RU2748271C1 - Apparatus for determining stiffness of patellar ligamentous apparatus and method of use thereof - Google Patents
Apparatus for determining stiffness of patellar ligamentous apparatus and method of use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748271C1 RU2748271C1 RU2020121909A RU2020121909A RU2748271C1 RU 2748271 C1 RU2748271 C1 RU 2748271C1 RU 2020121909 A RU2020121909 A RU 2020121909A RU 2020121909 A RU2020121909 A RU 2020121909A RU 2748271 C1 RU2748271 C1 RU 2748271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- patellar
- stiffness
- determining
- ligamentous apparatus
- patella
- Prior art date
Links
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
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
Abstract
Description
Область техники Technology area
[0001] Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и может быть использовано в ортопедии и травматологии для диагностики нестабильности коленного сустава. [0001] The invention relates to medicine, namely to medical technology, and can be used in orthopedics and traumatology to diagnose instability of the knee joint.
Уровень техники State of the art
[0002] Существует методика определения патологий коленного сустава, а именно дефектов элементов связочного аппарата путем пальпации надколенника. [0002] There is a technique for determining the pathologies of the knee joint, namely, defects in the elements of the ligamentous apparatus by palpation of the patella.
[0003] На основании субъективных данных, полученных за счет пальпации надколенника, врачом принимается решение об отсутствии патологии у пациента, либо направление к детализованному исследованию с применением магниторезонансной томографии. [0003] On the basis of subjective data obtained by palpation of the patella, the doctor makes a decision about the absence of pathology in the patient, or the direction to a detailed study using magnetic resonance imaging.
[0004] Из уровня техники известен способ определения латеризации собственной связки надколенника по патенту №RU2271148C1 (дата приоритета: 21.06.2004 г., опубл.: 10.03.2006 г.). Производят компьютерную томографию коленного сустава, по томограмме устанавливают уровни сканирования: проксимально - вверх от надколенника до 1,5 см, дистально - на уровне бугристости большеберцовой кости, после чего накладывают томограмму на уровне центральных отделов ложа надколенника и томограмму на уровне прикрепления собственной связки надколенника, затем на созданном изображении производят измерение угла, образованного двумя линиями: прямой, проведенной через центр ложа надколенника и центр бедренной кости, и прямой, проведенной через центр большеберцовой кости и место прикрепления собственной связки надколенника. Однако, данный способ не позволяет определить жесткость связочного аппарата, и направлен на определение исключительно угла смещения надколенника. [0004] From the prior art, a method is known for determining the lateization of the patella's own ligament according to patent No. RU2271148C1 (priority date: 06.21.2004, published: 03.10.2006). A computed tomography of the knee joint is performed, the scanning levels are set according to the tomogram: proximally - up from the patella to 1.5 cm, distally - at the level of the tibial tuberosity, after which a tomogram is applied at the level of the central parts of the patellar bed and a tomogram at the level of attachment of the patellar ligament. then, on the created image, the angle formed by two lines is measured: a straight line drawn through the center of the patellar bed and the center of the femur, and a straight line drawn through the center of the tibia and the place of attachment of the patella's own ligament. However, this method does not allow determining the rigidity of the ligamentous apparatus, and is aimed at determining exclusively the angle of displacement of the patella.
[0005] Известен способ ультразвукового определения величины латеральной дислокации надколенника по патенту №RU2533837C1 (дата приоритета: 09.01.2014 г., опубл.: 20.11.2014 г.) основанный на ультразвуковом методе исследования патологий. Однако, данный способ также не позволяет определить жесткость связочного аппарата, и направлен на определение величины латеральной дислокации надколенника и исключительно в статическом положении на основании стоп-кадров. [0005] A known method of ultrasonic determination of the magnitude of lateral dislocation of the patella according to patent No. RU2533837C1 (priority date: 09/01/2014, publ .: 20.11.2014) based on the ultrasound method for the study of pathologies. However, this method also does not allow determining the rigidity of the ligamentous apparatus, and is aimed at determining the magnitude of the lateral dislocation of the patella and exclusively in a static position based on freeze frames.
