Аппаратно-программный комплекс для оценки состояния костного регенерата при лечении конечностей с помощью аппарата Илизарова тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат наук Русаков, Сергей Александрович

• Русаков, Сергей Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Русаков, Сергей Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Обзор методов и средств для оценки состояния

костного регенерата

1.1. Описание предметной области

1.2 Выбор наблюдаемого параметра

1.3. Анализ методов и измерительных средств для оценки состояния

костного регенерата

1.4. Постановка задачи

Глава 2. Методика измерения жесткости костного регенерата

2.1 Физико-математическая модель нагружения костного регенерата

2.2 Анализ модели нагружения костного регенерата

2.3 Алгоритм определения жесткости костного регенерата

Глава 3. Синтез аппаратно-программного комплекса (АПК) для определения механических характеристик. Использование метода

3.1 Построение графа структуры АПК

3.2 Оптимизация графа структуры АПК

3.3 Оптимизированная структура АПК

Глава 4. Метрологический анализ аппаратно-программного комплекса для оценки нагрузки на стержни аппарата Илизарова и расчета жесткости костного регенерата

4.1 Измерительное уравнение аппаратно-программного комплекса

4.2 Уравнение полной погрешности аппаратно-программного комплекса

4.3 Анализ уравнения полной погрешности

Глава 5. Экспериментальный анализ

5.1 Описание экспериментальной установки

5.2 Описание эксперимента

5.3 Анализ результатов эксперимента

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратно-программный комплекс для оценки состояния костного регенерата при лечении конечностей с помощью аппарата Илизарова»

Введение

Актуальность исследования. Биологическая костная ткань обладает замечательным свойством (называемым остеогенез) восстановления массива кости при его разрушении (разделении) или даже удлинения первоначального размера любого сегмента конечности, что используется в реконструктивной ортопедии для лечения переломов, исправления деформаций и удлинения конечностей. Соединенные после разрушения части костного сегмента образуют в зоне контакта мягкую прослойку - регенерат, жесткость которого в статическом состоянии изменяется во времени практически от нуля и до уровня жесткости здоровой кости.

Определение состояния костного регенерата в месте повреждения конечности является актуальной проблемой ортопедии, решение которой позволило бы проводить более точную диагностику состояния восстанавливаемой конечности, костного регенерата, что в свою очередь привело бы к сокращению послеоперационного периода и уменьшило количество послеоперационных осложнений.

В существующих на сегодняшний день клинических технологиях проведения операций чрескостного остеосинтеза отсутствует объективный и постоянный контроль за состоянием костного регенерата, все определяется на основе субъективных оценок врача - ортопеда. Это объясняется отсутствием технических средств, позволяющих осуществлять такой непрерывный контроль. В результате не редки случаи разрыва костного регенерата при запоздалой дистракции (растяжении костных фрагментов), формирование неполноценного дистракционного костного регенерата при слишком ранней дистракции и различные осложнения при затягивании сроков нахождения пациентов в аппаратах Илизарова. Отсюда вытекает необходимость контроля дистракционных усилий со стороны костного регенерата во время перемещения костных

фрагментов, а также расчета численного значения осевой жесткости костного регенерата с целью определения момента безопасного снятия аппарата Илизарова.

Немногочисленные работы исследователей по созданию устройств для измерения усилий компрессии и дистракции, определению состояния костного регенерата, а также для широкого внедрения автоматической дистракции к сожалению, не трансформировались из стадии научных интересов в законченные системы для конвенционального использования. Главная причина такого положения - недостаточность методологических, технических и конструктивных проработок, сложность применения в обыденных условиях врачами ортопедами.

Таким образом, весьма актуальными являются исследования по широкому кругу вопросов, связанных с оснащением конвенциональных аппаратов внешней фиксации измерительно-вычислительными средствами и системами автоматической дистракции, а также определение состояния костного регенерата на основе измеренных и производных расчетных параметров, удобных для использования в рутинной практике врача ортопеда.

Решение этих вопросов составляет основу для создания инструмента нового класса - аппаратно-программного комплекса, предоставляющего ортопеду-травматологу достаточный для объективного метода лечения объем сведений о состоянии костного регенерата.

Степень разработанности темы исследования. Темой исследования процесса восстановления костного регенерата занимались несколько групп исследователей. За рубежом для этой цели итальянской фирмой СГПЕРРЕ был создан специальный измерительный комплекс Б., МапёпоН М., 1991).

Однако данный комплекс был способен измерять только угловую жесткость регенерата, что сильно ограничивало его использование в медицинской практике.

В России также предпринимались попытки создания измерительных систем для сопровождения операций по чрескостному остеосинтезу. Так, в Ростовском государственном медицинском университете был создан так называемый очувствленный аппарат Илизарова (Голубев В.Ш., Лазико В.Р. и др., 2005). Однако данный комплекс ориентирован на отыскание координат центра тяжести

сечения костных фрагментов, а не на непосредственную оценку состояния регенерата. Другой важной работой в этой области является комплекс CTS (Compression-Traction System, Шуц Б.С., 2002). Данный комплекс позволял определить относительное положение . костных отломков, однако анализ состояния костного регенерата на нем затруднен из-за некоторых конструктивных недостатков (ручная изготовка и калибровка датчиков) и отсутствия четких методик по определению осевой жесткости регенерата на конечной стадии фиксации. Помимо создания этих комплексов, в РФ было проведено исследование по определению микроподвижности отломков большеберцовой кости (Егоров М.Ф. и др., 1999), которое выявило наличие скачкообразного роста жесткости костного регенерата на заключительной фазе лечения. Однако данный факт впоследствии не нашел широкого применения.

