Способ укрепления мышц пораженной нижней конечности и ортопедический аппарат для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике, а именно к ортезам и ортезированию. Задача изобретения - повышение опорной и движительной функции пораженной нижней конечности при одновременном повышении точности синхронизации электростимулирующего сигнала с фазами шага больного. Новым в способе укрепления мышц пораженной нижней конечности является то, что проводят биомеханические и электромиографические исследования ходьбы больного в ортопедическом аппарате при различных схемах построения аппарата, на основе полученных данных этих исследований проводят подсчет параметров, характеризующих функциональное состояние мышц при ходьбе в аппарате, на основе анализа полученных параметров выбирают для конкретного больного наиболее рациональную схему построения аппарата, укрепляют датчик синхронизации электронного корректора движения на латеральной шине голени в области коленного шарнира ортопедического аппарата, проводят курс электростимуляции мышц пораженной (ортезированной) конечности при ходьбе больного в ортопедическом аппарате в течение 3-4 нед, состоящий из ежедневных сеансов длительностью от 20 до 60 мин, после проведения курса электростимуляции констатируют изменение функционального состояния мышц, корректируют схему построения эксплуатируемого больным ортопедического аппарата. Новым в ортопедическом аппарате для осуществления способа является то, что он дополнительно содержит коленный и голеностопный узлы с элементами регулировок длин шин и полуколец бедра и голени и величин относа центров шарниров от условных центров соответствующих суставов, а также быстросъемный датчик синхронизации электронного корректора движения, устанавливаемый на латеральной шине голени в области коленного шарнира. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил., 4 табл.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ортезам и ортезированию, а также к электростимуляционным способам и устройствам.

Известен способ укрепления мышц пораженной нижней конечности, заключающийся в назначении больному вялым параличом показанного ему беззамкового ортопедического аппарата, снабжении больного электронным корректором движения, состоящим из датчика синхронизации и электростимулятора с накожными электродами и блоком питания, проведении курса искусственной коррекции движений посредством фазовой электростимуляции мышц при ходьбе больного.

Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает повышения опорной и движительной функции пораженной нижней конечности при одновременном повышении точности синхронизации электростимулирующего сигнала с фазами шага больного.

Датчик синхронизации, используемый в ортопедическом аппарате АН8-27, являющемся электронным корректором движения, состоящим из датчика синхронизации и электростимулятора с накожными электродами и блоком питания, обладает небольшой точностью он состоит из угловых датчиков контактного типа, разработанных на базе микропереключателей; ЭС-сигнал с выхода электростимулятора на мышцы больного подается через накожные электроды, которые изготовлены из токопроводящей ткани; стимулирующий сигнал синхронизируется с фазами шага с помощью датчика синхронизации, шины бедра и голени которого прикрепляются к пораженной ноге больного резиновыми манжетами, что оставляет возможность для люфта датчика относительно конечности, тем самым снижая временную точность подачи электростимулирующего сигнала на соответствующие группы мышц.

Задачей изобретения в части способа является повышение опорной и движительной функции пораженной нижней конечности при одновременном повышении точности синхронизации электростимулирующего сигнала с фазами шага больного.

Задача, в частности, достигается тем, что в способе укрепления мышц пораженной нижней конечности, заключающемся в назначении больному вялым параличом показанного ему беззамкового ортопедического аппарата, снабжении больного электронным корректором движения, состоящим из датчика синхронизации и электростимулятора с накожными электродами и блоком питания, проведении курса искусственной коррекции движений посредством фазовой электростимуляции при ходьбе больного, отличительной особенностью является то, что, проводят биомеханические и электромиографические исследования ходьбы больного в ортопедическом аппарате, имеющем в коленом и голеностопном узлах элементы регулировок длин шин и полуколец бедра и голени и величин относа центров шарниров от условных центров соответствующих суставов конечности, при различных схема построения аппарата на основе полученных данных этих исследований проводят подсчет параметров, характеризующих функциональное состояние мышц при ходьбе в аппарате: энерготрат за двойной шаг и за 10 м пройденного пути, скорости ходьбы, интегрированной электромиограммы, а также средней амплитуды электромиограммы, на основе анализа полученных параметров - количественных показателей функционального состояния мышц нижней конечности - выбирают для данного конкретного больного наиболее рациональную схему построения аппарата, укрепляют датчик синхронизации электронного корректора движения на латеральной шине голени в области коленного шарнира ортопедического аппарата и настраивают его, проводят курс электростимуляции мышц пораженной (ортезированной) конечности при ходьбе больного в ортопедическом аппарате в течение 3-4 нед, состоящий из ежедневных сеансов длительностью от 20 до 30 мин, после проведения курса электростимуляции констатируют изменение функционального состояния мышц, корректируют схему построения эксплуатируемого больным ортопедического аппарата.

Кроме того, способ отличается тем, что измеряют силу мышц обеих нижних конечностей в статике: до проведения курса электростимуляции, непосредственно после курса электростимуляции и через 4-5 мес эксплуатации аппарата с откорректированной схемой построения. Также способ отличается тем, что в течение 4-5 мес эксплуатации ортопедического аппарата, проводимой после курса электростимуляции, не допускают применения сеансов электростимуляции.