[0006] Также из уровня техники известно устройство для определения нестабильности коленного сустава в патенте №RU2199979C2 (дата приоритета: 18.09.2020 г., опубл.: [0006] Also known from the prior art is a device for determining the instability of the knee joint in patent No. RU2199979C2 (priority date: 09/18/2020, publ .:
10.03.2003 г.), которое состоит из неподвижной и подвижной платформы с кронштейном, отличающееся тем, что кронштейн соединен тягами с сильфонами, имеющими пружинные клапаны для ограничения давления, при этом давление в сильфон нагнетают резиновой грушей с винтом для сброса давления, а на планке установлен ползун со стопорным винтом и консольно расположенной резьбовой втулкой, в которой установлены индикаторные часы и толкатель. Недостатком данного технического решения по сравнению с заявляемым является отсутствие компьютеризированного вычисления смещения надколенника, невозможность определения жесткости связочного аппарат надколенника из-за отсутствия соответствующего устройства, а также возможности постепенного увеличения давления на коленный сустав при пальпации. 03/10/2003), which consists of a fixed and movable platform with a bracket, characterized in that the bracket is connected by rods with bellows with spring valves to limit the pressure, while the pressure in the bellows is pumped with a rubber bulb with a screw to relieve pressure, and on the bar is equipped with a slider with a locking screw and a cantilever threaded bushing, in which an indicator clock and a pusher are installed. The disadvantage of this technical solution in comparison with the claimed one is the absence of a computerized calculation of the displacement of the patella, the impossibility of determining the stiffness of the patellar ligamentous apparatus due to the lack of an appropriate device, as well as the possibility of a gradual increase in pressure on the knee joint during palpation.
[0007] Известно техническое решение по патенту №RU2614106С2 (дата приоритета: 13.04.2016 г., опубл.: 22.03.2017 г.), которое представляет собой способ и устройство для определения болезненности и силы в коленном суставе, содержащее датчик усилия с установленным внутри тензодатчиком, измерительный блок, включающий аналоговоцифровой преобразователь, отличающееся тем, что снабжено двумя металлическими насадками для тензоальгиметрии, которые представляют собой наконечники с внутренней метрической резьбой М10, первый из которых выполнен диаметром 8 мм, длиной 20 мм, второй - диаметром 18 мм, длиной 15 мм, двумя металлическими насадками для динамометрии, которые представляют собой полукруглые сегменты с внутренним радиусом 70 мм и 140 мм, имеющие резиновое покрытие, датчик усилия выполнен в виде металлического цилиндра, имеет шток для крепления насадок, а измерительный блок снабжен микроконтроллером и цифровым четырехсегментным индикатором. Данное техническое решение не дает возможности измерения жесткости связочного аппарата объекта (сустава), а также не имеет инструментов графического отображения получаемых данных. [0007] Known technical solution for patent No. RU2614106C2 (priority date: 13.04.2016, published: 22.03.2017), which is a method and device for determining pain and strength in the knee joint, containing a force sensor with installed inside a strain gauge, a measuring unit, including an analog-to-digital converter, characterized in that it is equipped with two metal nozzles for tensoalgimetry, which are tips with an internal metric thread M10, the first of which is made with a diameter of 8 mm, 20 mm long, the second - with a diameter of 18 mm, a
[0008] Ближайшим аналогом является устройство по патенту №RU2285446С2 (дата приоритета: 07.12.2004 г., опубл.: 20.10.2006 г.), которое представляет собой измеритель диагностический, содержащий подвижную и неподвижную части, щуп, соединенный с первой подвижной частью, снабженной измерителем линейного перемещения, отличающийся тем, что он снабжен второй подвижной частью, неподвижная часть выполнена в виде неподвижного основания с направляющей с возможностью установки на нее двух подвижных частей, выполненных в виде кареток, соединенных упругой связью и снабженных каждая цифровым табло для индикации линейного размера, при этом вторая каретка снабжена измерителем линейного перемещения, а первая каретка с щупом расположена ближе к неподвижному основанию. Недостатком данного технического решения является наличие риска погрешности в измерении жесткости объекта, так как отсутствует устройство фиксации объекта, измерение длины осуществляется на основе механического движения кареток, а также вычисление жесткости необходимо проводить вручную. Более того, измерение осуществляется в единственной точке приложения силы, что также не способствует точности вычислений жесткости объекта. [0008] The closest analogue is a device according to patent No. RU2285446C2 (priority date: 12/07/2004, published: 10/20/2006), which is a diagnostic meter containing a movable and fixed part, a probe connected to the first movable part equipped with a linear displacement meter, characterized in that it is equipped with a second movable part, the stationary part is made in the form of a stationary base with a guide with the possibility of installing two movable parts on it, made in the form of carriages connected by an elastic connection and each equipped with a digital display for indicating a linear size, while the second carriage is equipped with a linear displacement meter, and the first carriage with a probe is located closer to the fixed base. The disadvantage of this technical solution is the risk of an error in measuring the rigidity of the object, since there is no device for fixing the object, the measurement of the length is carried out on the basis of the mechanical movement of the carriages, and the calculation of the rigidity must be carried out manually. Moreover, the measurement is carried out at a single point of application of the force, which also does not contribute to the accuracy of calculating the stiffness of the object.