Помимо модификации самих аппаратов внешней фиксации, следует отметить джоульметрический метод (Волчихин В.И., Геращенко С.И., 2008), который основан на определении работы электрического тока, проходящего через регенерат. Основной его недостаток заключается в дополнительной травматизации зоны роста костного регенерата.

В качестве объекта исследования выбран процесс оссификации костного регенерата и связанное с ним изменение силовых нагрузок в конструкции аппарата Илизарова.

Предмет исследования. Методы построения измерительных систем для оценки состояния костного регенерата.

Целью работы является разработка аппаратно-программного комплекса (АПК) для исследования процесса восстановления нижних конечностей во время чрескостного остеосинтеза, а также разработка методики и выработка измеряемых критериев оценки состояния костного регенерата с целью определения момента безопасного снятия аппарата Илизарова с высокой точностью, позволяющего избежать послеоперационных осложнений..

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

1. Исследованы существующие диагностические способы анализа состояния костного регенерата.

2. Разработана математическая модель нагружения зоны костного регенерата в течение операции чрескостного остеосинтеза.

3. Получена аналитическая зависимость осевой жесткости костного регенерата от измеряемых силовых параметров конструкции аппарата Илизарова и от времени.

4. Разработан критерий оценки состояния костного регенерата.

5. Разработана оптимальная конструкция АПК для определения жесткости костного регенерата, с его помощью проведены исследования процесса восстановления костного регенерата во время операций чрескостного остеосинтеза.

6. Подтверждена адекватность выработанного критерия состояния костного регенерата на основе экспериментальных данных.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались теория сопротивления материалов, теория синтеза сложных систем, теория аналитико-алгоритмического описания измерительных процессов.

Научная новизна.

1. Получена аналитическая зависимость осевой жесткости костного регенерата от текущих силовых параметров аппарата Илизарова, основанная на рассчитанной математической модели нагрузки зоны стыка костных отломков, позволяющая выразить состояние костного регенерата в виде функции текущих силовых воздействий на опорные элементы аппарата Илизарова со стороны пациента, параметров пациента и аппарата Илизарова в количественной форме.

2. Выведен критерий оценки состояния костного регенерата, основанный на полученных значениях осевой жесткости костного регенерата, экспериментальных исследованиях Егорова М.Ф. и справочных данных о жесткости здоровой кости, позволяющий оценить текущее состояние костного

регенерата в фазе фиксации на основе объективных количественных показателях, а не на основе субъективного анализа рентгеновских снимков врачом ортопедом.

3. Разработана структура АПК, включающего тензометрические датчики силы или оптоволоконные датчики растяжения-сжатия, 2 (4) 24-х разрядных сигма-дельта аналого-цифровых преобразователя и управляющий микроконтроллер (ARM7 или TI MSP430), совместимый с персональным компьютером по проводному (USB 2.0) или беспроводному интерфейсу (Bluetooth 4.0 ULP), и позволяющего определить с помощью разработанного программного обеспечения силу компрессии костных отломков на стадии компрессии, текущую осевую жесткость костного регенерата в фазе фиксации, а также момент завершения процесса восстановления костного регенерата.

Научная и практическая ценность. Практическая ценность работы состоит в разработке законченного варианта АПК для оценки состояния костного регенерата, который может быть использован в практике отделений травматологии и ортопедии медицинских учреждений для повышения эффективности чрескостного остеосинтеза при лечении переломов и устранении деформаций болынеберцовой кости и других костных сегментов опорно-двигательного аппарата. Помимо этого, использование данного АПК совместно с разработанной методикой оценки степени восстановления костного регенерата позволит детально отслеживать процесс восстановления костной ткани во время операций чрескостного остеосинтеза, основываясь не только на данных рентгенологических исследований.

Реализация результатов работы. АПК внедрен в работу медицинской компании "Да Винчи" г. Волгоград, оказывающей услуги по проведений операций чрескостного остеосинтеза. Имеется соответствующий акт о внедрении.

Достоверность полученных результатов при решении поставленных задач обеспечивается применением современных технических средств, методов исследования. Экспериментальная часть работы выполнена с применением рентгеновского аппарата Digital Diagnost фирмы Philips и 4-х срезового компьютерного томографа General Electric, использованных для стандартной

диагностики состояния костного регенерата, также был проведен метрологический анализ разработанного аппаратно-программного комплекса. Теоретическая часть работы основана на применении математических выводов, не противоречащих общей физической картине зоны стыка костных отломков.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Физико-математическая модель нагрузки зоны костного регенерата, основанная на представлениях о продольно-поперечном изгибе материалов, позволяющая получить аналитическое выражение для жесткости костного регенерата.

2) Аппаратно-программный комплекс, построенный на основе измерений сил в стержнях аппарата Илизарова с учетом эффекта скачкообразного роста жесткости регенерата, дающий возможность определить величину нагрузки в зоне костного регенерата и значение жесткости костного регенерата.

