автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Оптимизация параметров напряжённо-деформированного состояния деталей и узлов стержневой конструкции с упругими элементами

На правах рукописи

АЛАТОВ Дмитрий Владимирович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ

С УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ НА ПРИМЕРЕ АППАРАТА ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА ЧЕЛОВЕКА

Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Курган-2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" и Государственном учреждении науки Российском научном центре "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г. А. Илизарова

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Пивень Валерий Васильевич Научный консультант:

заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор Шевцов Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор Лапшин Пётр Николаевич

кандидат технических наук Варшавский Максим Романович

Ведущая организация:

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск

Защита состоится " 10 " декабря 2004 г. в . часов на заседании

диссертационного совета Д 212. 103. 01 при Курганском государственном университете (640669, г. Курган, ул. Гоголя, 25, КГУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курганского государственного университета.

Автореферат разослан 2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета:

заслуженный работник высшей школы РФ-

кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На фоне технического прогресса наиболее распространённой патологией у детей и подростков является искривление позвоночника в плоскости спины - сколиоз. Поэтому в ряде причин нетрудоспособности, а нередко и инвалидности, среди молодёжи деформации позвоночника занимают одно из первых мест. Это обусловлено, с одной стороны, большой продолжительностью периода коррекции деформированного позвоночника, а с другой - частыми неудовлетворительными исходами при использовании традиционных методов.

В данных обстоятельствах очевидна необходимость применения эффективных технических средств воздействия на позвоночник. Значительная доля таких устройств была разработана без учёта напряжённо-деформированного состояния конструкций.

Наиболее перспективным направлением является развитие устройств внешней фиксации. Такие технические средства характеризуются наличием большого количества деталей, жёстко связанных в замкнутой статически неопределимой системе "аппарат - позвоночник". Это обстоятельство значительно затрудняет выяснение зависимости между действующими силами и напряжениями, возникающими в деталях аппарата, не позволяет гарантировать надёжность аппарата, повысить эффективность коррекции.

С целью повышения эффективности механического воздействия, необходимо выявить закономерности взаимодействия деталей технических средств, применяемых для фиксации позвоночника, обнаружить наиболее нагруженные элементы конструкций, определить оптимальные усилия, обеспечиваемые техническим средством.

В работе Ю. А. Муштаевой приведены результаты исследований по повышению несущей способности элементов конструкции аппарата внешней фиксации позвоночника человека, позволившие достигнуть рационального силового нагружения деталей.

Однако ресурс напряжённо-деформированного состояния такой конструкции аппарата, обладающего высокой степенью статической неопределимости, а так же жёсткими регулировочными элементами не способен обеспечить эффективный процесс коррекции.

Целью работы является повышение эффективности коррекции механической системы с ограниченной скоростью деформации при помощи аппарата внешней фиксации.

Гипотеза. Поставленную цель предполагается достигнуть за счёт введения упруго-корректирующих устройств в конструкцию аппарата, что приведёт к снижению степени статической неопределимости пространственной стержневой системы аппарата, уменьшит позволит

мммтш

щлинц-и

таг «ГИИВЯ

повысить эффективность процесса коррекции.

Задачи исследования:

- на основании анализа существующих устройств коррекции установить возможность снижения статической неопределимости конструкции и разработать схему аппарата внешней фиксации, позволяющую сократить время его перевода из одного пространственного положения в другое;

- построить математическую модель оптимизации процесса изменения пространственного положения конструкции аппарата внешней фиксации;

- оценить влияние на напряжённо-деформированное состояние деталей аппарата внешней фиксации со стороны геометрических параметров конструкции и реакций внешних связей - элементов системы с ограниченной скоростью деформации;

- оптимизировать структуру аппарата внешней фиксации и величины усилий коррекции;

- разработать методику применения аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами;

- дать технико-экономическую оценку разработанным техническим решениям.

На защиту выносятся:

- математическая модель процесса коррекции системы с ограниченной скоростью деформации;

- структура аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами;

- методика количественной оценки величины деформации, позволяющая учитывать распределение внешней нагрузки;

- полученные на основании исследований закономерности распределения усилий в упруго-корректирующих устройствах, управляющих напряжённо-деформированным состоянием системы аппарата;

- результаты оптимизации усилий коррекции, позволяющие сократить время исправления деформации.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- на основе математического моделирования напряжённо-деформированного состояния деталей аппарата с оценкой влияния реакций внешних связей произведена оптимизация усилий коррекции, позволяющая повысить эффективность использования устройств внешней фиксации;

- выполнена качественная оценка эффективности процессов коррекции, обеспечиваемых различными конструкциями аппаратов внешней фиксации позвоночника на основе количественной оценки величины деформации;

- установлено влияние реакций внешних связей системы с ограниченной скоростью деформации на -напряженно-деформированное состояние деталей аппарата внешней фиксации позвоночника

Теоретическая значимость работы. Результаты диссертационного исследования могут найти применение в учебном процессе на кафедрах деталей машин, теоретической механики и сопротивления материалов, биомеханики, в научных исследованиях по разработке упругодеформированного состояния деталей аппаратов внешней фиксации позвоночника.

Практическая значимость работы заключается в следующем: с учётом геометрии деформации проведена оптимизация параметров напряжённо-деформированного состояния системы "аппарат внешней фиксации -позвоночник", сокращающая период коррекции с одновременным сохранением стабильной фиксации; предложены способы контроля усилия коррекции и величины деформации позвоночника, позволяющие производить оценку эффективности процесса коррекции; разработанная конструкция аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами внедрена на базе отделения нейрохирургии Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» (г. Курган).

Апробация. Материалы диссертационного исследования были представлены и обсуждены на Региональных семинарах «Общество ортопедов и травматологов» (Курган, 2002, 2003); Научно-практической конференции с международным участием «Экология и технология» (Курган, 2004); Региональном конкурсе на соискание молодёжной премии (Курган, 2004) получена лауреатская премия в номинации "НАУКА".

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, 2 работы находятся в печати.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 171 странице машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, содержит 7 приложений, 59 рисунков, 23 таблицы и список литературы из 121 источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационного исследования, представлена проблема и определена

цель работы, выдвинута научная гипотеза, на основании которой предполагается достигнуть поставленную цель, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, отмечена научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы.

Первая глава "Обзор технических средств для коррекции деформаций позвоночника" посвящена изучению состояния вопроса, предпосылок его решения и постановке задач исследования.

При рассмотрении геометрических параметров сколиозов необходимо

учитывать, что данная деформация является боковым искривлением позвоночника в плоскости спины, приводящим к нарушению биомеханики тела человека, деформации отделов опорно-двигательной системы. Выделяют: простые, сложные, тотальные, частичные, а также S-образные сколиозы.

На основании анализа отечественных и зарубежных литературных источников, а также проведённых патентных исследований выполнен подробный обзор конструктивных особенностей имеющихся на сегодняшний день аппаратов для коррекции деформаций позвоночника, в результате которого представлена классификация устройств фиксации (рис. 1).

Рис. 1. Классификация устройств фиксации позвоночника

Произведена группировка основных деталей аппаратов наружной

фиксации позвоночника по назначению, описан характер испытываемых ими нагрузок.