Сущность изобретения The essence of the invention
[0009] Задачей настоящего изобретения является улучшение качества диагностики нестабильности коленного сустава, в частности надколенника. [0009] The object of the present invention is to improve the quality of diagnosis of instability of the knee joint, in particular of the patella.
[0010] Технический результат заключается в упрощении и повышении точности количественного измерения жёсткости связочного аппарата надколенника коленного сустава. Указанный технический результат достигается за счет устройства, состоящего из тензометрического щупа, расположенных на нем по крайней мере двух маркеров, по крайней мере двух видеокамер, зафиксированных на штативе, электронного средства отображения информации, электронно-вычислительного устройства, при этом определение жесткости связочного аппарата надколенника осуществляется с помощью программного обеспечения, расположенного на электронно-вычислительном устройстве. Технический результат также достигается путем взаимодействия элементов устройства следующим образом: размещают конечность с коленным суставом в поле обзора видеокамер, видеокамеры транслируют изображение коленного сустава на электронно-вычислительное устройство. Затем вводят тензометрический щуп с расположенными на нем по крайней мере двумя маркерами в поле обзора видеокамер и осуществляют пальпацию надколенника с помощью тензометрического щупа. При этом под обзором видеокамеры понимается вся транслируемая сцена, определяемая характеристиками видеокамеры. На основе транслируемого изображения определяют перемещение надколенника с помощью программного обеспечения, а также рассчитывают силу оказываемого на надколенник давления с помощью программного обеспечения. После рассчитывают жесткость связочного аппарата надколенника на основе полученных данных о перемещении надколенника и силы оказываемого давления. При этом информация о характеристиках пальпации (перемещении надколенника, угле воздействия при пальпации, силе оказываемого давление), в частности, отображение показателя жесткости связочного аппарата надколенника отображается на электронном средстве отображения информации. [0010] The technical result consists in simplifying and increasing the accuracy of quantitative measurement of the stiffness of the ligamentous apparatus of the patella of the knee joint. The specified technical result is achieved due to a device consisting of a strain gauge probe, located on it at least two markers, at least two video cameras fixed on a tripod, an electronic means of displaying information, an electronic computing device, while the stiffness of the patellar ligamentous apparatus is determined using software located on an electronic computing device. The technical result is also achieved through the interaction of the elements of the device as follows: the limb with the knee joint is placed in the field of view of the video cameras, the video cameras transmit the image of the knee joint to the electronic computing device. Then a strain gauge probe with at least two markers located on it is introduced into the field of view of the video cameras and the patella is palpated using a strain gauge probe. In this case, the review of a video camera is understood as the entire broadcast scene, determined by the characteristics of the video camera. Based on the transmitted image, the movement of the patella is determined using the software, and the force exerted on the patella by the software is calculated. After that, the stiffness of the patellar ligamentous apparatus is calculated based on the data obtained on the movement of the patella and the force of the applied pressure. At the same time, information about the characteristics of palpation (movement of the patella, the angle of exposure during palpation, the force of the applied pressure), in particular, the display of the stiffness indicator of the patellar ligamentous apparatus is displayed on an electronic means of displaying information.
[0011] Возможно использование системы фиксации конечности. [0011] It is possible to use a limb fixation system.
[0012] Дополнительно возможно расположение еще по крайней мере одного маркера выше коленного сустава, второго - ниже коленного сустава. [0012] Additionally, it is possible to position at least one more marker above the knee joint, the second below the knee joint.
[0013] Тензометрический щуп может дополнительно включать индентор, тензометрический блок, плату сбора данных, аккумулятор с платой зарядки, калибровочную оснастку. [0013] The strain gauge probe may further include an indenter, strain gauge unit, data acquisition board, battery with charging board, calibration tooling.
[0014] Тензометрический блок дополнительно может содержать плату усиления. [0015] Плата сбора данных может дополнительно содержать гироскоп, магнитометр и акселерометр. [0014] The strain gauge unit may further comprise a gain board. [0015] The data acquisition board may further comprise a gyroscope, a magnetometer, and an accelerometer.
[0016] Система фиксации конечности может дополнительно включать компрессор, подушки, плату управления. [0016] The limb restraint system may further include a compressor, pillows, and a control board.