Апробация результатов. Материалы работы докладывались на инновационном форуме "Инновации - будущее сегодня" (г. Нижний Новгород, 2010); научных конференциях ВолгГТУ (г. Волгоград, 2009 - 2011 гг.); научной конференции в рамках фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (г.Волгоград, 2010 - 2011 гг.); 66-й научной конференции ВолгГМУ (г. Волгоград, 2008 г.); научной конференции «Распознавание - 2010» (г. Курск, 2010 г.); научно-практической конференции «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности» (г.Тамбов, 2013 г.); международной научно-практической конференции «Инновационные информационные технологии» (Чехия, г.Прага, 2013 г.); научных семинарах кафедры «Вычислительная техника» ВолгГТУ (г.Волгоград, 2008-2012 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 работы в журналах из списка, рекомендованных ВАК, и 7 работ в других изданиях. Также получен один патент на изобретение.

Соответствие паспорту специальности.

Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.11.16 -"Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении)",

а именно: пункту 6 "Исследование возможностей и путей совершенствования существующих и создания новых элементов, частей, образцов информационно-измерительных и управляющих систем, улучшение их технических, эксплуатационных, экономических и эргономических характеристик, разработка новых принципов построения и технических решений" и паспорту специальности 05.11.17 - "Приборы, системы и изделия медицинского назначения", а именно: пункту 1 "Исследование, разработка и создание медицинской техники, изделий, инструментов, методов и способов диагностики и лечения человека, которые рассматриваются как средства восстановления нарушенной поливариантной системы".

Личный вклад автора. Автором совместно с научным руководителем разработана физико-математическая модель распределения нагрузки на спицы и стержни аппарата Илизарова, с помощью которой удалось связать жесткость костного регенерата и величину нагрузки на стержни аппарата Илизарова [2, 3, 8, 11]. Также в соавторстве разработан и защищен патентом на изобретение РФ аппаратно-программный комплекс для оценки состояния костного регенерата [4, 9, 10]. Автором лично проанализирован ряд исследований и открытий в смежных областях, благодаря чему был выведен относительный критерий окончания восстановления костного регенерата [1, 5-7]. В соавторстве проведены экспериментальные испытания разработанного АПК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения. Общий объем работы составляет 142 страницы, включая 55 рисунков, 2 таблицы, 8 страниц библиографии, содержащей 82 наименования.

Глава 1. Обзор методов и средств для оценки состояния

костного регенерата

1.1. Описание предметной области

Пожалуй, проблема лечения переломов конечностей существует со времен появления человечества. В разное время эту проблему решали по-разному - от применения самых примитивных средств фиксации костных фрагментов (например, гипса) до современных фиксаторов, составляющих самостоятельные группы - аппараты внешней и внутренней фиксации. Помимо переломов, аппараты внешней фиксации также применяются в косметических операциях по изменению длины и формы нижних конечностей, которых в последние годы становится все больше и больше. Достаточно широкое распространение получил метод чрескостного остеосинтеза по Илизарову.

Данный метод обладает широкими возможностями для управляемого стимулирования регенеративного процесса костной ткани после фиксации костных отломков [30,79]. Основное действие аппарата внешней фиксации направлено не на костные фрагменты, а на ткани их окружающие. Известно, что манипуляции с аппаратом приводят к формированию, так называемого костного регенерата между фрагментами костей. Регенерат представляет собой молодую ткань, богатую костеобразовательными элементами с высокими регенеративными потенциями [29,79]. По гистологическим данным соединительнотканная прослойка дистракционного регенерата состоит из продольно ориентированных пучков коллагеновых волокон, фибробластических элементов и многочисленных капилляров[5,24,79].

Важным фактором, определяющим формирование костного регенерата при чрескостном остеосинтезе, является реакция тканей на растяжение. Напряжение растяжения тканей оказывает стимулирующее воздействие на процесс перестройки костного регенерата при удлинении костей. Морфологическими и

клиническими исследованиями установлено, что к восьмому дню дистракции формируется соединительная ткань с продольной ориентацией клеточных элементов и волокнистых структур, по обе стороны которой располагаются костные балки. На 4-6 неделе дистракции отмечается новообразование кости и формирование компактной пластинки. К 7-9 неделе начинает формироваться костномозговая полость. На втором месяце фиксации регенерат имеет губчатую структуру. На третьем месяце продолжается формирование костномозговой полости и компактной пластинки. Через 5 лет отмечается восстановление микроархитектоники и органотипической структуры костного регенерата[50].

Удлинение кости по методу Илизарова сопровождается формированием дистракционного регенерата в межкостном диастазе. Дистракционный регенерат состоит из двух костных частей и соединительнотканной прослойки между ними. Костные части есть результат остеогенной реакции возникающей сначала в отломках кости, а затем смещающейся вследствие эпиморфоза в межкостный диастаз и поддерживаемой в последующем дозированной дистракцией. Это обеспечивает апофизарный рост костных частей друг навстречу другу, причем активность новообразования кости постепенно угасает после прекращения дистракции. Слияние костных частей завершается формированием кортикальной пластинки, костномозговой полости, органотипической перестройкой [58].

На протяжении всего периода дистракции в центре регенерата сохраняется своеобразная «зона роста», обеспечивающая синтез коллагеновых волокон, на основе которых со стороны отломков продолжается оппозиционный рост грубоволокнистой костной ткани» [60].