Обоснована необходимость математического моделирования процесса коррекции позвоночника. Использование моделирования позволит проводить минимизацию (максимизацию) тех или иных качеств процессов, к которым сводятся многие технические задачи - задачи оптимизации. На основании анализа работ Н. М. Вернадского, И. В. Погожева, X. Кросса, С. А. Рогозицкого, П. П. Шагина, Р. Саусвелла, Г. Кани, К. Клоучека и др., являющихся представителями различных инженерных школ, сделан следующий вывод: использование существующих практических методов для исследования конструкции аппарата внешней фиксации позвоночника не является рациональным ввиду узко прикладного характера каждого из них (расчёт строительных сооружений, корабельных рам и др.) и отсутствия возможности оптимизации напряжённо-деформированного состояния системы. Кроме того, множество практических методов пользуются приближением, в котором пространственная система рассматривается как последовательное описание плоских. При разработке алгоритма для раскрытия статической неопределимости конструкции аппарата внешней фиксации целесообразно использовать метод сил,

позволяющий произвести оптимизацию параметров исследуемой системы.

Во второй главе 'Теоретические исследования напряжённо-деформированного состояния системы "аппарат внешней фиксации позвоночник" на основании проведённых исследований обоснована принципиально новая структура аппарата внешней фиксации, оснащённая упруго-корректирующими устройствами.

Предлагаемая структура аппарата, основанная на многозвенном упругом соединении узлов фиксации, позволяет снизить степень статической неопределимости конструкции, регулировать её пространственное расположение и оптимизировать усилие коррекции (рис. 2).

Блок А Блок В

БлокС

Рис. 2. Схема монтажа аппарата: стрелками на схеме показаны направления действия усилий в упруго корректирующих устройствах

Упругие спицы

Схема усилий коррекции в аппарате, установленном при любой форме деформации позвоночника, подчинена следующему правилу: усилие, прикладываемое к половине блока фиксации, расположенного с вогнутой стороны дуги искривления, должно быть приложено в направлении от центра дуги, а усилие, прикладываемое к половине блока фиксации, расположенного с выпуклой стороны дуги искривления, должно быть приложено в направлении к центру вершины дуги. Кроме того, в ходе коррекции деформации средние скобы каждого блока аппарата соединяются парой упругих спиц, создающих поперечное усилие коррекции.

С целью определения оптимальных параметров процесса изменения пространственного положения предложенной структуры аппарата внешней фиксации необходимо построить математическую модель с использованием данных распределения усилий коррекции, напряжений в опасных сечениях, усилий, возникающих со стороны внешних связей - сегментов позвоночника. В качестве целевой функции оптимизации перевода предложенной структуры аппарата из одного пространственного положения в другое принято время совершения процесса Под результатами оптимизации подразумеваются величины усилий коррекции, при которых значение целевой функции изменения времени в условиях поставленных ограничений минимально (рис. 3).

Рис. 3. Блок-схема оптимизации процесса перевода предложенной структуры - аппарата из одного пространственного положения в другое

Исследовано напряжённо-деформированное состояние элементов структуры предложенного аппарата. Рассмотрены внутренние силовые факторы, влияющие на напряжения в опасных сечениях стержней-шурупов блока из трёх управляющих скоб (рис. 4) аппарата внешней фиксации позвоночника, находящегося под воздействием внешних сил - усилий коррекции.

Усилия Бг, Бз, создаются упруго-корректирующими устройствами в течение всего процесса коррекции, а усилие создаётся парой упругих спиц, соединяющих средние скобы блоков аппарата.

Блок фиксации элементов позвоночника представлен пространственной статически неопределимой системой.

Рис. 5. Основная система блока внешней фиксации 9

При рассматрении пространственной стержневой статически неопределимой системы блока посредством метода сил построена схема основной системы (рис. 5), на основе которой составлена система канонических уравнений.

Решение системы канонических уравнений осуществлялось на ЭВМ в программном модуле Mathcad 2000 Professional. В результате теоретического исследования напряжённо-деформированного состояния статически неопределимого блока фиксации при значении усилия коррекции, равном 180 Н (принятая величина усилия в упруго-корректирующем устройстве), выявлены следующие напряжения: сечение R,: оЭкв ri = 1-834 • 107 Н / м2, сечение Ry. оэкв ¡и = 1.769- 10 Н/м2, сечение R3:a3KB ю =2.791 • Ю7 Н/м2, сечение Li:аЭкв Li = 2.251 • 108 Н / м2, сечение L2: оэкв ц = 2.552 • 107 Н / м2, сечение L3: аЭКв

■ 3 = 2.572- 108Н/ м2.

Рис. 6. Система аппарат - позвоночник 10

На основе анализа системы статически неопределимого блока была разработана модель исследования напряжённо-деформированного состояния элементов аппарата.

В соответствии с разработанной моделью исследовано влияние геометрических параметров блока фиксации на величину напряжений в опасных сечениях с учётом его расположения в аппарате,.

Отражена зависимость напряжения опасных сечений шести стержней -шурупов блока, находящегося в системе аппарат - позвоночник (рис. 6) от геометрических параметров и конструкции под действием усилия

коррекции величиной 180 Н.

На основании полученных результатов построены графики распределения максимального напряжения в опасных сечениях блоков аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами в зависимости от геометрических параметров, примеры которых представлены на рис. 7.

Рис. 7. Распределение максимального напряжения в опасных сечениях блока В в зависимости от геометрических параметров

Произведена оценка влияния величины и распределения усилий коррекции на напряжённо-деформированное состояние элементов упруго-корректирующего аппарата. Установлено, что выбор значений и схем приложения усилий коррекции в системе "аппарат - позвоночник" необходимо производить в соответствии с геометрией искривления позвоночника.

В третьей главе представлены методические разработки по исследованию системы "аппарат внешней фиксации - позвоночник".

Произведена оценка влияния физико-механических свойств мягких тканей на напряжённо-деформированное состояние деталей аппарата внешней фиксации посредством использования зависимости напряжения от деформации для коллагеновых волокон (рис. 8), аппроксимация которой позволила получить математическую функцию распределения напряжения в мягких тканях при растяжении. Установлено, что при оценке напряжённо-деформированного состояния деталей аппарата внешней фиксации в процессе коррекции простых или сложных нескомпенсированных (нечётное количество дуг искривления) деформаций позвоночника необходимо производить учёт усилий деформации мягких тканей.

а = 12892-е2 + 60,616-е - 0,0915

—ч

с

с

103. —А -5- аг га- де 07- .ог 12- -ОД

Деформация, е

Рис. 8. Аппроксимация зависимости напряжения от деформации для коллагеновых волокон

Предложена методика расчёта внутренних силовых характеристик деформаций, основанная на аппроксимации оси деформации дугами

окружностей (рис. 9).

Рис. 9. Расчётные схемы первой и второй частей дуги деформации

На ЭВМ в программном модуле Mathcad 2000 Professional разработан алгоритм определения результирующих моментов на позвонках сколиотически деформированного позвоночника с учётом значений распределённой нагрузки от массы надстоящих сегментов тела (процентное отношение массы сегмента к массе тела человека).