[0017] Электронное средство отображения информации может быть расположено на штативе. [0017] The electronic information display means can be located on a tripod.
[0018] Также возможно регулирование высоты расположения электронного средства отображения информации на штативе. [0018] It is also possible to adjust the height of the position of the electronic display device on the tripod.
Описание чертежей Description of drawings
[0019] На фиг.1 представлен общий вид устройства с расположением его элементов в едином корпусе. [0019] Figure 1 shows a general view of the device with the arrangement of its elements in a single housing.
[0020] На фиг.2 представлен общий вид устройства с расположением маркеров на ноге человека. [0020] Figure 2 is a general view of the device with the location of markers on the leg of a person.
[0021] На фиг.3 изображен тензометрический щуп. [0021] Figure 3 shows a strain gauge probe.
[0022] На фиг.4 представлен алгоритм реализации устройства. [0022] Figure 4 is a flowchart of the device implementation.
[0023] Указанные фигуры поясняются следующими позициями: 1 – тензометрический щуп, 2 – видеокамеры, 3 – штатива видеокамеры, 4 – маркер, 5 – электронное средство отображения информации, 6 – система фиксации конечности, 7 - электронновычислительное устройство, 8 – индентор, 9 – корпус, 10 – штатив электронного средства отображения информации, 11 – паз для тензометрического щупа, позиции 12 – 18 представлены далее по тексту. [0023] These figures are illustrated by the following positions: 1 - strain gauge, 2 - video cameras, 3 - video camera tripod, 4 - marker, 5 - electronic means of displaying information, 6 - limb fixation system, 7 - electronic computing device, 8 - indenter, 9 - body, 10 - tripod of electronic means of displaying information, 11 - groove for strain gauge, positions 12 - 18 are presented below.
Подробное описание изобретения Detailed description of the invention
[0024] В приведенном ниже подробном описании изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. [0024] In the following detailed description of the invention, numerous implementation details are set forth to provide a thorough understanding of the present invention. However, it is obvious to those skilled in the art how the present invention can be used, with or without these implementation details.
[0025] На регистрацию заявляется устройство для определения жесткости связочного аппарата надколенника, которое состоит из тензометрического щупа (1), расположенных на нем по крайней мере двух маркеров (4), по крайней мере двух видеокамер (2), зафиксированных на штативе (3), электронного средства отображения информации (5), электронно-вычислительного устройства (7), при этом определение жесткости связочного аппарата надколенника осуществляется с помощью программного обеспечения, расположенного на электронно-вычислительном устройстве (7). [0025] A device for determining the stiffness of the patellar ligamentous apparatus is submitted for registration, which consists of a strain gauge probe (1), located on it at least two markers (4), at least two video cameras (2) fixed on a tripod (3) , an electronic means of displaying information (5), an electronic computing device (7), while the stiffness of the patellar ligamentous apparatus is determined using software located on an electronic computing device (7).
[0026] Тензометрический щуп может включать индентор (8), по крайней мере два маркера (4). Тензометрический блок, плата сбора данных, аккумулятор с платой зарядки в составе тензометрического щупа, а также калибровочная оснастка на рисунках не показаны. [0026] The strain gauge can include an indenter (8), at least two markers (4). The strain gauge unit, the data collection board, the battery with the charging board as part of the strain gauge probe, as well as the calibration equipment are not shown in the figures.
[0027] Плата сбора данных собирает информацию для последующей передачи на электронно-вычислительное устройство и обработки программным обеспечением, находящимся на нем. Указанная плата сбора данных осуществляет получение информации об изменении электрического сопротивления, вызванного деформацией тензорезисторов. Также плата сбора данных дополнительно может содержать гироскоп, магнитометр и акселерометр. Как следствие, плата сбора данных способна получать и передавать также информацию об углах ориентации и наклона тензометрического щупа. [0027] The data collection board collects information for subsequent transmission to the electronic computing device and processing by the software located on it. The specified data collection board provides information about the change in electrical resistance caused by the deformation of the strain gages. Also, the data collection board may additionally contain a gyroscope, magnetometer and accelerometer. As a result, the data acquisition board is able to receive and transmit also information about the orientation and tilt angles of the strain gauge.
