Универсальное устройство для морфометрии головы

Полезная модель относится к медицине, в частности к анатомии, и может быть использована в научных исследованиях для измерения морфометрических параметров анатомических препаратов с целью изучения макромикроскопического строения головы. Устройство предлагается в качестве полезной модели.
Научное анатомическое исследование биологического материала включает получение комплекса качественных и количественных характеристик исследуемого анатомического объекта. Количественные методы как более объективные и точные, чем качественные, базируются на данных регистрирующей аппаратуры, полностью исключающей субъективизм исследователя. Создание измерительного устройства, адаптированного к изучению изолированных анатомических объектов и обладающего возможностями получения широкого комплекса морфометрических характеристик с графической фиксацией полученных данных, представляется актуальным для повышения эффективности анатомических исследований.
Уровень техники.
Конструкция имеющихся в эксплуатации устройств, для морфометрии, проста и известна. Наибольшие сложности представляют конструкции устройств для морфометрических исследований структур головы.
Из существующего уровня техники известно устройство для измерения параметров лица в стоматологической практике (SU 1276337А1, авт. Переверзев В.А.), опубл. 15.12.1986 г.). Устройство состоит из держателя, выполненного в виде рамы с подвижными планками. На держателе установлены направляющие, снабженные винтовой нарезкой и связанные с механизмом перемещения, выполненным в виде валов. Валы снабжены измерительной лентой. Держатель снабжен шарнирами, кольцом и фиксатором, обеспечивающим установку устройства в требуемое положение относительно измеряемого элемента на лице человека. Недостатком данного технического решения является ограниченность спектра измеряемых параметров головы, т.е. возможно измерение только параметров лица в двух плоскостях.
Также известно устройство для измерения параметров лица (SU 1560096 А1, опубл. 30.04.1990 г., автор: Довбенко А.И.), предназначенное для определения конституционального типа строения лица путем одновременного измерения требуемых линейных и угловых параметров строения лица. Устройство содержит держатель, устанавливаемый в области волосистой части головы, шарнирное соединение, устанавливаемое на скуловой дуге в области передних участков трагусов и планки, которые располагают в височных областях. Отсчет требуемых параметров лица одновременно снимается по линейным и угломерным шкалам. Недостатком данного технического решения является ограниченность спектра измеряемых параметров головы, т.е. возможно измерение только двух фиксированных параметров лица, а также повышенная вероятность смещений и перекосов в процессе измерения из-за расположения фиксаторов в одной плоскости.
Известно устройство для измерения параметров черепа (№ SU 381340, опубл. Авторы: Николаев В.А., Шоломянцев-Терский О.С. 1973 г.) для определения углов элементов черепа, лежащих в плоскости симметрии относительно франкфуртской горизонтали, устройство выполнено в виде четырех звеньев, образующих прямоугольную рамку, несущую один подвижный и два неподвижных фиксатора, и измерительной подвижной стойки с мерным сектором, снабженной сменными контакторами. Недостатком данного технического решения является ограниченность спектра измеряемых параметров головы, т.е. возможно измерение только угловых параметров внутреннего основания черепа, а также повреждаемость измеряемого объекта при его фиксации из-за необходимости для реализации этого внедрения в биоматериал фиксирующих элементов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому (прототип) является стереокраниобазиометр (KU 2362506, авторы: Байрашева Л.Ш., Баратова И.Г., Горбов М.М., Киреева Е.М., Колесников Л.Л., Лаптева О.О., Макеева Е.А., Рахимов А.А., Труфанов И.Н., Харибова Е.А., Цыбулькин А.Г.. 2009 г.). Изобретение относится к измерительным инструментам в области медицины и может быть использовано в анатомии при изучении закономерностей морфогенеза черепа человека. Стереокраниобазиометр состоит из двух П-образных рам, причем функцией нижней рамы является закрепление на объекте, а на боковых направляющих верхней рамы закреплена поперечная штанга с возможностью перемещения по ним и несущая вертикально закрепленный штангенциркуль. П-образные рамы соединены с вертикальными стойками, при этом нижняя рама выполнена в виде направляющих с возможностью перемещения по ним сагиттальных и фронтальных фиксирующих спиц, причем концы спиц, направленные к объекту, заточены в виде фрезы, не