Разработана методика количественной оценки величины деформации в процессе коррекции позвоночника аппаратами внешней фиксации (рис. 10).

Рис. 10. Схема количественной оценки величины деформации: 1 - средняя линия;

2 - прямая, проходящая через центр крайнего правого позвонка; 3 - прямая, проходящая через центр крайнего левого позвонка; 4 - величина искривления, (м)

В процессе экспериментальных исследований системы "аппарат внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами - позвоночник" одной из важнейших задач являлось осуществление постоянного контроля величины усилия при исправлении деформации. Данная задача была решена посредством использования жёсткости пружин упруго-корректирующих устройств в качестве критерия для определения действующих усилий коррекции.

С целью проверки результатов теоретических исследований осуществлён контроль осевого усилия в упруго-корректирующих устройствах аппарата внешней фиксации системой СКУ - 3, основанной на использовании тензорезисторных датчиков.

В четвёртой главе "Экспериментальные исследования процесса коррекции деформации позвоночника аппаратом внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами" описаны результаты экспериментальных исследований, проведённых на базе Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Илизарова Г. А.

Для этого произведён монтаж упруго-корректирующего аппарата на S-образно искривлённый позвоночник, причём каждое упруго-корректирующее устройство было оснащено тензорезисторным датчиком контроля осевых усилий системы СКУ-3 (рис. 11).

Рис. 11. Общий вид аппарата в процессе эксперимента

В ходе исследований в определённые промежутки времени отслеживались параметры величины деформации позвоночника, усилий коррекции, снимались показания измерительного блока СКУ-3.

С целью последующей оптимизации параметров процесса коррекции произведён поиск формальных аналитических зависимостей, которые аппроксимируют исходные экспериментальные зависимости, представленные в виде набора точек. В результате получены функции изменения времени коррекции деформации, изменения максимального напряжения и изменения величины деформации в период коррекции.

Оптимизация усилий коррекции аппарата внешней фиксации позвоночника проведена с целью нахождения такой их величины, при которой время коррекции минимально. Логическая схема оптимизации при исходном значении количественной оценки деформации позвоночника L = 0,0415 м, коэффициентом неравномерности распределения нагрузки X и коэффициентом запаса прочности К для деталей аппарата представлена на рис. 12.

Рис. 12. Логическая схема алгоритма

В пятой главе "Эффективность использования аппаратов внешней фиксации позвоночника, оснащённых резьбовыми регулировочными стержнями, и аппаратов с упруго-корректирующими устройствами" обосновано преимущество использования последних.

Представлены графики (рис. 13) зависимостей величин деформации позвоночника Ь от времени коррекции I аппаратом, оснащённым резьбовыми регулировочными стержнями, и упруго-корректирующим аппаратом, наглядно показывающие связь длительности периода коррекции с величиной среднесуточного изменения количественной характеристики искривления позвоночника. Это позволяет судить о сроках лечения при наличии определённой степени деформации, а следовательно, об эффективности работы аппарата.

Рис. 13. Графики зависимостей величин деформаций позвоночника Ь от времени коррекции I аппаратом, оснащённым резьбовыми регулировочными стержнями, и упруго-корректирующим аппаратом

Графики на рис. 13 описывают характер изменения величин искривлений позвоночника и длительностей коррекции деформации при использовании различных конструкций аппаратов внешней фиксации, что позволяет осуществить сравнительный анализ эффективности устройств и построить графики обеспечиваемых ими скоростей коррекции деформации (рис. 14).

Рис. 14. График изменения скорости деформации позвоночника от времени аппаратом с жёсткими резьбовыми стержнями и упруго-корректирующим

аппаратом

Предложенный аппарат внешней фиксации позвоночника, оснащённый упруго-корректирующими устройствами, способен обеспечивать более высокую скорость коррекции деформации и соответственно более короткий период коррекции (период коррекции сокращается в среднем на 8 - 11 суток) по сравнению с аппаратом, оснащённым жёсткими дистракционными стержнями.

Проведён анализ экономической эффективности внедрения аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами. На основании данных о сроках коррекции деформации позвоночника при использовании аппарата с упруго-корректирующими устройствами, стоимости лечения искривления, а также стоимости базовых комплектаций аппаратов установлено, что экономическая эффективность от использования одного комплекта аппарата с упруго-корректирующими устройствами - Эи у. 6591руб. 230 у. е.).

Годовой экономический эффект составит - Эг. 16477,5 руб. (~ 575 у. е.), срок окупаемости 1,5 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Для повышения эффективности процесса коррекции необходима разработка пространственного стержневого аппарата внешней фиксации, оснащённого регулируемыми упруго-корректирующими устройствами.

2. В результате анализа напряжённо-деформированного состояния деталей статически неопределимого блока фиксации получены оптимальные значения геометрических параметров управляющей скобы и усилий коррекции, позволяющие снизить напряжение в опасных сечениях элементов аппарата в среднем на 30%.

3. При коррекции системы с ограниченной скоростью деформации, нечётным количеством дуг искривления и высокой степенью кривизны её оси возникают значительные реакции внешних связей, существенно влияющие на напряжённо-деформированное состояние деталей упруго -корректирующего аппарата.

4. Разработана методика количественной оценки величины деформации позвоночника, позволяющая при анализе напряжённо-деформированного состояния конструкции аппарата учитывать распределение внешней нагрузки.

5. На основании исследования напряжённо-деформированного состояния системы с ограниченной скоростью деформации получены функциональные зависимости максимального напряжения и величины деформации от значений результирующих силовых факторов являющиеся граничными условиями при оптимизации математической модели процесса коррекции.

6. На основании установленной целевой функции зависимости времени коррекции от значения результирующих силовых факторов с учётом величины искривления произведена оптимизация обеспечиваемого усилия, способная сократить время коррекции деформации на 26%.

7. Фактический экономический эффект от внедрения одного комплекта аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами составляет 6591 руб. (~ 230 у. е.).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВ АНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: 1. Алатов Д. В. Анализ конструктивных особенностей аппарата внешней фиксации позвоночника // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. - Вып. 4. -Курган, 2002.-С. 78-79.

2. Алатов Д. В. Классификация устройств фиксации позвоночника // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. - Вып. 5. - Курган, 2003.- С. 41 - 44.

3. Алатов Д. В. Моделирование процесса коррекции деформации позвоночника аппаратом внешней фиксации. - Казань: ИнфаМед, 2004. -Режим доступа: http://www.infamed.com/pub/a058.html

4. Алатов Д. В. Получение зависимости между изменениями формы искривлённого позвоночника и действием на него изгибающего момента // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. - Вып. 6. - Курган, 2004.- С. 97 - 98.

5. Коррекция деформаций позвоночника в условиях использования аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами / А/ Т. Худяев, П. И. Коваленко, Ю. А. Муштаева, Д. В. Алатов // Морфофункциональные аспекты регенерации и адаптационной дифференцировки структурных компонентов опорно-двигательного аппарата в условиях механических воздействий: Материалы международной научно-практической конференции. - Курган 2004. - С. 321 - 322.

6. Муштаева Ю. А., Алатов Д. В. Анализ внутренних силовых параметров кинематической системы "аппарат наружной фиксации - позвоночник" // Гений ортопедии. - 2004. - №3. - С. 34 - 35.