[0028] Данные, полученные с тензометрического щупа (1) при пальпации надколенника, могут быть переданы на электронно-вычислительное устройство как с использованием проводной, так и беспроводной связи. При этом тензометрический щуп содержит индентор (8), устройство для измерения силы воздействия на надколенник при пальпации, непосредственного контакта с поверхностью измеряемого объекта. Индентор (8) может быть выполнен сменным, что позволяет подобрать индентор необходимого размера с учетом антропометрических особенностей коленного сустава. [0028] The data obtained from the strain gauge probe (1) by palpation of the patella can be transmitted to an electronic computing device using both wired and wireless communication. In this case, the strain gauge probe contains an indenter (8), a device for measuring the force of impact on the patella during palpation, direct contact with the surface of the measured object. The indenter (8) can be made replaceable, which allows you to choose an indenter of the required size, taking into account the anthropometric features of the knee joint.
[0029] Калибровочная оснастка позволяет осуществить настройку чувствительности тензометрического щупа с использованием, например, калибровочных испытаний. [0029] The calibration tool allows you to adjust the sensitivity of the strain gauge using, for example, calibration tests.
[0030] Тензометрический блок состоит из тензорезисторов и платы усиления. [0030] The strain gauge unit consists of strain gages and a gain board.
[0031] Тензорезисторы располагаются в упругом элементе тензометрического щупа, на который оказывается воздействие индентором (8) при давлении на надколенник. Наилучшей схемой, в данном случае, является мостовая схема, которая позволяет фиксировать малейшие изменения проводимости тензорезисторов. При повышенной чувствительности возможно постепенное увеличение силы надавливание на надколенник, что позволяет не допустить возникновение болезненности в суставе. Возможны и иные варианта расположения тензорезисторов, которые очевидные для специалиста. Тензорезисторы могут быть заменены на иное по содержанию, но аналогичное по функции устройство. Для увеличения чувствительности фиксации изменения электрического сопротивления тензорезисторов может использоваться плата усиления. [0031] The strain gauges are located in the resilient element of the strain gauge, which is acted upon by the indenter (8) under pressure on the patella. The best circuit, in this case, is a bridge circuit, which allows you to fix the slightest changes in the conductivity of the strain gauges. With increased sensitivity, a gradual increase in the force of pressure on the patella is possible, which prevents the occurrence of pain in the joint. Other options for the location of the strain gages are also possible, which are obvious to a specialist. Strain gages can be replaced with a device that is different in content, but similar in function. To increase the sensitivity of fixing changes in the electrical resistance of the strain gages, an amplification board can be used.
[0032] В качестве маркеров (4) могут быть использованы любые известные для данных целей устройства, например, оптический пассивный маркер, отражающий посланный на него от видеокамеры инфракрасный свет, оптические активные маркеры, которые самостоятельно излучают свет, изображение которых будет транслироваться видеокамерой на электронно-вычислительное устройство с программным обеспечением, магнитные маркеры, которые взаимодействуют с видеокамерой-ресивером, гироскопические или инерционные маркеры. Необходимо использование как минимум 2 маркеров, которые расположены на тензометрическом щупе. Предварительно фиксируются данные о расстоянии между маркерами на тензометрическом щупе, что позволяет программному обеспечению проводить вычисления об углах воздействия и перемещении надколенника при пальпации. При этом возможно использования и большего количества маркеров на тензометрическом щупе, например, для повышения точности определения перемещения надколенника и углов ориентации за счет исключения непопадания маркера в обзор камеры. [0032] Any devices known for these purposes can be used as markers (4), for example, an optical passive marker reflecting infrared light sent to it from a video camera, optical active markers that independently emit light, the image of which will be transmitted by a video camera to an electronic - a computing device with software, magnetic markers that interact with a video camera-receiver, gyroscopic or inertial markers. It is necessary to use at least 2 markers, which are located on the strain gauge. The data on the distance between the markers on the strain gauge is pre-recorded, which allows the software to calculate the angles of exposure and the movement of the patella during palpation. At the same time, it is possible to use a larger number of markers on the strain gauge, for example, to improve the accuracy of determining the movement of the patella and orientation angles by eliminating the marker missing from the camera view.
[0033] Возможно также дополнительное расположение по крайней мере одного маркера (4) выше коленного сустава и по крайней мере одного ниже. В данном случае маркеры (4) предназначены для формирования условной оси ориентации, с помощью которой программное обеспечение будет получать информацию о перемещении надколенника, при этом условная ось ориентации должна быть проецирована через ось вращения конечности. Данный вариант реализации технического решения является возможным, но не лучшим. Также отметим, что в качестве конечности может быть нога млекопитающего животного, строение конечности, в частности коленного сустава, которое обладает антропометрическим и анатомическим сходством со строением человеческого коленного сустава. В очевидной реализации в качестве конечности принимается нога человека. [0033] It is also possible to additionally position at least one marker (4) above the knee joint and at least one below. In this case, the markers (4) are designed to form a conditional orientation axis, with the help of which the software will receive information about the movement of the patella, while the conditional orientation axis should be projected through the axis of rotation of the limb. This embodiment of the technical solution is possible, but not the best. We also note that the limb can be the leg of a mammalian animal, the structure of the limb, in particular the knee joint, which has anthropometric and anatomical similarities with the structure of the human knee joint. In the obvious implementation, the human leg is taken as a limb.