менее чем на одной из боковых направляющих верхней рамы размещена линейка, функция которой -определение расстояния от исследуемой точки до фронтальной плоскости (сагиттальных координат), на поперечной штанге также размещена линейка, на которой установлен ползунок, выполненный с возможностью перемещения во фронтальной плоскости и позволяющий определять фронтальную координату изучаемой точки - ее расстояние от срединной плоскости, а штангенциркуль прикреплен к ползунку. Устройство позволяет определить тип черепа, форму предарикулярной части его основания и угол наклона условной горизонтальной плоскости к плоскости франкфуртской горизонтали, также устройство позволяет на одних спицах эффективно удерживать в тканях черепа всю свою конструкцию. Также устройство позволяет проводить измерения как на мацерированных черепах, так и на трупах во время вскрытия, без отделения головы от тела. Недостатком данного технического решения является возможность измерения исследуемой точки объекта только в поперечной плоскости (расстояние от срединной линии объекта), возможно определение расстояния исследуемой точки по глубине залегания от франкфуртской горизонтали при условии положения точки на срединной продольной линии. Устройство является узкоспециализированным, направлено на морфометрию краниометрических показателей внутреннего основания черепа. Имеет место повреждаемость измеряемого объекта при его фиксации из-за внедрения в биоматериал фиксирующих спиц.
Существующие измерительные устройства для морфометрии и исследования топографии анатомических объектов имеют ряд недостатков. Устройства, как правило, узкоспециализированы, направлены на измерение параметров одной анатомической области. Позволяют выполнить измерения в одной или двух стандартных направлениях. Обычно не предназначены для морфометрии изолированных анатомических объектов. Затруднена документация полученных показателей из-за сложности описания исходных точек измерения.
Целью создания полезной модели универсального устройства для морфометрии явилось создание конструкции, позволяющей проводить измерения линейных параметров различных анатомических областей головы в трех задаваемых плоскостях, угловых параметров в горизонтальной плоскости с возможностью фиксации измерений на бумаге с миллиметровой сеткой, подложенной под исследуемый объект.
Новизной предполагаемого авторами устройства для морфометрии головы является универсальность устройства и то, что упрощается система фиксации биологического объекта, реализовано увеличение количества задаваемых плоскостей измерения до трех, а также, графическое документирование контуров объекта, точек измерений и полученных результатов на миллиметровой бумаге.
Существенным отличием является то, что измерения отдельного анатомического объекта проводятся в трех плоскостях (ширина, длина, высота), а также, простота выполнения и документирования измерений.
Технический результат: Предложенное устройство позволяет производить морфометрические измерения различных анатомических областей головы. При этом размеры устройства определяются возможными максимальными размерами исследуемого объекта. Устройство позволяет измерять линейные размеры объекта по длине, ширине, под углом в горизонтальной плоскости, высоту отдельных участков поверхности объекта над предметным столом. Подкладываемая под исследуемый объект бумага с миллиметровой сеткой дает возможность графически фиксировать контуры объекта, нумерацию и расположение исходных точек измерения, а также делать записи с указанием измеряемых параметров между конкретными точками. Графическая фиксация результатов морфометрии позволяет производить в дальнейшем дополнительные измерения на полученном графическом изображении и его количественных данных.
Технический результат достигается тем, что измерение производится между двумя различными точками поверхности анатомического объекта или его контуров, при этом металлический стержень опускается на первую точку, а крестовидная линейка над объектом на квадратной рамке над объектом устанавливается одной из ее сторон по направлению ко второй точке измерения. На линейках измерительной рамки и крестовидной линейки определяются исходные координаты первой точки. Перемещая металлический стержень во вторую точку измерения, определяют ее координаты, по крестовидной линейке определяют величину измеряемого расстояния между точками. Высоту отдельных участков поверхности объекта над предметным столом определяют по вертикальной линейке и положению вертикального металлического стержня устройства. Угловые параметры измеряются с помощью крестовидной линейки и транспортира.