Под дистракцией понимается дозированное перемещение костного фрагмента. По методике, предложенной Илизаровым, кость пересекается через маленький разрез. Отломки стабилизируются аппаратом внешней фиксации. Примерно через неделю (шесть дней), когда гематома вокруг концов костных фрагментов организуется и начинается процесс дистракции. При этом продольное растяжение, костной мозоли приводит к_удлинению кости. В течение дистракции

фибробласты и сеть коллагена между концами кости подвергнуты напряженности. Ткани реагируют на этот стимул, формируя остеобласты. Растяжение пациенты делают самостоятельно 1 мм в сутки (0.25 мм каждые 6 часов). Как показали эксперименты, данный темп является оптимальным для регенерации кости. Однако лучшие результаты достигаются при удлинении в автоматическом режиме [5].

Через две недели после остеоклазии межотломковая щель частично заполняется клеточно-волокнистой тканью с сетью капилляров. В процессе дистракции костных фрагментов межотломковое пространство заполняется костным регенератом с соединительнотканной прослойкой в средине. Под влиянием сил натяжения, формирующиеся балочные и сосудистые структуры приобретают продольную ориентацию, остеогенез в зоне репарации тканей поддерживается постоянно действующими дистракционными силами [60].

Соединительнотканная прослойка после дистракции замещается костью. Было обнаружено, что при растяжении соединительной ткани между отломками костей ее волокнистые структуры ориентируются в продольном направлении, также отмечено образование коллагеновых волокон, удлиненных костных балочек [80]. Постепенно соединительнотканная прослойка замещается костной тканью.

С течением времени растет предел прочности, модуль упругости и степень минерализации дистракционного регенерата. При этом его жесткость и прочность, по одним данным, не достигают 100% даже через 450-810 дней после снятия аппарата [81]. В то же время по сведениям из других источников, жесткость регенерата по окончанию лечения превышает жесткость здоровой костной ткани [39]. Тем не менее, можно утверждать, что в процессе сращения кости в значительной степени увеличивается жесткость костного регенерата и одновременно не менее чем в десять раз уменьшается величина допускаемых перемещений, при которых не происходят грубые механические повреждения регенерата[63].

Однако, помимо общих тенденций поведения костного регенерата в процессе лечения, никаких других особенностей в течение долгого времени выявлено не было. Ситуация изменилась после проведения Егоровым М.Ф. и др. исследований по измерению микроподвижности костных отломков при репаративной регенерации у пациентов с осевыми деформациями нижних конечностей [67,71]. Необходимость данного исследования была обусловлена поиском путей снижения сроков и сокращения материальных затрат на лечение.

Методика определения микроподвижности отломков заключалась в использовании специальных датчиков для измерения микроподвижности спиц аппарата внешней фиксации, которые находятся в плотном контакте и связи с отломками и при смещении последних под воздействием статической нагрузки в точности повторяют их колебания. Исследование микроподвижности костных отломков проводилось у пациентов по одному поводу - коррекции формы нижних конечностей с использованием аппаратов внешней фиксации единой конструкции. Оперативное вмешательство осуществлялось по разработанной методике, все пациенты были женского пола и молодого возраста.

Было проведено определение величины микроподвижности отломков костей болыиеберцовой кости у 121 пациентки в возрасте от 18 до 32 лет, лечившихся по поводу варусной деформации нижних конечностей. Деформация представляла собой косметический однотипный дефект в виде отклонения продольной оси нижних конечностей во фронтальной плоскости на величину от 5 до 15°. Условия коррекции - уровень проведения спиц через сегмент конечности и остеотомии были стандартными для всех пациентов. Пациенту предлагали перейти в вертикальное положение и перенести вес тела полностью на исследуемую конечность (встать на одну ногу). Спицы в момент наибольшей нагрузки прогибались, величина их смещения фиксировалась стрелкой прибора. Для исключения погрешностей, связанных с колебанием силы нагрузки, делали 3—4 замера и в случае наличия разницы показателей за основу брали средний результат. Результаты измерений за все время остеосинтеза отражены на рисунке 1.1. Основной факт, который и был впоследствии предъявлен как научное

открытие - это резкое снижение микроподвижности отломков в период с 18 по 24 день с момента начала фиксации, в среднем с 21 дня (примерно 30-й день остеосинтеза). Период резкого снижения показателей и последующей стабилизации начинался, как указано выше, с 18 по 24 день фиксации, а продолжался 1-3 дня от начала снижения до стабилизации показателей микроподвижности. Средний показатель микроподвижности в конце третьего периода фиксации составил 0,04 мм, что в 10 и более раз меньше показателя начала второго периода остеосинтеза и в 6 раз меньше середины третьего периода остеосинтеза. Наиболее существенное (скачкообразное) увеличение резистентности костного регенерата к статической нагрузке происходило в третьем периоде остеосинтеза, а именно - в момент его окончания. Характерно, что рентгенологические данные окончания третьего периода остеосинтеза не отличались какой-либо заметной динамикой по сравнению с предшествующим и последующим временем, они изменялись постепенно. Динамика микроподвижности отломков в различных периодах остеосинтеза отражена на рисунке 1.1.

продолжительность в сутках

Рисунок 1.1- Динамика микроподвижности отломков костей Очевидно, что микроподвижность костных отломков напрямую связана с жесткостью костного -регенерата, хотя и по неизвестной зависимости. Поэтому

можно сделать предварительный вывод, что жесткость костного регенерата также испытывает экстремальное поведение ближе к концу периода лечения.

1.2 Выбор наблюдаемого параметра

Как было описано выше, в процессе лечения костный регенерат проходит путь от мягкой губчатой структуры, состоящей из капилляров и фибробластов, до костной ткани с соответствующим увеличением жесткости в десятки тысяч раз. Исследования Егорова М.Ф. позволяют сделать вывод о скачкообразном характере роста жесткости костного регенерата на заключительном этапе лечения. Под жесткостью регенерата понимается, прежде всего, величина, характеризующая сопротивление костного регенерата к растяжению/сжатию.