7. Оптимизация процесса коррекции сколиотической деформации позвоночника человека аппаратом внешней фиксации с упругими связями: Монография / В. И. Шевцов, В.В. Пивень, А. Т. Худяев и др. -Курган, 2004. -96 с.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ с УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ НА ПРИМЕРЕАППАРАТА ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА

ЧЕЛОВЕКА

Подписано к печати ¿9. Ю, Формат 60x84 1/16 Заказ № Щ&

Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз.

Бумага тип. №1 Уч.-изд. л. 1,0 Бесплатно

Издательство Курганского государственного университета

640669, г. Курган, ул. Гоголя 25.

Курганский государственный университет, ризограф.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ КОРРЕКЦИИ

ДЕФОРМАЦИЙ ПОЗВОНОЧНИКА.

1.1. Геометрические параметры сколиотических деформаций.

1.2. Классификация устройств фиксации позвоночника.

1.3. Классификация деталей аппаратов наружной фиксации позвоночника.

1.4. Обоснование моделирования процесса коррекции позвоночника аппаратом внешней фиксации.

1.5. Анализ теоретических методов исследования статически неопределимых конструкций.

1.6. Выводы и задачи исследований.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО

ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ "АППАРАТ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ - ПОЗВОНОЧНИК".

2.1. Обоснование структуры аппарата внешней фиксации с упруго-корректИрующими устройствами.

2.2. Математическая модель процесса изменения пространственного положения системы с ограниченной скоростью деформации.

2.3. Исследование статически неопределимого узла внешней фиксации элементов позвоночника аппарата с упруго-корректирующими устройствами.

2.4. Обоснование оптимальных геометрических параметров узла внешней фиксации аппарата с упруго-корректирующими устройствами.

2.5. Влияние величины и распределения усилий коррекции на напряжённо-деформированное состояние аппарата с упруго-корректирующими устройствами

2.6. Выводы.

Глава 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ СИСТЕМЫ "АППАРАТ

ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ - ПОЗВОНОЧНИК".

3.1. Методика оценки влияния физико-механических свойств мягких тканей на напряжённо-деформированное состояние деталей аппарата внешней фиксации позвоночника.

3.2. Методика определения усилия, возникающего в сечениях позвоночника при максимальной величине деформации, от его геометрических параметров.

3.3. Зависимость распределённой нагрузки от массы надстоящих сегментов тела в процессе расчёта момента в сечении позвоночника.

3.4. Количественная оценка величины деформации в процессе коррекции позвоночника аппаратами внешней фиксации.

3.5. Контроль усилия коррекции в системе "аппарат внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами -позвоночник".

3.6. Контроль осевого усилия в упруго-корректирующих устройствах аппарата внешней фиксации системой СКУ-3.

3.7. Выводы.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

КОРРЕКЦИИ ДЕФОРМАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА АППАРАТОМ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ С УПРУГО-КОРРЕКТИРУЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ.

4.1. Определение параметров процесса коррекции сколиотической деформации позвоночника аппаратом внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами.

4.2. Регрессионный анализ основных параметров процесса коррекции деформации аппаратом внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами.

4.3. Оптимизация величины усилий коррекции деформации позвоночника с целью сокращения времени изменения пространственного положения структуры аппарата.

4.4. Результаты экспериментальных исследований распределения усилий, обеспечиваемых упруго-корректирующими устройствами аппарата внешней фиксации, при помощи системы контроля осевого усилия СКУ -3.

4.5. Выводы.

Глава 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АППАРАТОВ ВНЕШНЕЙ

ФИКСАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА, ОСНАЩЁННЫХ РЕЗЬБОВЫМИ

РЕГУЛИРОВОЧНЫМИ СТЕРЖНЯМИ, И АППАРАТОВ С

УПРУГО-КОРРЕКТИРУЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ.

5.1. Анализ параметров коррекции аппаратами, оснащёнными резьбовыми регулировочными стержнями.

5.2. Моделирование процессов коррекции деформации позвоночника аппаратом на основе резьбовых регулировочных стержней и аппаратом с упруго-корректирующими устройствами.

5.3. Сравнение эффективности использования конструкций аппарата, оснащённого резьбовыми регулировочными стержнями, и аппарата с упруго-корректирующими устройствами.

5.4. Экономическая эффективность внедрения аппарата внешней фиксации с унруго-корректирующими устройствами.

В современном мире на фоне технического прогресса уменьшение двигательной активности детей и подростков ведёт к росту числа заболеваний, связанных с деформацией позвоночника. Наиболее распространённой патологией у детей и подростков является искривление позвоночника в плоскости спины - сколиоз.

Поэтому в ряде причин нетрудоспособности, а не редко и инвалидности, среди молодёжи деформации позвоночника занимают одно из первых мест. Это обусловлено, с одной стороны, большой продолжительностью периода коррекции деформированного позвоночника, а с другой, - частыми неудовлетворительными исходами при использовании традиционных методов.

Приведенные обстоятельства обусловили необходимость применения технических средств воздействия на позвоночник [8, 12, 14, 54, 57]. Значительная доля таких устройств была разработана без учёта напряжённо-деформированного состояния конструкций [55].

Для того чтобы повысить эффективность механического воздействия, необходимо выявить закономерности взаимодействия деталей технических средств, применяемых для фиксации позвоночника, обнаружить наиболее нагруженные элементы конструкций, определить оптимальные усилия, обеспечиваемые техническим средством.

Наиболее перспективным направлением в области коррекции позвоночника является развитие устройств внешней фиксации. Такие технические средства характеризуются наличием большого количества деталей, жёстко связанных в замкнутой статически неопределимой системе "аппарат -позвоночник". Это обстоятельство значительно затрудняет выяснение зависимости между действующими в системе аппарат-позвоночник силами и напряжениями, возникающими в деталях аппарата, не позволяет гарантировать надёжность аппарата в период лечения, а так же повысить эффективность коррекции.

Ресурс напряжённо-деформированного состояния конструкции, обладающей высокой степенью статической неопределимости, аппарата внешней фиксации позвоночника человека не способен обеспечить эффективный процесс коррекции.

Целью работы является повышение эффективности коррекции системы с ограниченной скоростью деформации.

Поставленную цель предполагается достигнуть за счёт введения упруго-корректирующих устройств в пространственную стержневую конструкцию аппарата, что приведёт к снижению степени статической неопределимости стержневой системы аппарата, уменьшит напряжения в опасных сечениях деталей и позволит повысить эффективность процесса коррекции.

На защиту выносится:

- математическая модель процесса коррекции системы с ограниченной скоростью деформации;

- структура аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами;

- методика количественной оценки величины деформации, позволяющая учитывать распределение внешней нагрузки;

- полученные на основании исследований закономерности распределения усилий в упруго-корректирующих устройствах, управляющих напряжённо-деформированным состоянием системы аппарата;

- результаты оптимизации усилий коррекции, позволяющие сократить время исправления деформации.

Научная новизна работы.

На основе математического моделирования напряжённо-деформированного состояния деталей аппарата с оценкой влияния реакций внешних связей произведена оптимизация усилий коррекции, позволяющая повысить эффективность использования устройств внешней фиксации.

