CC BY
28
НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ, ИНЖЕНЕРНАЯ
И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
УДК 389.518.54:616.711-077.55 Н. Н. ЧИГРИК
В. И. ГЛУХОВ Л. А. СИТКО
Омский государственный технический университет
Омский областной вертебрологический центр при детской городской клинической больнице №3,
г. Омск
МЕТОДИКА МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ ПОЗВОНОЧНИКА ПРИ ЕГО СКОЛИОТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЯХ
Установлено, что одной из причин бо/ъных, имеющих запущенную стадию сколиотического заболевания, является отсутствие учета погрешностей при измерении параметров, непосредственно характеризующих как тип диспластического сколиоза, так и сколиотическое заболевание в целом, что ведет к недостоверной постановке диагноза и прогноза дальнейшей динамики заболевания. В работе предложена методика выполнения измерения угла искривления позвоночника, проводимая по первичной рентгенограмме и дающая возможность повышения достоверного измерения этого параметра.
В современной ортопедии с целью выявления этиологии диспластического сколиоза, морфологических изменений отдельных позвонков, ортопедическое обследование позвоночника включает в себя углубленное изучение рентгенологической картины, по-
скольку в медицинской практике часто наблюдаются случаи, когда рентгенологическое исследование выявляет значительное искривление позвоночника, в то время как при клиническом обследовании косметический дефект мало заметен (1 ].
Одним из определяющих параметров сколиотичес-кого заболевания при рентгенологическом методе исследования является угол искривления позвоночника (у), представляющий собой угол между осями с информативностью 4 основной и вспомогательной систем координат двух и более позвонков, имеющих центр кривизны по одну сторону от позвоночника во фронтальной проекции на рентгенограмме (рис. 1). В качестве модели объекта измерений используется рентгенограмма грудной клетки, а метода измерения — метод непосредственной оценки [2]. Пределы измерения угла искривления позвоночника от 0° до 90°.
В качестве средств измерения используется линейка измерительная [3]: пределы измерений 0-150 мм, ширина — 18 мм, предел основной погрешности — 0,1 мм, ценаделения — 1 мм; термометр воздушный [4]; угломер транспортерный [5]; вспомогательное средство — авторучка с 0 шарика 0,5 мм. Условия измерения параметра: температура окружающей среды 20° ± 2°С ¡6]; плоскость съемки углов — вертикальная ± 1°.
В процессе проведения измерения угла искривления позвоночника образуются как инструментальная, так и методические погрешности. Инструментальная погрешность определяется погрешностью угломера ДИ11 = 6' = 0,0017 рад, а методическая погрешность образуется погрешностью схемы измерения, погрешностью базирования, температурной, субъективной и погрешностью съемки [7,8].
Погрешность схемы измерения (Дм) определяется неточностью построения основной и вспомогательной осей координат крайних позвонков из-за полосы нерезкости контуров позвонков (рис. 1) и рассчитывается путем квадратического суммирования угловых отклонений Ааа,, Д azs2 осей как основной, так и вспомогательной систем координат крайних деформированных позвонков дуги искривления позвоночника, образуемых из-за нерезкости контуров позвонков
2
ci.2
Рис. 1. Определение погрешности схемы измерения.
Угловые отклонения Даа ,, Аасх г, согласно схеме
(рис. 1), рассчитываются по формуле
§
Лас=-р[рад1
где 5 — толщина линии, проведенной вдоль крайних деформированных позвонков, образующих локализацию дуги искривления позвоночника, 5—0,25-0,5 мм; £ — расстояние между касательными точками, образуемыми при проведении линии вдоль основания крайних деформированных позвонков дуги искривления Позвоночника, £ — 26-45 мм.
Поскольку максимальное предельное значение Б и £ составляют 0,5 мм и 45 мм, то Ласк (- Д аа2 = 0,5/45 = «= 0,01 рад, тогда, суммируя погрешности Дасх, и Дан 2 квадратически, имеем
4,. = л/о,ОI2 + 0,0\г = ±0,014 рад.
Погрешность базирования (Даиз) возникает из-за отклонения от прямолинейности построенных осей (рис. 2).
Погрешности базирования Аеаз, и 2 основной и вспомогательной осей вычисляются по следующим формулам
А =
0,5-1.,' 0,5-1/
■ где и - расстояния между хордами и стягива-
Рис. 2. Расчетная схема определения погрешности базирования.
