RU2681197C2 - Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации - Google Patents
Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681197C2 RU2681197C2 RU2017121980A RU2017121980A RU2681197C2 RU 2681197 C2 RU2681197 C2 RU 2681197C2 RU 2017121980 A RU2017121980 A RU 2017121980A RU 2017121980 A RU2017121980 A RU 2017121980A RU 2681197 C2 RU2681197 C2 RU 2681197C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spine
- elastic
- accelerometers
- degree
- indicator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 10
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 3
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 3
- 238000009232 chiropractic Methods 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002559 palpation Methods 0.000 description 2
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 210000004705 lumbosacral region Anatomy 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
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= 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.
Description
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.
Claims (10)
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 Vf = 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121980A RU2681197C2 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121980A RU2681197C2 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017121980A3 RU2017121980A3 (ru) | 2018-12-24 |
| RU2017121980A RU2017121980A (ru) | 2018-12-24 |
| RU2681197C2 true RU2681197C2 (ru) | 2019-03-04 |
Family
ID=64752966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121980A RU2681197C2 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2681197C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4762134A (en) * | 1986-08-01 | 1988-08-09 | Jeffery Gala | Vertebrae diagnostic and treatment apparatus |
| RU2147834C1 (ru) * | 1998-05-06 | 2000-04-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ экспресс-диагностики заболеваний внутренних органов и устройство для его осуществления |
| RU2271147C2 (ru) * | 2004-05-17 | 2006-03-10 | Тимур Булатович Минасов | Способ регистрации биомеханических свойств позвоночника и устройство для его реализации |
| RU2328216C2 (ru) * | 2006-05-22 | 2008-07-10 | ГУ Научный Центр реконструктивной и восстановительной хирургии ВСНЦ СО РАМН (ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН) | Способ определения нестабильности позвоночно-двигательных сегментов в пояснично-крестцовом отделе позвоночника |
| RU2410072C1 (ru) * | 2009-05-29 | 2011-01-27 | Юрий Иванович Колягин | Способ лечения структурных и функциональных нарушений в тканях человека |
| JP5826478B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2015-12-02 | 日立アロカメディカル株式会社 | 組織挿入型超音波プローブ |
-
2017
- 2017-06-22 RU RU2017121980A patent/RU2681197C2/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4762134A (en) * | 1986-08-01 | 1988-08-09 | Jeffery Gala | Vertebrae diagnostic and treatment apparatus |
| RU2147834C1 (ru) * | 1998-05-06 | 2000-04-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ экспресс-диагностики заболеваний внутренних органов и устройство для его осуществления |
| RU2271147C2 (ru) * | 2004-05-17 | 2006-03-10 | Тимур Булатович Минасов | Способ регистрации биомеханических свойств позвоночника и устройство для его реализации |
| RU2328216C2 (ru) * | 2006-05-22 | 2008-07-10 | ГУ Научный Центр реконструктивной и восстановительной хирургии ВСНЦ СО РАМН (ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН) | Способ определения нестабильности позвоночно-двигательных сегментов в пояснично-крестцовом отделе позвоночника |
| RU2410072C1 (ru) * | 2009-05-29 | 2011-01-27 | Юрий Иванович Колягин | Способ лечения структурных и функциональных нарушений в тканях человека |
| JP5826478B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2015-12-02 | 日立アロカメディカル株式会社 | 組織挿入型超音波プローブ |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Keller T.S. et al. Force-deformation response of the lumbar spine: a sagittal plane model of posteroanterior manipulation and mobilization// Clin Biomech (Bristol, Avon). 2002 Mar;17(3):185-96, см. реф. * |
| Ремизов А.Н. и др. Медицинская и биологическая физика,М., Дрофа, 2003, с. 87-89, с.145-150. * |
| Ремизов А.Н. и др. Медицинская и биологическая физика,М., Дрофа, 2003, с. 87-89, с.145-150. Keller T.S. et al. Force-deformation response of the lumbar spine: a sagittal plane model of posteroanterior manipulation and mobilization// Clin Biomech (Bristol, Avon). 2002 Mar;17(3):185-96, см. реф. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017121980A3 (ru) | 2018-12-24 |
| RU2017121980A (ru) | 2018-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Protopappas et al. | Guided ultrasound wave propagation in intact and healing long bones | |
| Protopappas et al. | Ultrasonic monitoring of bone fracture healing | |
| Kaufman et al. | Ultrasound simulation in bone | |
| US9386962B2 (en) | Method and apparatus for evaluating osteointegration of medical implants | |
| Van der Perre et al. | Identification of in-vivo vibration modes of human tibiae by modal analysis | |
| Bediz et al. | Vibration measurements predict the mechanical properties of human tibia | |
| EP0687163A1 (en) | Method and apparatus for determining bone density | |
| Rohde et al. | Influence of porosity, pore size, and cortical thickness on the propagation of ultrasonic waves guided through the femoral neck cortex: a simulation study | |
| Varini et al. | Assessment of implant stability of cementless hip prostheses through the frequency response function of the stem–bone system | |
| Di Puccio et al. | Fracture healing assessment based on impact testing: In vitro simulation and monitoring of the healing process of a tibial fracture with external fixator | |
| Hériveaux et al. | Ultrasonic propagation in a dental implant | |
| Zhang et al. | Mathematical modeling and spectrum analysis of the physiological patello-femoral pulse train produced by slow knee movement | |
| Fellah et al. | Application of the Biot model to ultrasound in bone: inverse problem | |
| Singh et al. | Role of natural frequency of bone as a guide for detection of bone fracture healing | |
| RU2681197C2 (ru) | Способ численного определения структурных нарушений в отделах позвоночника и устройство для его реализации | |
| Machado et al. | Feasibility of reverberant shear wave elastography for in vivo assessment of skeletal muscle viscoelasticity | |
| Vlaanderen et al. | Low back pain, the stiffness of the sacroiliac joint: a new method using ultrasound | |
| Almudhaffar et al. | Vibration of bones: a case study on human femur | |
| Shrivastava et al. | Future research directions with Acoustic Emission and Acousto–Ultrasonic technique | |
| Reuben | Acoustic emission and ultrasound for monitoring the bone-implant interface | |
| Safaei et al. | Vibration stimulation as a non-invasive approach to monitor the severity of meniscus tears | |
| RU2271147C2 (ru) | Способ регистрации биомеханических свойств позвоночника и устройство для его реализации | |
| Langton et al. | Quantitative ultrasound | |
| Conza et al. | In vivo bone vibration measurement by ultrasound | |
| Di Puccio et al. | Investigation on the feasibility of bone stiffness assessment from in-vivo tests |