Выполнена качественная оценка эффективности процессов коррекции, обеспечиваемых различными конструкциями аппаратов внешней фиксации позвоночника, на основе количественной оценки величины деформации.

Установлено влияние реакций внешних связей системы с ограниченной скоростью деформации на напряжённо-деформированное состояние деталей аппарата внешней фиксации.

Теоретическая значимость работы.

Результаты диссертационного исследования могут найти применение в учебном процессе на кафедрах деталей машин, теоретической механики и сопротивления материалов, биомеханики, в научных исследованиях по разработке напряжённо-деформированного состояния конструкций аппаратов внешней фиксации позвоночника.

Практическая значимость работы заключается в следующем: с учётом геометрии деформации проведена оптимизация параметров напряжённо-деформированного состояния системы "аппарат внешней фиксации -позвоночник", сокращающая период коррекции с одновременным сохранением стабильной фиксации; предложены способы контроля усилия коррекции и величины деформации позвоночника, позволяющие производить оценку эффективности процесса коррекции; разработанная конструкция аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами апробирована и внедрена на базе отделения нейрохирургии Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» (г. Курган).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Для повышения эффективности процесса коррекции необходима разработка пространственного стержневого аппарата внешней фиксации, оснащённого регулируемыми упруго-корректирующими устройствами.

2. В результате анализа напряжённо-деформированного состояния деталей статически неопределимого блока фиксации получены оптимальные значения геометрических параметров управляющей скобы и усилий коррекции, позволяющие снизить напряжение в опасных сечениях элементов аппарата в среднем на 30 %.

3. При коррекции системы с ограниченной скоростью деформации, нечётным количеством дуг искривления и высокой степенью кривизны её оси возникают значительные реакции внешних связей, существенно влияющие на напряжённо-деформированное состояние деталей упруго-корректирующего аппарата.

4. Разработана методика количественной оценки величины деформации позвоночника, позволяющая при анализе напряжённо-деформированного состояния конструкции аппарата учитывать распределение внешней нагрузки.

5. На основании исследования напряжённо-деформированного состояния системы с ограниченной скоростью деформации получены функциональные зависимости максимального напряжения от величины результирующих силовых факторов и величины деформации от результирующих силовых факторов, являющиеся граничными условиями при оптимизации математической модели процесса коррекции.

6. На основании установленной целевой функции зависимости времени коррекции от значения результирующих силовых факторов с учётом величины искривления произведена оптимизация обеспечиваемого усилия, способная сократить время коррекции деформации на 26 %.

7. Фактический экономический эффект от внедрения одного комплекта аппарата внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами составляет 6591 руб. 230 у. е.).

1. Алатов, Д. В. Анализ конструктивных особенностей аппарата внешней фиксации позвоночника / Д. В. Алатов // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета -Курган, 2002. Вып. 4. - С. 78 - 79.

2. Алатов, Д. В. Классификация устройств фиксации позвоночника / Д. В. Алатов // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета Курган, 2003. - Вып. 5. -С. 41 -44.

3. Алексеев, Г. А. Расчёт статически неопределимых стержневых систем при растяжении сжатии / Г. А. Алексеев, А. А. Бирфельд. Ярославль: Издательство Ярославский политехнический институт, 1978. - 65 с.

4. Асадулаев, М. М. Биомеханический анализ некоторых оперативных вмешательств при сколиозе / М. М. Асадулаев // Ортопедия, травматология. 1984. - №3. - С. 30 - 33.

5. Бахвалов, Н. С. Численные методы / Н. С. Бахвалов. М.: Издательство «Наука», 1973.-631 с.

6. Беляев, Н. М. Сопротивление материалов / Н. М. Беляев. М.: «Наука», 1959.-308 с.

7. Биомеханическое обоснование и первое клиническое применение аппарата внешней фиксации у больных с переломами позвоночника / Д.И. Глазырин, А. М. Лавруков, С. М. Кутепов и др. // Травматол. и ортопед. России. 1994. - №3. - С. 30 - 34.

8. Биргер, И. А. Расчёт на прочность деталей машин / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. М.: Издательство «Машиностроение», 1979. - С.36.59.

9. Биргер, И. А. Сопротивление материалов / И. А. Биргер, Р. Р. Мавлютов. М.: «Наука», 1986. - С. 166 - 167.

10. П.Бранков, Г. Основы биомеханики / Г. Бранков/ Пер. с англ. М.: «Мир», 1981.-254 с.

11. Валеев, Е. К. Лечение больных с повреждением позвоночника и спинного мозга аппаратом наружной скелетной фиксации / Е. К. Валеев, К. И. Тимершин // Ассоциация травматологов и ортопедов РФ: Сб. науч. тр. -Самара, 1994. С. 126 - 127.

12. Вайнберг, Д. В. Расчёт пространственных рам / Д. В. Вайнберг, В. Г. Чудновский. Киев: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1964. - 308 с.

13. Ветрилэ, С. Т. Оперативное лечение тяжелых форм сколиоза с применением металлоконструкции / С. Т. Ветрилэ, А. М. Черкашов, В. В. Швец // Актуальные вопросы детской травматологии и ортопедии. СПб., 1993. - С. 70-71.

14. Власов, В. 3. Тонкостенные упругие стержни / В. 3. Власов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. -568 с.

15. Воскресенский, Б. В. Справочник экономиста-машиностроителя / Б. В. Воскресенский, А. С. Паламчук. М.: «Машиностроение», 1977. - 304 с.

16. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие. / Под ред. А. А. Амосова. М.: Высш. шк., 1994. - 544 с.

17. Галлагер, Р. Метод конечных элементов / Р. Галлагер/ Пер. с англ. В. М. Картвелишвили; Под ред. Н. В. Баничука. М. Мир, 1984. - 428 е., ил.

18. Глазунов С. Г. Конструктивные титановые сплавы / С. Г. Глазунов, В. Н. Моисеев. М.: «Наука», 1974. - 326 с.

19. Глушков, Г. С. Инженерные методы расчетов на прочность и жесткость / Г. С. Глушков. М.: Машиностроение, 1971. - С. 59-83.

20. Голубев, Г. Ш. Компьютерное управление аппаратом Илизарова в клинических условиях / Г. Ш. Голубев. Ростов-на-Дону: Издательство СКНЦВШ, 1997.-240 с.

21. Гольдштейн, Ю. Б. Вариационные задачи статики оптимальных стержневых систем / Ю. Б. Гольдштейн, М. А. Соломещ. Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1980. - 208 с.

22. Грунтовский, Г. X. Экспериментальное исследование систем наружной транспедикулярной стабилизации и управляемой коррекции позвоночника / Г. X. Грунтовский, Н. С. Клепач, С. Р. Михайлов // Ортопедия, травматология. 1993. -№1.-С. 8-13.

23. Грунтовский, Г. X. Наружная скелетная фиксация позвоночника на основе стержней / Г. X. Грунтовский, Н. С. Клепач, В. А. Филиппенко // Патология позвоночника: Сб. науч. тр. Л.: ВНИИТО, 1992. - С. 132 - 134.