[0034] Использование маркеров на конечности не является обязательным условием реализации заявляемого технического решения, но способствует достижению технического результата, за счет повышения точности проводимых измерений. [0034] The use of markers on the limb is not a prerequisite for the implementation of the proposed technical solution, but contributes to the achievement of the technical result by increasing the accuracy of the measurements.
[0035] Заявленное техническое решение также может включать систему фиксации конечности (6), которое может включать в себя компрессор, подушки и плату управления. Конечность может фиксироваться в подушке и настраивается оператором, человеком, осуществляющим пальпацию с использованием интерфейса электронного средства отображения информации (5), настройку системы фиксации конечности. Система фиксации предназначена для предотвращения ротации и смещения всей конечности при пальпации надколенника тензометрическим щупом (1). Как следствие, достигается точность в измерении жесткости связочного аппарата надколенника. [0035] The claimed technical solution may also include a limb restraint system (6), which may include a compressor, pillows and a control board. The limb can be fixed in the pillow and is adjusted by the operator, the person performing palpation using the interface of the electronic means of displaying information (5), the adjustment of the limb fixation system. The fixation system is designed to prevent rotation and displacement of the entire limb when palpating the patella with a strain gauge probe (1). As a result, accuracy is achieved in measuring the stiffness of the patellar ligamentous apparatus.
[0036] В качестве электронно-вычислительного устройства (7) могут быть использованы любые пригодные для данных целей устройства, например, компьютеры. При этом электронно-вычислительное устройство (7) может быть расположено внутри единого корпуса (9) устройства для определения жесткости связочного аппарата надколенника. В данном случае не требуется подключение сторонних электронных устройств, программные обеспечения которых могут оказаться непригодными для реализации, а также и вовсе отсутствовать в доступности для использования. [0036] Any devices suitable for these purposes, for example, computers, can be used as the electronic computing device (7). In this case, an electronic computing device (7) can be located inside a single housing (9) of a device for determining the stiffness of the patellar ligamentous apparatus. In this case, the connection of third-party electronic devices is not required, the software of which may be unsuitable for implementation, and also completely absent from the availability for use.
[0037] В качестве видеокамеры (2) могут быть использованы любые пригодные для данных целей устройства, обладающие достаточным качеством для фиксации изображения коленного сустава. Дополнительно видеокамеры могут содержать источник инфракрасного излучения, или может быть выполнены в качестве ресивера. В предпочтительной реализации устройства используется две видеокамеры (2), отображающие фронтальную плоскость коленного сустава, что дает возможность проведения вычислений с учетом изображения смещения маркеров (4) тензометрического щупа (1) при минимальных финансовых затратах. Также дополнительно могут быть задействованы несколько видеокамер (2), размещенных вокруг коленного сустава и позволяющих, при размещении на конечности двух маркеров (4) (выше и ниже коленного сустава), определить ротацию относительно оси вращения. Видеокамеры (2) расположены на штативе (3) таким образом, чтобы осуществлять передачу (транслирование) изображения коленного сустава ноги во фронтальной плоскости, и находясь над ним. При этом, штатив (3) может быть выполнен в виде кольца со светодиодами по окружности, который выполняет функцию подсвечивания коленного сустава ноги для повышения эксплуатационных возможностей видеокамер. [0037] As a video camera (2) can be used any device suitable for these purposes, having sufficient quality for capturing the image of the knee joint. Additionally, video cameras can contain a source of infrared radiation, or can be made as a receiver. In the preferred implementation of the device, two video cameras (2) are used, displaying the frontal plane of the knee joint, which makes it possible to carry out calculations taking into account the image of the displacement of the markers (4) of the strain gauge (1) at minimal financial costs. Also, several video cameras (2) can be used, placed around the knee joint and allowing, when two markers (4) are placed on the limb (above and below the knee joint), to determine the rotation about the axis of rotation. Video cameras (2) are located on a tripod (3) so as to transmit (broadcast) the image of the knee joint of the leg in the frontal plane, and being above it. In this case, the tripod (3) can be made in the form of a ring with LEDs around the circumference, which performs the function of illuminating the knee joint of the leg to increase the operational capabilities of video cameras.