Однако однозначно определенных универсальных зависимостей, которым подчиняется жесткость костного регенерата в процессе образования кости, не установлено. Это связано с высокой степенью индивидуальности данного показателя по отношению к конкретному пациенту и условиям проведения операции и послеоперационного лечения. Также большое значение оказывает высокая сложность прямого измерения жесткости костного регенерата, т.к. это связано с непосредственной деформацией костной ткани. Тем не менее, жесткость костного регенерата (ее осевая составляющая) является информативным параметром, по которому можно судить о состоянии костного регенерата. Именно поэтому целесообразно в качестве целевого параметра выбрать осевую жесткость костного регенерата. В тоже время в качестве наблюдаемого параметра необходимо выбрать такой параметр, который бы прямым и однозначным образом зависел от жесткости костного регенерата. Существовать таких наблюдаемых параметров может несколько, это зависит от измерительных средств и технологии измерения жесткости костного регенерата.

1.3. Анализ методов и измерительных средств для оценки состояния

костного регенерата

Динамический контроль состояния костного регенерата и оценка результатов лечения до недавнего времени выполнялись только с помощью рентгенологических методов исследования (стандартная рентгенография в двух проекциях) с помощью обычных медицинских рентгеновских аппаратов. Основным методом оценки состояния костного регенерата в данном случае является оценка минерализации костного регенерата на основе рентгенограмм. Реже используются компьютерная и магниторезонансная томографии, микрокомпьютерная томография ввиду пока низкой распространенности соответствующих томографов и высокой стоимости исследования [9, 17, 20, 31,36,62]. Как было сказано выше, прямое измерение механических свойств регенерата являются достаточно сложными из-за необходимости оперативного воздействия на прооперированную конечность. Поэтому в медицинской практике используют критерии сравнения рентгеновской интенсивности затемнения костного регенерата по сравнению с такими же показателями у здоровой кости (рисунок 1.2) [56].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Русаков, Сергей Александрович, 2013 год

Список литературы

1. Aniruddha A. Nazre, Elson В. Fish. External fixation apparatus and system. Patent US 5 591164 from 7.01.1997.

2. Aquarius R., A.VanKampen, Verdonschot N. / Rapid pre-tension loss in the Iliza-rov external fixator: an in vitro study // ActaOrthop. - 2007. - № 78 (October). -p.654 - 660.

3. BLE 112 Datasheet, Bluegiga Technologies. - 2012.

4. Bottlang M., Doornink J., Lujan T. J. and other / Effects of Construct Stiffness on Healing of Fractures Stabilized with Locking Plates // The Journal of Joint and Bone Surgery. - 2010. - № 1 (December). - p. 12 - 22.

5. Callus distraction [print] : clinical applications / edited by G. Giebel. - New York :Thieme Medical. - 1992.

6. Delprete C., Gola M.M. / Mechanical performance of external fixators with wires for the treatment of bone fractures. Part I: Load displacement behavior // J-Biomech-Eng. 1993 Feb; 115(1), P. 29-36.

7. Delta-Sigma ADC Design for Bridge Sensor Applications. Application Report, Texas Instruments Inc. - 2011. - 6 p.

8. Desai J. / Using a strain-gauge transducer in a Wheatstone-bridge configuration, National Semiconductor Corp. - 2007. http://www.eetimes.com/design/analog-design/4009984/Using-a-strain-gauge-transducer-in-a-Wheatstone-bridge-configuration.

9. Girish G., Finlay K., Fessell D. and other / Imaging Review of Skeletal Tumors of the Pelvis Malignant Tumors and Tumor Mimics // The Scientific World Journal.-2012.- 12 pages.

10.Giotakis N., Narayan B. / Stability with unilateral external fixation in the tibia // Strategies Trauma Limb Reconstruction. - 2007. - № 2 (April). - p. 13 - 20.

11.Gunderson R.B., Steen H., Horn J., Kristiansen L.P. / Subsidence of callotasis zone in distraction osteogenesis after external fixator removal, measured by RSA // ActaOrthop. - 2010. - № 81 (December). - p.733 - 736

12.1de H., Abdi F., Miraj R. / Wireless-Zigbee Strain Gage Sensor System for Structural Health Monitoring // Proceedings of SPIE. - 2009. - Volume 7314.

13.Integrated Pressure Transducer, Honeywell International Inc. - 2012. http://www.pressuresensing.com/integrated-pressure-transducer.php

14. Introduction to Piezoelectric Force Sensors, Dytran Instruments Inc. http://www.dytran.com/go.cfm/en-us/content/tech-education-a4/x?SlD=

15.Isaksson H., Comas O., C.C. van Donkelaar and other / Bone regeneration during distraction osteogenesis: mechano-regulation by shear strain and fluid velocity // Journal of Biomechanics. - 2007.

16 James E. Orsak, Abraham B.Salehi. Fracture consolidation measuring apparatus. Patent US5792076 from 11.08.1998.

17.Jammal M.V., Territoriale E.B., Abate C.M., Missana L.R./ High resolution films for bone regeneration evaluation // ActaOdontol. Latinoam. - 2010. - № 1 Vol. 23. -p.33 - 36.