24. Дарков, А. В. Сопротивление материалов / А. В. Дарков, Г. С. Шпиро. -М.: Высшая школа, 1989. 623 с.

25. Дарков, А. В. Статически неопределимые системы / А. В. Дарков, А. А. Петропавловский. М.: Издательство «Советская наука», 1965. - 42 с.

26. Детали и механизмы металлорежущих станков / Под ред. Д. Н. Решетова. Т. 2. - М. «Машиностроение», 1972. - 520 с.

27. Дмитриев, В. А. Детали машин / В. А. Дмитриев. Ленинград: Издательство «Судостроение», 1970. - 792 с.

28. Дьяконов, В. Г. Mathcad 2001: Учебное пособие / В. Г. Дьяконов. -Санкт-Петербург, 2001. 586 с.

29. Дыховичный, А. А. Статически неопределимые железобетонные конструкции / А. А. Дыховичный. Киев: Издательство «Бущвельник», 1978.- 108 с.

30. Елизаров, В. Г. Задняя стабилизация титановыми пластинами при осложненных повреждениях позвоночника / В. Г. Елизаров, И. В. Буслов, О. Р. Герасимов // Ортопедия, травматология. 1990. - №8. - С. 9 - 12.

31. Ефимов, А. И. К вопросу о методике расчёта сколеотически искривлённого позвоночника / А. И. Ефимов, Г. Г. Вышеславцев // Биомеханика: Труды Рижского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии РИГА, 1975. - С. 262 - 268.

32. Зарецков, В. В. К вопросу об использовании пружинных дистракторов-корректоров в хирургии деформаций позвоночника / В. В. Зарецков // Проблемы хирургии позвоночника и спинного мозга: Тез. Всерос. науч.-практ. конф. Новосибирск, 1996. - С. 80 - 81.

33. Иванов, В. И. Конструкции из титановых сплавов в практике ортопедии и травматологии / В. И. Иванов, В. В. Волкова // Ортопедия, травматология. 1976. - №3. - С. 71 - 76.

34. Иванов, М. Н. Детали машин / М. Н. Иванов. М.: Высшая школа, 1991. - 490 с.

35. Исследование напряженно-деформированного состояния деталей аппарата внешней фиксации позвоночника при жестком и шарнирном соединении деталей / В. И. Шевцов, В. В. Пивень, Ю. А. Муштаева и др. // Гений ортопедии. 2001. - №3. - С. 47 - 49.

36. Исследование прочности деталей машин при помощи тензодатчиков сопротивления / И. А. Козлов, В. Г. Баженов, В. В. Матвеев, В. М. Лещенко. Киев: Техника, 1967. - 203 с.

37. Кислов, А. И. Биомеханические принципы хиррургической коррекции сколиоза / А. И. Кислов // Всероссийская конференция по биомеханике: Сб. науч. тр. Нижний Новгород, 1994. - Т. 1. - 64 с.

38. Коваленко, А. Расчёт рам методом распределения моментов / А. Коваленко. М.: Госстройиздат, 1960. - 92 с.

39. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Издательство «Наука», 1970. - 720 с.

40. Кудзис, А. П. Железобетонные и каменные конструкции: В 2 т. / А. П. Кудзис. М.: «Высшая школа», 1989. - Т. 1. - 264 с.

41. Любошиц, М. И. Справочник по сопротивлению материалов / М. И. Любошиц, Г. М. Ицкович. Минск: «Вышейш. школа», 1969. - 464 с.

42. Мархашов, А. М. Площадь тел шейных, грудных и поясничных позвонков / А. М. Мархашов, И. А. Меньщикова, Ю. А. Муштаева // Новые технологии в медицине: Тез. науч.-практ. конф.: В 2. ч. Курган, 2000.-С. 189.

43. Мудров, А. Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль / А. Е. Мудров. Томск: МП «Раско», 1992. - 270 с.

44. Определение монтажных напряжений в аппарате внешней фиксации позвоночника / В. И. Шевцов, В. В. Пивень, Ю. А. Муштаева и др. // Гений ортопедии. 2001. - №3. - С. 125 - 126.

45. Основные механические характеристики фиксаторов позвоночника / А. И. Васюков, А. М. Ходов, В. С. Лукьянов и др. // Ортопед, травматол. -1975. -№5. С. 71 -73.

46. Перри, К. К. Основы тензометрирования / К. К. Перри, Г. Р. Лиссер. М.: Издательство иностранной литературы, 1957. - 324 с.

47. Петров, Ю. П. Теоретическое обоснование устройств для остеосинтеза, основанных на применении стержней / Ю. П. Петров, О. К. Иванов, Б. А.

48. Осипов // Современные проблемы биомеханики. 1988. - Вып.5. - С. 94 -104.

49. Полак, Э. Численные методы оптимизации / Э. Полак; Перевод с английского Ф. И. Ерешко. М.: Издательство «МИР», 1974. - 376 с.

50. Практика тензометрирования: Метод, рекомендации / Сост.: О. П. Ягодов, Б. Ф. Соколов. Челябинск, 1972. - 83 с.

51. Проблемы прочности в биомеханике / И. Ф. Образцов, И. С. Адамович, А. С. Барер и др. -М.: Высш. шк., 1988. 311 с.

52. Применение аппарата наружной фиксации при лечении повреждений и заболеваний позвоночника и спинного мозга / В. И. Шевцов, А. Т. Худяев, П. И. Коваленко и др. // Тез. докл. I съезда нейрохирургов России. Екатеринбург, 1995. - С. 320.

53. Пыжев, С. В. Изобретения в медицине / С. В. Пыжев, В. М. Ионас. М.: «Медицина», 1984. - 111 с.

54. Рабинович, И. М. Основы строительной механики стержневых систем / И. М. Рабинович. М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1956. - 457 с.

55. Райе, Р. Э. Коррекция деформаций позвоночника с помощью инструментария / Р. Э. Райе // Проблемы хирургии позвоночника и спинного мозга: Тез. Всерос. науч.- практ. конф. Новосибирск, 1996. - С. 89 - 90.

56. Ржаницин, А. Р. Строительная механика / А. Р. Ржаницин. М.: Высшая школа, 1982,- 400 с.

57. Садов, Б. В. Расчёт прочности нормальных сечений изгибаемых элементов / Б. В. Садов // Исследование элементов строительных конструкций: Сб. науч. тр. М., 1980. С. 42 - 52.

58. Светлицкий, В. А. Механика стержней: В 2 ч. / В. А. Светлицкий. М.: Высшая школа, 1987. - 1 ч.- 320 с.

59. Сиваш, К. М. Реакция кости на трансосальное введение шлифованных и нешлифованных штифтов из стали и различных сплавов титана / К. М.

60. Сиваш, А. М. Берман, В. В. Волкова // Ортопедия, травматология. 1978. -№5.-С. 37-39.

61. Сиваш, К. М. Титановые сплавы для костной хирургии / К. М. Сиваш, В. В. Волкова, А. Т. Тарарак // Ортопедия, травматология. 1975. - №7. - С. 71 -73.

62. Скалозуб, В. В. Процедуры многокритериальной оптимизации в задачах с совокупно-противоречивыми критериями / В. В. Скалозуб // Алгоритмизация решения задач прочности и оптимального проектирования конструкций: Сб. науч. тр. Киев., 1991. С. 53 - 57.