[0038] Устройство для определения жесткости связочного аппарата надколенника содержит электронное средство отображения информации (5), выполненное, например, в виде монитора. Данное электронное средство отображения информации способствует оперативному получению обрабатываемых и обработанных данных о силе воздействия на надколенник, угле ориентации тензометрического щупа (1), его наклона, жесткости связочного аппарата надколенника и т.д. То есть благодаря своевременному отображению информации оператор может регулировать силу и угол воздействия при пальпации. [0038] The device for determining the stiffness of the patellar ligamentous apparatus contains an electronic means of displaying information (5), made, for example, in the form of a monitor. This electronic means of displaying information contributes to the prompt receipt of processed and processed data on the force of impact on the patella, the orientation angle of the strain gauge probe (1), its inclination, rigidity of the patellar ligamentous apparatus, etc. That is, due to the timely display of information, the operator can adjust the force and angle of exposure during palpation.
[0039] Электронное средство отображения информации (5) может быть расположено на штативе (10) с возможность изменения высоты расположения. Такая возможность также облегчает работу отдельно взятого оператора, что способствует увеличению точности измерения. [0039] The electronic information display means (5) can be located on the tripod (10) with the possibility of changing the height of the location. This capability also makes it easier for the individual operator to work, which contributes to increased measurement accuracy.
[0040] Функционирование устройства, то есть осуществление способа происходит следующим образом. Оператор размещает конечность в поле обзора видеокамеры (12). [0040] The operation of the device, that is, the implementation of the method occurs as follows. The operator places the limb in the field of view of the video camera (12).
Дополнительно могут выше и ниже коленного сустава оператором фиксироваться маркеры. Также дополнительно конечность может фиксироваться в системе фиксации. В таком случае видеокамера транслирует изображение коленного сустава (13), также и в случае с расположением на ноге маркерами. Тензометрический щуп с расположенными на нем по крайней мере двумя маркерами вводится в поле обзора видеокамер (14), осуществляют пальпацию надколенника (15) с помощью тензометрического щупа, причём, измерение перемещения начинается в тот момент, когда начинается нагружение тензометрического щупа. Программное обеспечение, располагающееся на электронно-вычислительном устройстве, на основе транслируемого изображения определяет перемещение надколенника (16) с учетом известности расстояния маркеров между друг другом на тензометрическом щупе, а также с использованием данных (электрического сопротивления, а в некоторых случаях углах ориентации и наклона), полученных от тензометрического щупа, рассчитывает силу оказываемого на сустав давления (17). С учетом полученных показателей перемещения надколенника и силы программное обеспечение рассчитывает жесткость связочного аппарата надколенника (18), как отношение силы к перемещению. Полученный результат отображается на электронном средстве отображения информации. Также на данном устройстве может отображаться информация о перемещении надколенника, угле воздействия, а также силе оказываемого давления на надколенник. При этом предварительно фиксируют конечность в системе фиксации конечности в поле обзора видеокамер. Additionally, markers can be fixed above and below the knee joint by the operator. Also, the limb can be additionally fixed in the fixation system. In this case, the video camera broadcasts the image of the knee joint (13), also in the case of positioning on the leg with markers. A strain gauge probe with at least two markers located on it is introduced into the field of view of video cameras (14), the patella (15) is palpated using a strain gauge probe, and the displacement measurement begins at the moment when loading of the strain gauge probe begins. The software located on the electronic computing device, based on the transmitted image, determines the movement of the patella (16), taking into account the known distance of the markers between each other on the strain gauge, as well as using data (electrical resistance, and in some cases the angles of orientation and inclination) , obtained from a strain gauge, calculates the force exerted on the joint of pressure (17). Taking into account the obtained indicators of patellar displacement and force, the software calculates the stiffness of the patellar ligamentous apparatus (18) as the ratio of force to displacement. The result obtained is displayed on an electronic display of information. Also, this device can display information about the movement of the patella, the angle of exposure, as well as the force of the applied pressure on the patella. In this case, the limb is preliminarily fixed in the limb fixation system in the field of view of the video cameras.