18. Jones S.L., Phillips M. / Early Identification of Foot and Lower Limb Stress Fractures using Diagnostic Ultrasonography: A review of 3 cases // The Foot and Ankle online journal. - 2010 April.

19.Laugier P., Ha'iat G. New Bone Quantitative Ultrasound. Dordrecht, NDL: Springer. - 2011.

20.Lee J.W., Kawahara K., Nakano T./ Bone Regeneration Based on Orientation of Biological Apatite (BAp) C-Axis in Osteopetrotic (op/op) Mice // Materials Science Forum. - 2010. - Volume 638 - 642. - p.588 - 593.

21.Luk H.K., Lai Y.M., Qin L. and other / Computed radiographic and ultrasonic evaluation of bone regeneration during tibial distraction osteogenesis in rabbits // Ultrasound in medicine & biology. - 2012. - № 38. - p.1744 - 1758.

22.Measuring strain with strain gauges, National Instruments, http://zone.ni.eom/devzone/cda/tut/p/id/3642.

23.Mingozzi F., Mandrioli M.. External splint for the treatment of fractures of the long bones of limbs. Patent US5041112 from 20.08.1991.

24.Mulder L., Koolstra J.H., J.M.J, den Toonder, T. van Eijden /.Relationship between tissue stiffness and degree of mineralization of developing trabecular bone // Journal of Biomechanics. - 2008. - p.508 - 515.

25.NXP LPC 2387 Datasheet, NXP Semiconductors. - 2009.

26.Panetta N.J., Gupta D.M., Longaker M.T. / Bone regeneration and repair // Current stem cell research & therapy. - 2010. - № 5. - p. 122.

27.Parmar B.J., Longsine W., Sabonghy E.P. and other / Characterization of controlled bone defects using 2D and 3D ultrasound imaging techniques // Physics in medicine and biology. - 2010. - Volume 55. - № 16. - p.4839 - 4859.

28.Repas R. Sensor Sense: Piezoelectric Force Sensors, Machine Design. - 2008. http://machinedesign.com/article/sensor-sense-piezoelectric-force-sensors-0207

29.Rozalia Dimitriou, Elena Jones, Dennis McGonagle and Peter V Giannoudis / Bone regeneration: current concepts and future directions // BMC Medicine. -2011. - № 5 (May), - p.9 - 66.

30.Ruedi T.P. AO principles of fracture management / T.P. Ruedi, R.E. Buckley. — Thieme, 2007. — 947 p.

31.Russo B.D., Miscione H.F. / Delayed diagnosis and management of injuries involving the distal radioulnar joint and distal ulna in the pediatric population: recognition and conduct // Journal Child Orthop. - 2009. - № 3 (December). -p.465 - 472.

32.Sinitsina N.V., Vatolin K.V., VybornovD.Yu., Gurevich A.I. / Ultrasound diagnostics of the normal repair process in children with fractures of long tubular bones // Pediatric Surgery. - 2011. - № 3.

33. Strain gages or piezoelectric sensors? A comparison. http://www.hbm.com/en/menu/applications/industrial-process-control/technical-articles/ipc-technical-aiticles-detail-view/datum/2009/03/12/strain-gages-or-piezoelectric-sensors-a-comparison-2/

34.Thorey F., Floerkemeier T., Wellmann M., Windhagen H. / Comparison of a manual and motorized stiffness meter to quantify bone regeneration in distraction

osteogenesis // Journal Technology and Health Care. - 2009. - Volume 17 Issue 5, 6 (December). - p.369 - 375.

35.Ultra Low-Noise Analog-to-Digital Converter ADS 1232 Datasheet, Texas Instruments Inc. - 2008.

36. Wenger D.E. Imaging of bone tumors: the state of the art. American Roentgen Ray Society. - 2009.

37.Аппарат автоматической дистракции [Текст]: пат. 3951Респ. Беларусь: МПК А61В17/00 / Урьев Г.А., Дрозд A.C., Стариков А.П., Жмаков Ю.Н., Питке-вич Г.А.; заявитель и патентообладатель - Государственное учреждение "Белорусский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии". - № 3951, заявл. 21.12.2006; опубл. 30.10.2007. - 9 с.

38.Абу НемерДжамаль А. М. Способ остеотомии костей голени при внутри-костном дистракционном остеосинтезе [Текст] / A.M. Абу НемерДжамаль // Таврический медико-биологический вестник. - 2010. - т. 13. - № 3. - с.63 - 68.

39.Баскевич М.Я., Дорофеев Ю.Н., Кучерюк В.И. Биомеханический анализ системы "сломанная кость - регенерат - фиксатор - мышцы" [Текст] / М.Я.Баскевич, Ю.Н.Дорофеев, В.И.Кучерюк // Биомедицинский журнал medline.ru. - 2005. - т.6 - ст. 16 - с. 53 - 57.

40.Волчихин В.И., Геращенко С.И., Геращенко С.М. Джоульметрические медицинские приборы и системы [Текст]. М.: РАН. - 2008. - 131 с.

41.Геращенко С.И. Джоульметрический метод контроля состояния костного регенерата при удлинении конечности [Текст] / С.И.Геращенко, С.М.Геращенко, Н.Н.Янкина // Надежность и качество: Труды международного симпозиума; Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза - Изд-во Пенз. гос. университета. - 2005. - с. 462 - 464.

42.Голубев Г. Ш. Компьютерное управление аппаратом Илизарова в клинических условиях [Текст]. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ. - 1997. - 240 с.