63. Снитко, И. К. Практические методы расчёта статически неопределимых систем / И. К. Снитко. М.: Стройиздат, 1964. — 219 с.

64. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. В. И. Анурьева. -М: Машиностроение, 1982. - Т. 1. - 736 с.

65. Справочник машиностроителя / Под ред. Н. С. Ачеркана. М.: «МАШГИЗ», 1963. - 618 с.

66. Строительная механика: Расчет стержневых систем на ЭВМ / Г. В. Исаханов, С. Я. Гранат, Г. И. Мельниченко, О. В. Шитов. Киев: Высшая школа, 1990.-230 с.

67. Строительная механика: Стержневые системы / А. Ф. Смирнов, А. В. Александров, Б. Я. Лащеников, Н. Н. Шапошников. М.: Стройиздат, 1981. - 512 с.

68. Теоретическое обоснование принципов управления пространственным положением позвонков аппаратом внешней фиксации / В. И. Шевцов, П. И. Коваленко, А. Т. Худяев, Э. В. Бурлаков // Гений ортопедии. 2000. -№4. - С. 5 - 8.

69. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов / В. И. Феодосьев. М.: «Наука», 1986.-512 с.

70. Фиксатор "Стяжка" в комплексе функционального лечения компрессионных переломов позвоночника: Метод, рекомендации / НИИТО; Сост.: Я. Л. Цивьян, Э. А. Рамих. Новосибирск, 1965. - 32 с.

71. Хохлов, А. В. Сравнительный биомеханический анализ биоинертных и биоактивных покрытий титановых имплантатов / А. В. Хохлов // Гений ортопедии. 2001. - №2. - С. 162 - 163.

72. Цейтлин, А. И. Прикладные методы решения краевых задач строительной механики / А. И. Цейтлин. М.: Стройиздат, 1984. - 334 с.

73. Чаклин, В. Д. Проблема сколиоза / В. Д. Чаклин // Ортопедия, травматология. 1972. - №6. - С. 3 - 10.

74. Шевцов, В. И. Аппарат Илизарова. Биомеханика / В. И. Шевцов, В. А. Немков, J1. В. Скляр. Курган: Периодика, 1995. - 165 с.

75. Шевцов, В.И. Распределение напряжений между опасными сечениями П-образного элемента аппарата внешней фиксации позвоночника / В.И. Шевцов В. В. Пивень, Ю. А. Муштаева // Гений ортопедии. 2001. - №3. -С. 126- 127.

76. Диплом № 355 СССР. Общебиологическое свойство тканей отвечать на дозированное растяжение ростом и регенерацией (эффект Илизарова) / Г. А. Илизаров (СССР). № ОТ. - 11271; Заявлено 25.12.85; Опубл. 23.04.89; Бюл. № 15. - С. 3. Приоритет: 24.11.70.

77. A.c. 1009443 СССР, МКИ3 А 61 В 17/00. Фиксатор позвоночника / Н. И. Хвисюк, Н. А. Корж и Е. М. Маковоз (СССР). № 3320266/28-13; Заявлено 06.05.81; Опубл. 07.04.83. Бюл №13.

78. A.c. 1044278 СССР, МКИ3 А 61 В 17/18. Фиксатор позвоночника / А. В. Придаткевич и И. А. Придаткевич (СССР). № 3435234/28-13; Заявлено 07.05.82; Опубл. 30.09.83. Бюл. № 36.

79. A.c. 1175464 СССР, МКИ3 А 61 В 17/60. Фиксатор позвоночника / Н. И. Хвисюк, А. С. Чикунов и Н. А. Корж (СССР). № 3712071/28-14; Заявлено 19.03.84; Опубл. 30.08.85. Бюл. №32.

80. A.c. 1228843 СССР, МКИ4 А 61 В 17/60. Дистрактор для позвоночника / П. Я. Фищенкоко, Б. П. Захаров, Н. П. Пилипенко, Н. И. Гончаров, А. Д. Корольков, А. В. Ильин (СССР). № 3482146/28-14; Заявл. 13.08.82; 0публ.07.05.86. Бюл. №17.

81. A.c. 1237194 СССР, МКИ4 А 61 В 17/60. Устройство для лечения позвоночника / Б. И. Вызов, Я. Б. Бызов (СССР). № 3797104/28-14; Заявл. 03.10.84; Опубл. 15.06.86. Бюл. №22.

82. A.c. 1448432 СССР, МКИ3 А 61 В 17/60. Аппарат для лечения повреждений и заболеваний позвоночника / Г. А. Илизаров, А. М. Мархашов (СССР). № 3854923/28-14; Заявлено 06.02.85; ДСП.

83. A.c. 14826 РФ, МКИ7 А 61 В 17/00 Стержень-шуруп / В. В. Пивень, А. Т. Худяев, Ю. А. Муштаева (РФ). №2000102176/20; Заявл. 26.01.2000; Опубл. 10.09.2000. Бюл.№25.

84. A.c. 1516105 СССР, МКИ4 А 61 В 17/60. Фиксатор позвоночника / Н. С. Клепач (СССР). № 4307934/28-14; Заявл. 04.08.87; Опубл. 23.10.89. Бюл. №39.

85. A.c. 1517955 СССР, МКИ4 А 61 В 17/60. Устройство для лечения позвоночника / Б. И. Бызов, Я. Б. Бызов, В. А. Филиппов, В. Н. Лавров (СССР). № 4377464/28-14; Заявл. 11.02.88; Опубл. 30.10.89. Бюл. №40.

86. A.c. 1532015 СССР, МКИ3 А 61 В 17/60. Фиксатор позвоночника / И. С. Клепач (СССР). № 4310468/28-14; Заявлено 29.09.87; Опубл. 30.12.89. Бюл. №48.

87. A.c. 1537237 СССР, МКИ3 А 61 В 17/60. Устройство для лечения позвоночника / Б. И. Бызов и Я. Б. Бызов (СССР). № 4214288/28-14; Заявлено 05.02.87; Опубл. 23.01.90. Бюл. №3.

88. A.c. 1627157 СССР, МКИ5 А 61 В 17/60. Устройство для коррекции позвоночника / П. Я. Фищенко, Н. И. Гончаров, Н. П. Пилипенко, А. Д. Корольков, Г. П. Мишин (СССР). № 3951755/14; Заявл. 22.07.85; Опубл. 15.02.91. Бюл.6.

89. A.c. 1690732 СССР, МКИ5 А 61 В 17/60 Устройство для лечения сколиоза / И. А. Норкин, В. Ф. Потехин (СССР). № 4382925/14; Заявл. 23.02.88; Опубл. 15.11.91. Бюл. №42.

90. A.c. 16991 РФ, МКИ7 А 61 В 17/66. Устройство для наружной траспедикулярной фиксации / В. И. Шевцов, М. Д. Соболев, В. И.

91. Колесников, Ю. А. Муштаева, А. Т. Худяев, П. И. Коваленко (РФ). -№2000118604/20; Заявл. 13.07.2000; Опубл. 10.03.2001. Бюл.№7.