Контуры объекта, координаты и положение точек измерения, их нумерация, количественные результаты измерения записываются на миллиметровой бумаге, подложенной под объект.
Первичная документация измерений представляется на миллиметровой бумаге, где на изображении объекта нанесены по координатам исследуемые точки, что позволяет производить повторные измерения между ними без самого анатомического объекта.
Техническое описание предложенного устройства
Универсальное устройство для морфометрии головы (Фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6), состоящее из предметного стола квадратной формы (1), закрепленными на столе металлическими уголками (4) с горизонтально расположенными винтами (3) для фиксации анатомического объекта, прозрачной плоской квадратной рамкой (14) с линейками и транспортиром (7) на ее сторонах, соединенной со столе на высоте, равной размеру стороны стола, четырьмя винтовыми стержнями (6); при этом измерения морфометрических параметров анатомического объекта проводятся подвижной, снимаемой крестообразной линейкой с транспортиром (7) из центра которых через вертикальный цилиндр (10) с мерной линейкой (12) опускается к анатомическому объекту металлический стержень (11). Размеры устройства определяются возможными максимальными размерами исследуемого объекта. Так, например, биологический объект средней и малой величины (от 20 до 2 см длины) фиксируется на предметном столе (1) размером 25×25 см выполненном из органического стекла толщиной 1 см и имеющем четыре ножки (2) из того же материала, размером 1×2×1 см, фиксированные к нему при помощи водостойкого клея. Фиксация объекта исследования проводится двумя выдвижными стержнями с резьбой (3) длиной 10 см и диаметром 10 мм, которые вставлены в отверстия (5) металлических направляющий (4), и двигающихся при помощи ротации. Металлические направляющие закреплены на предметном столе (1) болтами (6) диаметром 5 мм загнутым концом направляющей 2×2 см на расстоянии 20 см друг от друга. Они имеют дополнительные отверстия (5) с соответствующей резьбой. Металлические направляющие размерами 2×0,3×12 см, имеют 3 отверстия соответствующего диаметра, расположенные на расстоянии 3 см, 6 см, 9 см от предметного стола под выдвижные стержни (3).
Измерения проводятся подвижной, снимаемой крестообразной линейкой с транспортиром (7) размером 3×1×39 см, выполненной из единого куска прозрачного органического стекла, с прочерченными по длине линиями (8) в 1,5 см от края линейки с транспортиром. В центре крестообразной линейки с транспортиром находится отверстие (9) диаметром 10 мм с вставленным в него прозрачным цилиндром (10) из органического стекла, диаметром 10 мм, высотой 5 см. В центре цилиндра (10) имеется отверстие диаметром 2 мм для подвижного металлического стержня (11) и прорезь для прозрачной миллиметровой линейки (12) 1,5×8 см. Объекты (7), (10) и (12) фиксированы между собой при помощи водостойкого клея. Стержень (11) выполнен из металла размером 1,5×25 см с надпиленными насечками (13) на расстоянии 10 мм друг от друга.
Подвижная крестообразная линейка с транспортиром (7) расположена на квадратной измерительной рамке (14), имеющей стороны 1×20×2 см с нанесенной на верхнюю поверхность миллиметровой разметкой. Измерительная рамка фиксируется болтами (6) к четырем металлическим направляющим (15). Металлические направляющие (15) размерами 2×0,3×20 см фиксированы к предметному столу (1) болтами (6) загнутым концом направляющей 2×2 см на расстоянии 20 см друг от друга, и расположены на одной прямой с металлическими направляющими (4) для выдвижных стержней (3), удаленными от них на 7 см. Металлические направляющие (15) имеют три отверстия (16) с резьбой под болты (6) на расстоянии 5 см, 10 см и 18 см от предметного стола (1). Отверстия (16) предназначены для крепления измерительной рамки (14) на разных уровнях.