43.Гюльназарова С. В., Ясенев Н. Д. Оценка величины усилий при дистракции в экспериментальных ложных суставах [Текст] / С.В.Гюльназаров, Н.Д.Ясенев // Ортопедия, травматология. - 1974. - № 5. - с. 52 - 54.

44.Драган В.В., Тяжелов A.A., Гончарова Л.Д. и др. Биомеханические аспекты внутрикостного дистракционного остеосинтеза голени приводными аппаратами [Текст] / В.В.Драган, А.А.Тяжелов, Л.Д.Гончарова, В.Э.Филатов, А.А.Кузнецов, А.В.Данилюк, С.В.Лисунов // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2010. - № 3. - с. 55 - 60.

45.Дьячкова Г.В. Клинико-экспериментальные данные о состоянии мышечной системы голени при ее удлинении [Текст] / Г.В. Дьячкова // Гений ортопедии. - 2004. - № 1. - с. 163 - 170.

46.Еськин Н. А. Ультразвуковая диагностика в травматологии и ортопедии [Текст] / Под ред. С. П. Миронова. — М: Издательство «Социально-политическая МЫСЛЬ». - 2009. - 540 с.

47.Илизаров Г.А. Зависимость репаративной регенерации кости и функционального состояния удлиняемой конечности от дробности дистракции [Текст] / Г.А. Илизаров, С.А. Ерофеев, A.A. Шрейнер // Гений ортопедии. -1995.-№ 1.-с. 8-18.

48.Илизаров Г. А. Способ сращивания костей при переломах и аппарат для осуществления этого способа [Текст]. Авт. свид. СССР № 98471. - Открытия. - 1954. № 6.

49.Илизаров Г.А., Бурлаков Э. В., Руц Ф.Я., Немков В.А. Компрессионно-дистракционный аппарат [Текст]. Авт. свид. СССР №1792671 - Открытия. 1993. №5.

50.Илизаров Г.А., Ледяев В.И., Имерлишвили И.А. Чрескостный компрессионный и дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии. - Сб. науч. тр. - вып. 1. Курган. 1984. - с. 10-21.

51.Илизаров Г.А., Руц Ф.Я., Немков В.А., Бурлаков Э.В. Компрессионно-дистракционный аппарат [Текст]. Авт. свид. СССР № 1732956 - Открытия. 1992. № 18.

52.Камерин В.К., Дьячков А.Н., Сбродова Л.И., Гордиевских Н.И. Кровоснабжение конечности и показатели свертывающей системы крови при замещении дефектов костей голени в эксперименте [Текст] / В.К.Камерин,

А.Н.Дьячков, Л.И.Сбродова, Н.И.Гордиевских // Гений ортопедии. - 2007. -№ 1.-С.24-27.

>

53.Кернерман Р.П., Колачев Г.М., Мосунов С.А. и др. Компрессионно-дистракционный аппарат [Текст]. Авт. свид. СССР №971294. - Открытия. 1982. №41 .С. 29.

54.Кернерман Р.П., Шуц С.А. Компрессионно - дистракционный аппарат [Текст]. Авт. свид. СССР №1277959. - Открытия. 1986. №47. С. 13.

55.Колчанов С.Н., Филипченков JI.C., Фадеев М.Ф. и др. Дозированная тензо-метрическая нагрузка в восстановительном лечении больных с диафизар-ными переломами костей голени [Текст] / С.Н. Колчанов, JI.C. Филипченков, М.Ф. Фадеев, A.B.Перевалов, А.Ф.Волков, И.В.Лазаренко // Тихоокеанский медицинский журнал. - 2008. - № 4. - с.26 - 28.

56.Концевая, С.Ю. Рентгенологическая динамика костеобразования при последовательном дистракционно-компрессионном остеосинтезе [Текст] / С.Ю. Концевая, М.А. Дерхо, Т.В. Ермошкина // Материалы Московского 13 вет. конгресса. - 2005. - с. 100 - 102.

57.Корж H.A., Климовицкий В.Г., Гончарова Л.Д. и др. Концепция механизма сращения диафизарных переломов с позиции собственных внутренних напряжений кости [Текст] / H.A. Корж, В.Г. Климовицкий, Л.Д. Гончарова, А.А.Тяжелов, Г.В.Лобанов, Ф.В.Климовицкий // Ортопедия, травматология — 2007. — №2. — с. 82-86.

58.Ларионов A.A. Некоторые аспекты нейрогуморальной репарации кости и мягких тканей при чрескостном остеосинтезе: VII Респ. школа «Биология опорно-двиг.аппарата» [Текст] / A.A. Ларионов, Н.Г. Карымов, Н.В. Офице-рова, Н.С. Мигалкин // Ортопед., травмотол.-1994.- №4.- с.87.

59.Муха Ю.П. Алгебраическая теория синтеза сложных систем [Текст]: монография / Ю.П.Муха, О.А.Авдеюк, И.Ю.Королева. - Волгоград: Издательство ВолгГТУ.-2003.-320 с.

60.Оноприенко, Г. А. Васкуляризация костей при переломах и дефектах [Текст]: научное издание / Г. А. Оноприенко. - М.: Медицина, 1993. - 224 с.

61.Попков, A.B. Рентгенологическая динамика костеобразования при последовательном дистракционно-компрессионном остеосинтезе (экспериментальное исследование) [Текст] /A.B. Попков, С.А. Ерофеев, Д.А. Попков // Гений ортопедии. - 2000. - № 3. - с. 5-9.