92. A.c. 1711860 СССР, МКИ5 А 61 В 17/60. Устройство для лечения переломов позвонков / Г. А. Илизаров, А. М. Мархашов (СССР). Заявл. 29.06.87; Опубл. 15.02.92. Бюл. №6.

93. A.c. 1715338 СССР, МКИ5 А 61 В 17/60. Фиксатор позвоночника / А. В. Проценко, А. С. Чикунов, Н. И. Хвисюк, M. М. Костицкий, Б. И. Кушимов (СССР). Заявл. 28.11.88; Опубл. 29.02.92. Бюл. №8.

94. A.c. 1781872 СССР, МКИ5 А 61 В 17/18. Устройство для лечения искривлений позвоночника / Г. А. Илизаров, А. М. Мархашов (СССР). -№ 4859479/14; Заявлено 05.01.88; ДСП.

95. A.c. 644473 СССР, МКИ3 А 61 В 17/18. Устройство для фиксации позвоночника / А. И. Блискунов (СССР). № 2443636/28-13; Заявлено18.01.77; Опубл. 30.01.79. Бюл. №4.

96. Пат. 2066140 РФ, МКИ6 А 61 В 17/56, 17/70. Способ лечения спондилолистеза и устройство для его осуществления / В. И. Шевцов, А. М. Мархашов, А. Т.Худяев, П. И. Коваленко, В. В. Самылов (РФ). -№93029155/14; Заявл.24.05.93; Опубл. 10.19.96. Бюл. №25.

97. Пат. 2093901 РФ, МКИ6 О 09 В 17/56, А 61 В 17/00. Способ моделирования закрытого введения фиксаторов в тело позвонка / В. И. Шевцов (РФ). № 93005463/14; Заявл. 01.02.93; 0публ.20.10.97. Бюл.29.

98. Пат. 2118133 РФ, МКИ6 А 61 В 17/66. Компрессионно-дистракционный аппарат / В. И. Шевцов, А. М. Мархашов (РФ). № 94045434/14; Заявл. 27.12.94, Опубл. 27.08.98. Бюл. 24.

99. Пат. 2128021 РФ, МКИ6 А 61 В 17/66, 17/70. Корригирующее устройство для позвоночного столба / В. И. Шевцов, А. Т. Худяев, П. И. Коваленко (РФ). -№ 97101617/14; Заявл. 31.01.97; Опубл. 27.03.99. Бюл.9.

100. Amon К. Wirbelkoфeraufrichtung mit Fixateur-inteme-Vermeidung von Fehlplaziemngen des Knochenmaterials bei der transpedikulaeren Spongiosaplastik // Akt. Traumatol. 1990. - Bd.20. - H.2. - P.62-63.

101. Biomechanical comparison of seven internal fixation devices for the lumbosacral junction / D.W. Guyer, H.A. Yuan, F.W. Werner et al. // Spine. -1987. Vol.12. - >6. - P.569-573.

102. Biomechanical evaluation of spine fixation devices: II. Stability provided by eight internal fixation devices / M.M. Panjabi, K. Abumi, J. Duranceau, JJ. Crisco // Spine. 1988. - Vol.13. - P.I 135-1140.

103. Biomechanical modeling of instrumentation for the scoliotic spine using flexible elements: a feasibility study / Poulin F., Aubin C.E., Stokes LA., Gardner-Morse M., Labelle H. // Ann Chir. 1998. - Vol.52. - '8. - P.761-767.

104. Biomechanical studies on two anterior thoracolumbar implants in cadaveric spines / Hitchon P.W., Goel V.K., Rogge T., Grosland N.M., Torner J. // Spine. 1999. - Vol.24. - !3. - P.213-218.

105. Deformity after thoracolumbar fractures and fractures dislocations treated by Harrington's instrumentation / M. Karjalainen, 0. Nelimarkka, P. Jussila et al. // Acta Orthop. Scand. 1988. - Vol.59. - - Suppl.227. - P.89.

106. Der Fixateur externe als definitive Behandlungsmethode fur instabile thorakolumbale Wirbelbruche unter Notfallbedingungen. Technische Modifikation und klinische Erfahrungen / W. Knopt, N. Paech, R. Klotzer et al. //Beitr. Orthop. 1989. - S.96-103.

107. Disk W. The "fixateur interne" as a versatile implant for spine surgery // Spine. 1987. - Vol.12. -19. - P.882-900.

108. Guglielmino E., La Rosa G., Russo T.C. Biomechanical analysis of the Cotrel-Dubousset spine internal fixator in different load conditions // Biomed Mater Eng. 1993. - Vol.3. - 4. - P.33-42.

109. Harrington instrumentation as a method of fixation in unstable thoracolumbar spinal fractures / B. Kerboul, S. Lescout, B. Bene et al. // Acta Ortopaed. belg.- 1986. Vol.12. -16. - P.792-805.

110. Harrington P.R. Treament of Scoliosis J. Bone a. J. Surg. 1962. 44-A, 4; P.591-610.

111. Kluger P., Gemer H.I. Das mechanische Prinzip des Fixateur externe zur dorsalen Stabilisiemung der Bmst-und Lendenwirbelsaule // Unfallchir. 1986. -Bd. \2.-l2.A.6%-79.

112. L'instrumentation de Cotrel-Dubousset dans Ie traitement des fractures de la chamiere dorso-lombaire et du rachis lombaire / A. Blamoutier, M. Milaire, C. De Loubresse et al. // Rev. Chir. Orthop. 1992. - Vol.78. - '8. -P.529-535.

113. Mechanical stability of the pedicle screw fixation systems for the lumbar spine / M. Jamagata, H. Kitaxara, S. Minami et al. // Spine. 1992. - Vol.17. -J\o39.-P. 51-55.

114. Mobride G.G. Cotrel-Dubousset rods in surgical stabilization of spinal fractures // Spine. 1993. - V. 18. -14. - P. 466 - 473.

115. Nasca R.J., Littlefield P.D. Knodt rod instrumentation in lumbosacral arthrodesis//Spine. 1990. -Vol.15. - 42. - P. 356 - 360.

116. Rapoff A.J., O'Brien T.J., Zdeblick T.A. Biomechanical comparison of plates and rods in the unstable thoracic spine // Spinal Disord. 1999. - Vol.12. - JSo2.-P.115-119.

117. Stabilization of the lower thoracic and lumbar spine with the internal spinal skeletal fixation system. Indications, techniques and first results of treatment / M. Aebi, C. Etter, T. Keni, J. Thalgott // Spine. 1987. - Vol.12 -16. -P.544-551.

118. Static and cyclical biomechanical analysis of pedicle screw spinal constructs / Cunningham B.W., Setter J.C, Shono Y, McAfee P.C. // Spine. -1993. Vol.18.-42.- P.1677-1988.

119. Treatment of lower cervical spine injuries C3-7 /R. Roy-Camille, G. Saillant, C. Laville et al. // Spine. - 1992. - Vol.17. - 40. - P.442-446.

120. Weber B.G., Magerl F. The external fixator AO/ASIF. Threated rod system spine fixator. Chapters 3-7. Berlin-New York-Tokyo: SpringerVerlag, 1985.- P.78-81.