anturin antamien signaalien kåsittelemi-seksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jaykkyysmit- tauslaite, tunnettu siitå, ettå runkoon (1) kuuluu anturi (2) siihen kohdistuvan rasituksen mittaamiseksi .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jåykkyysmit-20 tauslaite, tunnettu siita, etta antureina (2,5) on venymåliuskat.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jaykkyysmit-tauslaite, tunnettu siita, etta tukipinnan (6) muodostaa osa olennaisesti kokonaan mittausvarren (3) 25 ympåroivåsta suojakuoresta (8).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen jSykkyysmit- tauslaite, tunnettu siita, etta suojakuoreen (8) kuuluu aukko (9), josta mittausnasta (4) tydntyy ulos yli suojakuoren ulkopinnan suojakuorta kosketta- 30 matta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jaykkyysmit- tauslaite, tunnettu siita, etta mittausnasta (4) tyontyy aukosta (9) 0,1 - 1,0 mm, edullisesti 0,2 -0,5 mm, esim. 0,36 mm tukipinnan (6) ulkopuolelle.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen jaykkyysmittauslaite, tunnettu siita, etta tukipinta (6) on ainakin rungon (1) pituussuunnassa ίο 9 0 61 6 olennaisesti suora, kulmassa pitkånomaiseen runkoon nåhden oleva pinta, jonka kaltevuuskulma rungon pi-tuusakseliin nahden on 0 - 45°, edullisesti 10 - 30°, esim. noin 20°.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen jåykkyysmittauslaite, tunnettu siitå, ettå suojakuoreen (8) kuuluu puhdistusaukko (10,11) aukosta (9) suojakuoren slsåan påasseiden epåpuhtauksien puh-distamiseksi ja mittauslaitteen desinfioimiseksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen jaykkyysmittauslaite, tunnettu siita, ettå mittausnastan (4) ja suojakuoren (8) våliin muodostuva aukko (9) on tiivistetty ja suljettu vesitiiviisti, edullisesti hermeettisesti, joustavalla tiivisteella, 15 joka ei vaikuta mittausnastan liikkeisiin suojakuoreen nahden.

9 90616

10. Jonkin patenttivaatimuksista 3-9 mukainen jaykkyysmittauslaite, tunnettu siita, etta venymåliuskat on sijoitettu pareittain ensimmaiseksi ja 20 toiseksi anturiksi (2,5) rungon (1) ja mittausvarren (3) vastakkaisille puolille.

11. Menetelma jaykan kudoksen, kuten nivelrus-ton, jaykkyyden mittaamiseksi, tunnettu siita, ettå mitattavaan kudokseen kohdistetaan vakiosyvyydelle 25 painuva olennaisesti pistemåinen kuormitus, joka pai-nautuu kudokseen sisåån kudosta vahingoittamatta ja kudoksen kuormitusta vastustava voima mitataan kudoksen jaykkyyden måårittåmiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelma, 30 tunnettu siita, ettå kudoksen pintaan kohdistetaan tasomainen kuormitus ja tasomaisesta ja pistemåi-sestå kuormituksesta yhdesså mååråtåån kudoksen jåyk-kyys. il 90 616