62.Попков В. А. Дистракционные усилия при удлинении бедра по методу Или-зарова [Текст] / В.А.Попков // Чрескостный компрессионный и дистракци-онный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сб. науч. работ Курганского НИИЭКОТ. Л. - 1977. - вып. 3. - с.76 - 81.

63.Пуритис Ю.П., Янсон Х.А. Микроподвижность отломков болыпеберцовой кости человека в процессе сращения [Текст] / Ю.П.Пуритис, Х.А.Янсон // Ортопедия, травматология. - 1974. - №8. - с. 43-48.

64.Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы [Текст]. - 1962. - 456 с.

65.Романенко К.К., Белостоцкий А.И., Прозоровский Д.В. Абсолютная и относительная стабильность при остеосинтезе длинных костей / К.К. Романенко, А.И. Белостоцкий, Д.В. Прозоровский // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2009. - №1. - с.97-100.

66.Руц. Ф.Я. Компрессионно-дистракционный аппарат [Текст]. Авт.свид. СССР №1003830. - Открытия. 1983. № 10. С. 10-11.

67.Способ определения микроподвижности спиц и устройство для его определения [Текст]: пат. 2137419 Рос. Федерация: МПК А61В5/11 / Егоров М.Ф.; заявитель и патентообладатель Егоров Михаил Федорович. - № 98103825/14, заявл. 3.03.1998; опубл. 20.09.1999. - 4 с.

68.Способ контроля и управления надежностью фиксации костных фрагментов [Текст]: пат. 2096023 Рос. Федерация: МПК А61В17/56 / Голубев Г.Ш., Ла-кизо В.Р., Панфилов А.П., Щедраков H.H.; заявитель и патентообладатель Голубев Георгий Шотавич, Лакизо Виктор Романович, Панфилов Анатолий Петрович, Щедраков Николай Николаевич. - № 96110627/14, заявл. 5.06.1996; опубл. 20.11.1997. - 5 с.

69.Стахеев В.И., Стецула В.И., Новицкая Н.В. Измерение силы сжатия при компрессионном остеосинтезе [Текст] / В.И.Стахеев, В.И.Стецула, Н.В.Новицкая // Вопросы восстановительной хирургии, травматологии и ортопедии - Свердловск. - 1964. - т.9. - с.444 - 447.

70.Стецула В.И., Девятое A.A. Чрескостный остеосинтез в травматологии [Текст]. Киев: Здоров'я. - 1987. - 200 с.

71.Тетерин О.Г., Маланин Д.А., Гунин К.В. и др. Исследование прочности костной ткани при ее репаративной регенерации [Текст] / О.Г.Тетерин, Д.А.Маланин, К.В.Гунин // Бюллетень волгоградского научного центра РАМН. - 2006. - № 3. - с.31 - 35.

72.Ткаченко С.С.. Репаративная регенерация костной ткани [Электронный ресурс] / С.С.Ткаченко. - Режим доступа: http://bone-surgery.ru/view/reparativnaya_regeneraciya kostnoj tkani

73.Урьев Г.А., Борейко С.Б., СтепуроЛ.И.Рентген-ультразвуковые параллели в оценке состояния дистракционного регенерата при удлинении конечностей [Текст] / Г.А.Урьев, С.Б. Борейко, Л.И. Степуро // Медицинский журнал Белорусского государственного медицинского университета. - 2007.

74.Фрайден, Дж. Современные датчики электроники. М.: Техносфера [Текст]. -2006. - 567 с.

75.Цветков Э.И. Метрологический анализ [Текст]: учебное пособие. - С.Петербург: Издательство ЛЭТИ. - 2002 г. - 53 с.

76.Шаргородский B.C., Сафонов Л.Г. Характеристика усилий дистракции при удлинении нижних конечностей [Текст] / В.С.Шаргородский, Л.Г.Сафонов // Биомеханика (Профилактика, патогенез и лечение травм и ортопед, деформаций): Тр. Рижского НИИТО. - Рига. - 1975. - вып. 13. - с.502 - 506.

77.Шевцов В.И., Бунов B.C., Гордиевских Н.И. Изменение кровообращения в зависимости от проявления натяжения мягких тканей при удлинении голени [Текст] / В.И.Шевцов, В.С.Бунов, Н.И.Гордиевских // Российский Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2004. - Т. 90. - № 6. - с. 748 - 755.

78.Шевцов В. И., Немков В. А., Скляр JI. В. Аппарат Илизарова. Биомеханика [Текст]. Курган: Периодика. - 1995. - 165 с.

79.Шевцов В.И., Попков A.B. Оперативное удлинение нижних конечностей [Текст]. - М.; Медицина, 1998.- 189 с.

80.Штин В.П. О натяжении как факторе, способствующем костеобразо-ванию при дистракции [Текст] / В.П.Штин // Ортопедия, травматология и протезирование. 1976. —№2. - с.53-53.

81.Штин В. П., Никитенко Е. Т. О темпе дистракции при удлинении длинных трубчатых костей [Текст] / В.П.Штин, Е.Т.Никитенко // Ортопедия, травматология — 1975. — № 10. — с. 40 — 44.

82.Шуц Б.С. Комплексная диагностика параметров нагружения конечности на аппаратах внешней фиксации [Текст]: дисс. канд. техн. наук: 05.11.17 : защищена 2002 г. / Шуц Борис Семенович. - Томск, 2002. - 121 с. - Биб-лиогр.: с.115 - 121.