ющими их дугами в максимально удаленной точке дуг, представляющих собой проведенные основную и вспомогательную оси крайних деформированных позвонков дуги искривления позвоночника, = = = ± 5 мм; I, и Ь2 — длины дуг проведенных основной и вспомогательных осей крайних деформированных позвонков дуги локализации позвоночника, I, = £2 = = 230 мм;
Тогда
-4зад.1 = Аа¡3.2 ~
10
0,5-230
= 0,1 рад.
Таким образом, погрешность базирования (Деш), возникающая при определении угла искривления позвоночника по рентгенограмме, вычисляется путем квадратического суммирования погрешностей базирования основной и вспомогательных осей крайних деформированных позвонков дуги искривления Дв(Ц (
ИД»о, 2
4аЭ. " Ма3..'2+'4,а,.2'2 = л/0.12 + ОД2 = ±0,14 рад.
Температурная погрешность (Д() зависит от температурной деформации рентгенограммы за ее жизненный цикл: съемка — проявление — сушка — хранение
5
Таблица 1
Аттестат метрологической методики измерения угла искривления позвоночника
№ п/п Составляющие погрей« ости Обозначение погрешности Значения погрешности, рад
Системати -ческие Случайные
1 Инструментальные:
1.1 Угломера 0.0017 -
2 Методичеосие:
2.1 Схемы измерений Л» - ±0,014
2.2 Базирования Лц» - ±0,14
2.3 Температурная Л, - -
2 4 Погрешность съемки А,. - -
2.5 Субъективная Дл - ±0,0017
üi 0,0017 ±0,14
^¡послел измерений 0.0017 ±0,04
Лепи ±0,0417
— измерение. Поскольку при рентгенографическом исследовании позвоночника используется пленка высокой чувствительности, то данной погрешностью пренебрегаем.
Погрешность съемки (Дс) зависит от положения туловища при съемки: стоя или лежа. Условия съемки должны соответствовать условиям ходьбы. В виду отсутствия внешних силовых факторов в процессе съемки при рентгенографическом исследовании погрешность съемки Дс считаем равной нулю.
Субъективная погрешность (Дд) зависит от погрешности отсчитывания долей деления угломера А = = ± 0,1 с, где с — цена деления уг ломера; с = Г
Дл = 0,11° = 0,1° = ±6'= ± 0,0017 рад.
Численные значения инструментальных и методических погрешностей, возникающих в процессе проведения измерения и определения угла искривления позвоночника и предельно допустимая погрешность измерения угла искривления позвоночника представлены в табл. 1.
Таким образом, погрешность измерения угла искривления позвоночника, значения которого изменяются от 0° до 90°, составляет ± 2°. С учетом принятой международной классификации Кобба (Cobb) угла искривления позвоночника по степеням тяжести
заболевания [9] эта погрешность должна учитываться в качестве поправки, особенно на граничных значениях между степенями тяжести заболевания. При учете приведенных погрешностей достоверность измерения угла искривления позвоночника непосредственно влияет на качество диагностирования и соответственно прогнозирования такого сложного трудноформализованного процесса, как сколиоти-ческое заболевание, и сокращает частоту проведение частого рентгенологического контроля, поскольку рентгеновское излучение действует не только на биологический объект, но и на наследственный аппарат клеток.
Литература
1. Ситко Л. А. Нарушение осанки и сколиоз удетей.
- Омск, 1996. - 21 с.
2. ГОСТ 16263 - 70. ГСИ. Метрология. Термины и определения.
3. ГОСТ 427 - 75. Линейки измерительные. Технические условия.
4. ГОСТ 302 — 79. Термометр медицинский максимальный стеклянный. Технические условия.
5. ГОСТ 5378 - 88. Угломеры с нониусом. Технические условия.
6. ГОСТ 8.050 — 73. ГСИ. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений.
7. Чигрик H.H. Геометрическое моделирование многопараметрических процессов сколиотических деформаций позвоночника с целью создания системы ди-агностики и прогнозирования: Дис...к-татех. наук.
- Омск, 2002. - 294 с.
8. Глухов В. И. Методика технических измерений в машиностроении. - Омск: Изд-воОмГТУ, 2001. -248 с.
9. Чаклин В.Д., Абальмасова Е.А. Сколиозы и кифозы. — М.: Медицина, 1973. — 256 с.
ЧИГРИК Надежда Николаевна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры метрологии и приборостроения Омского государственного технического университета.
ГЛУХОВ Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры метрологии и приборостроения Омского государственного технического университета.
СИТКО Леонид Александрович, заслуженный деятель науки РФ, заслуженный врач РФ, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой хирургических болезней детского возраста Омской государственной медицинской академии.