Универсальное устройство для морфометрии головы, состоящее из предметного стола квадратной формы, металлических уголков с горизонтально расположенными винтами для фиксации анатомического объекта, прозрачной плоской квадратной рамки с линейками на ее сторонах и подвижной крестообразной линейкой с транспортиром с мерной линейкой и металлическим стержнем является единым устройством.
Фиг. 1 - Чертеж полезной модели, вид спереди
Фиг. 2 - Чертеж полезной модели, вид сбоку
Фиг. 3 - Чертеж полезной модели, вид сверху
Фиг. 4 - Чертеж полезной модели, цилиндр с линейкой
Фиг. 5 - Чертеж полезной модели, стержень
Фиг. 6 - Чертеж полезной модели, объемная реконструкция
Осуществление полезной модели (см. Фиг. 7, 8). Биологический объект исследования помещается на предметный стол (1) и фиксируется металлическими стержнями (3) вручную. Измерительная рамка (14) фиксируется над объектом на необходимом для измерения уровне болтами (6). Сверху на рамку укладывается крестообразная линейка с транспортиром (7). В прозрачный цилиндр (10) вставляется стержень (11). Перемещая крестообразную линейку с транспортиром в горизонтальной плоскости и опуская или поднимая стержень (11) фиксируются точки, между которыми проводятся измерения. Измерения снимаются по миллиметровой линейке, нанесенной на измерительную рамку (14). По измерительной рамке (14) измерения проводятся в двух проекциях. Измерение высоты (третья проекция) проводят поднимая или опуская стержень (11). Измерения проводят по смещению надпиленных насечек (13) на стержне (11) относительно линейки (12), фиксированной к прозрачному цилиндру (10). Поскольку крестообразная линейка с транспортиром (7) свободно передвигается относительно измерительной рамки (14), измерения можно проводить в любых частях биологического объекта.
Пример практического использования
Плод мужского пола, 18 недель (Фиг. 7, 8, 9). Перемещая стержень между верхним и нижним краем глазницы получаем высоту глазницы - 13,2 мм (1-3, 5-7), перемещая стержень между медиальным и латеральным краем глазницы получаем ширину глазницы - 13,2 мм (4-2, 8-6), перемещая стержень между латеральными краями глазницы получаем экстраорбитальный размер - 32 мм (4-6), перемещая стержень между медиальными краями глазницы получаем интраорбитальный размер - 7 мм (2-8). Примеры протоколов и фотографии применения приведены на Фиг. 8 -15.
Таким образом, предполагаемое устройство позволяет упростить процедуру морфометрии, расширяет возможности морфометрии (измерения можно проводить в различных частях биологического объекта, поскольку не требует привязки к фиксирующим точкам), дает возможность проводить измерения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Легкость сборки и разборки конструкции позволяет свободно транспортировать данное устройство.
При использовании устройства обеспечиваются следующие положительные эффекты:
в отличие от аналоговых устройств измерения проводятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.
фиксация объекта возможно в любом положении, удобном для морфометрии.
точки, между которыми проводятся измерения, фиксируются металлическим стержнем, что позволяет проводить более точные измерения.
устройство мобильно, что позволяет легко транспортировать и монтировать его в необходимом месте.
Универсальное устройство для морфометрии головы может быть использовано в морфологических лабораториях.
Список литературы
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия: Руководство. -М. Медицина, 1990. - 384 с.
2. Патент SU 1276337 А1 «Устройство для измерения параметров лица» (Автор Переверзев В.А.), 1986.
3. Патент SU 1560096 А1 «Устройство для измерения параметров лица» (Автор: Довбенко А.И., 1990 г),
4. Патент SU 381340 «Устройство для измерения параметров черепа (Авторы: Николаев В.А., Шоломянцев-Терский О.С. 1973 г.)
5. Патент RU 2362506 «Стереокраниобазиометр» (Авторы: Байрашева Л.Ш., Баратова И.Г., Горбов М.М., Киреева Е.М., Колесников Л.Л., Лаптева О.О., Макеева Е.А., Рахимов А.А., Труфанов И.Н., Харибова Е.А., Цыбулькин А.Г..2009 г.).