Кроме того, способ отличается тем, что с целью определения параметров, характеризующих функциональное состояние мышц, непосредственно после окончания курса электростимуляции и через 4-5 мес после эксплуатации аппарата с откорректированной схемой построения проводят биомеханические и электромиографические исследования ходьбы больного в аппарате, определяют энерготраты за двойной шаг за 10 м пройденного пути, скорость ходьбы, интегрированную электромиограмму и среднюю амплитуду электромиограммы.

Способ отличается также тем, что измеряют максимальную электрическую активность мышц до и после проведения курса электростимуляции, а также и после 4-5 мес эксплуатации ортопедического аппарата с откорректированной схемой построения.

Кроме того, способ отличается тем, что проводят сравнительный анализ полученных результатов исследования до и после электростимуляции и на этом основании делают вывод о медицинском статусе ортопедического больного.

Известен ортопедический аппарат на нижнюю конечность, содержащий соединенные между собой шины и гильзу бедра, коленный узел с датчиком, шины и гильзу голени, голеностопный узел, электростимулятор с блоком питания и системой накожных электродов.

Недостатком известного ортопедического аппарат на нижнюю конечность является отсутствие элементов, обеспечивающих повышение точности синхронизации электростимулирующих сигналов с фазами шага больного в ортопедическом аппарате с подобранной в результате проведенных исследований наиболее рациональной схемой построения.

Задачей изобретения в части устройства является повышение точности синхронизации электростимулирующих сигналов с фазами шага больного в ортопедическом аппарате с подобранной в результате предварительно проведенных исследований наиболее рациональной схемой построения.

Задача в части устройства достигается тем, что ортопедический аппарат для осуществления предложенного способа, содержащий соединенные между собой шины и гильзу бедра, коленный узел с датчиком, шины и гильзу голени, голеностопный узел, электростимулятор с блоком питания и системой накожных электродов, дополнительно содержит коленный и голеностопный узлы с элементами регулировок длин шин и полуколец бедра и голени и величин центров от условных центров соответствующих суставов, а также быстросъемный датчик синхронизации электронного корректора движения, устанавливаемый на латеральной шине голени в области коленного шарнира.

Кроме того, ортопедический аппарат отличается тем, что коленный узел содержит головки шин бедра и голени, соединяемые с латеральной и медиальной шинами бедра и голени, коленный шарнир, регулировочные винты, ось, втулку, гайку, головка шины голени входит в головку шины бедра вилочного типа, втулка надета на ось и является посадочным местом для головки шины голени, ось шарнира снабжена центральным резьбовым отверстием с возможностью крепления кулачка датчика синхронизации электронного корректора движения соосно с коленным шарниром, шины бедра и голени имеют с одной стороны специальные регулировочные площадки с двумя горизонтальными пазами для возможности изменения взаимного положения головок шарнира и шин бедра и голени в диапазоне 0-20 мм.

Ортопедический аппарат отличается также тем, что с целью обеспечения надежной фиксации выбранного положения соответствующих шин и головок коленного шарнира, предусмотрены согласованные рифления на соединяемых участках обоих элементов и болтовое соединение, состоящее из винтов и гаек, причем рифления выполнены параллельно осям шин и перпендикулярно пазам, винты проходят через отверстия в головках шин коленного шарнира и через пазы в регулировочных площадках шин и зажимаются через шайбу гайками.

Кроме того, ортопедический аппарат отличается тем, что с целью обеспечения удобства регулировки взаимного положения соединяемых элементов коленного узла винт выполнен с лысками, исключающими поворот винта при наворачивании гайки, имеющей цилиндрическую форму и снабженную накаткой.

Ортопедический аппарат отличается также тем, что с целью определения установленного при регулировке положения центра коленного шарнира относительно оси шин, коленный узел снабжен шкалой, которая размещена на наружной поверхности регулировочных площадок шин голени и бедра в их концевой части, диапазон шкалы 0-20 мм, цена деления соответствует шагу рифления.

Кроме того, ортопедический аппарат отличается тем, что голеностопный узел содержит латеральную и медиальную шины голени, соединенные с полукольцами и шинами-лапками, прикрепленными к металлической стельке, внутренняя поверхность которой конгруэнтна подошвенной поверхности стопы больного, оснащен регулировочными и крепежными винтами, в каждой из двух шин-лапок предусмотрены пазы: верхний и нижний, через верхний паз осуществляется дополнительное винтовое крепление головки шины-лапки с самой шиной-лапкой, нижний паз снабжен сухарями и шкалой величин относа голеностопного шарнира, головка шины голени оснащена устройством для регулировки тыльного и подошвенного сгибания, нижнее полукольцо голени имеет паз со шкалой, втулочно-винтовыми соединениями и крепежными винтами для регулировки, фиксации и отсчета величины относа.