[0041] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. [0041] The present application materials provide a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution, which should not be used as limiting other, particular embodiments of its implementation, which do not go beyond the claimed scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121909A RU2748271C1 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | Apparatus for determining stiffness of patellar ligamentous apparatus and method of use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121909A RU2748271C1 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | Apparatus for determining stiffness of patellar ligamentous apparatus and method of use thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748271C1 true RU2748271C1 (en) | 2021-05-21 |
Family
ID=76034040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020121909A RU2748271C1 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | Apparatus for determining stiffness of patellar ligamentous apparatus and method of use thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748271C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030077556A1 (en) * | 1999-10-20 | 2003-04-24 | French Barry J. | Education system challenging a subject's physiologic and kinesthetic systems to synergistically enhance cognitive function |
| RU38280U1 (en) * | 2004-01-22 | 2004-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ФОТОН" | INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR THE STUDY OF HUMAN MOTOR FUNCTIONS |
| WO2011051891A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Laetolis | Method for simulating a musculoskeletal system |
| US20180214180A1 (en) * | 2015-07-31 | 2018-08-02 | 360 Knee Systems Pty Ltd | Post-operative prediction |
| US20190117156A1 (en) * | 2017-10-24 | 2019-04-25 | George Mason University | Non-invasive wearable biomechanical and physiology monitor for injury prevention and rehabilitation |
| US20190357841A1 (en) * | 2013-12-17 | 2019-11-28 | The Regents Of The University Of California | Diagnostic knee arthrometer for detecting acl structural changes |
-
2020
- 2020-07-02 RU RU2020121909A patent/RU2748271C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030077556A1 (en) * | 1999-10-20 | 2003-04-24 | French Barry J. | Education system challenging a subject's physiologic and kinesthetic systems to synergistically enhance cognitive function |
| RU38280U1 (en) * | 2004-01-22 | 2004-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ФОТОН" | INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR THE STUDY OF HUMAN MOTOR FUNCTIONS |
| WO2011051891A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Laetolis | Method for simulating a musculoskeletal system |
| US20190357841A1 (en) * | 2013-12-17 | 2019-11-28 | The Regents Of The University Of California | Diagnostic knee arthrometer for detecting acl structural changes |
| US20180214180A1 (en) * | 2015-07-31 | 2018-08-02 | 360 Knee Systems Pty Ltd | Post-operative prediction |
| US20190117156A1 (en) * | 2017-10-24 | 2019-04-25 | George Mason University | Non-invasive wearable biomechanical and physiology monitor for injury prevention and rehabilitation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110213275A1 (en) | Device for determining the stability of a knee joint | |
| Lee et al. | A real-time gyroscopic system for three-dimensional measurement of lumbar spine motion | |
| Maslen et al. | Radiographic study of skin displacement errors in the foot and ankle during standing | |
| US5935086A (en) | Orthopaedic measurement and display system | |
| Sinclair et al. | The test-retest reliability of knee joint center location techniques | |
| Rome | Ankle joint dorsiflexion measurement studies. A review of the literature | |
| Giacomozzi et al. | Integrated pressure-force-kinematics measuring system for the characterisation of plantar foot loading during locomotion | |
| EP1227756B1 (en) | A system for the analysis of 3d kinematic of the knee | |
| US20150032034A1 (en) | Apparatus and method for quantifying stability of the knee | |
| Bull et al. | Accuracy of an electromagnetic measurement device and application to the measurement and description of knee joint motion | |
| US20060245627A1 (en) | Noninvasive dynamic analysis system and method of use thereof | |
| AU2010358354B2 (en) | Bone tracking with a gyroscope sensor in computer-assisted surgery | |
| Gerhardt et al. | Goniometric techniques for range-of-motion assessment | |
| JP5061281B2 (en) | Knee joint rotation angle measuring device | |
| KR20020086887A (en) | Device for evaluating a position of balance for the human body | |
| Nicol | Measurement of joint motion | |
| Muyor et al. | Test-retest reliability and validity of a motion capture (MOCAP) system for measuring thoracic and lumbar spinal curvatures and sacral inclination in the sagittal plane | |
| Pearcy et al. | Measurement of human back movements in three dimensions by opto-electronic devices | |
| US6551258B1 (en) | Methods and apparatus for joint laxity measurements | |
| RU2748271C1 (en) | Apparatus for determining stiffness of patellar ligamentous apparatus and method of use thereof | |
| US20230012734A1 (en) | A wearable device and associated methods and systems | |
| RU199990U1 (en) | Device for determining the stiffness of the patellar ligamentous apparatus | |
| Robinson et al. | Reliability of clinical and radiographic measurement of rearfoot alignment in a patient population | |
| Yaikwawongs et al. | Reliability of digital compass goniometer in knee joint range of motion measurement | |
| Newton et al. | Three-dimensional quantification of human standing posture |