Ортопедический аппарат отличается также тем, что датчик синхронизации электронного корректора движения содержит шарнирно соединенные головки шин бедра и голени, являющиеся головками шин бедра и голени коленного узла, кулачок, укрепленный с помощью винта, являющегося осью коленного шарнира, и микропереключатель, установленный с возможностью взаимодействия с кулачком на площадке, присоединенной к головке шины голени, а также кронштейн, прикрепленный к головке шины голени винтом с накаткой и снабженный скобой для крепления жгута проводов, идущих от электростимулятора и электродов к микропереключателю, площадка для установки которого является частью кронштейна, кулачок укреплен соосно с коленным шарниром через втулку центральным винтом, который ввернут в отверстие оси коленного шарнира.

Кроме того, ортопедический аппарат отличается тем, что в датчике синхронизации электронного корректора движения с целью обеспечения фиксации кулачка от поворота путем его заклинивания прижатием на головке оси, он упирается в головку оси коленного шарнира по конической поверхности, которую имеют как головка, так и кулачок с его внутренней стороны.

Совокупность приведенных признаков для обеспечения повышенной опорной и движительной функции пораженной нижней конечности при одновременном повышении точности синхронизации электростимулирующего сигнала с фазами шага больного в ортопедическом аппарате с подобранной в результате предварительно проведенных исследований наиболее рациональной схемой построения в науке и технике до даты подачи заявки не обнаружена, что соответствует требованию "новизна".

Пример осуществления способа.

Предлагаемые способ укрепления мышц пораженной нижней конечности и ортопедический аппарат для его осуществления были применены для лечения больной Ч-й, возраст 44 г. масса без аппарата 76 кг, масса в аппарате 83 кг, рост 167 см, длина шага 0,55 м; диапазон остаточные явления полиомиелита, парез мышц левой ноги.

Для постоянной носки больная использует беззамковый ортопедический аппарат с коленным модулем 0210 разработки МПО" Металлист" (бывший металлообрабатывающий завод имени Н.А.Семашко). Центр КШ аппарата совмещен с условным центром коленного сустава с учетом незначительной рекурвации в последнем при опоре. Центр голеностопного шарнира (ГСШ) аппарата вынесен вперед по отношению к условному центру голеностопного сустава (ГСС) на 20 мм. Аппарат содержит металлический двухшарнирный вертлуг 0768.

Исходя из схемы построения серийного аппарата, в макете аппарата больной Ч-й поочередно устанавливалось 5 различных схем построения, при которых исследовалась ходьба (см. фото фиг.1) с целью выявления влияния схемы построения аппарата на функциональное состояние мышц больной и определения наиболее рациональной схемы построения аппарата. Результаты этих исследований представлены в табл.1. Анализируя данные таблицы, видим, что схемы построения аппарата оказывают существенное влияние на основные показатели функционального состояния мышц. Так, при изменении положения ГСШ и КШ соответственно в диапазонах от +20 до +4 мм и от 0 до -16 мм интегрированная электромиограмма (ЭМГ) обеих ног колеблется от 677 до 982 мкВ·с, а энерготраты от 249,38 до 318,05 Дж. Наиболее рациональной схемой построения аппарата для больной Ч-й следует считать схему 2 (КШ-0, ГСШ +14), поскольку она обеспечивает минимальные энерготраты при ходьбе в расчете на обе ноги и наиболее близкую к минимальному значению (по схеме 1) интегрированную ЭМГ мышц. Схема 2 оказалась наиболее удобной и по ощущениям самой больной.

Следует подчеркнуть, что выбранная схема не соответствует схеме сборки серийного аппарата больной Ч-й, которым она пользовалась до проведения исследований. Таким образом, данная конструкция макета аппарата позволяет уточнять схему построения аппарата у тех больных, которые пользуются обычными "серийными" аппаратами, и перевести их в дальнейшем на более совершенные конструкции аппаратов, адаптируемых к функциональному состоянию мышц пораженной нижней конечности.

Результаты биомеханических исследований представлены в табл. 2-4. Курс электростимуляции мышц (большой ягодичной и наружной широкой) больной Ч-й проводился в макете аппарата с выбранной схемой построения в течение 25 дн амбулаторно. Анализ данных в табл.2 по измерению силы мышц нижних конечностей этой больной до и после электростимуляции (ЭС) показал, что после электростимуляции сила мышц пораженной левой конечности существенно возросла: почти в 5 раз сила мышц-разгибателей тазобедренного сустава (ТБС) и в 1,94 раза сила мышц-сгибателей ТБС. При этом увеличилась и сила аналогичных мышц "сохранившейся" правой конечности соответственно в 1,5 и в 1,77 раза. После 4-5 мес носки макета аппарата с откорректированной схемой (КШ-0, ГСШ+10 мм) произошло некоторое снижение силы мышц обеих конечностей по сравнению с уровнем, достигнутым после электростимуляции. В то же время по абсолютным значениям сила мышц после опытной носки макета аппарата значительно превосходит силу мышц до курса ЭС. Так, например, сила мышц-сгибателей ТБС пораженной конечности уменьшилась всего на 4,8 по сравнению с силой аналогичных мышц, измеренных после курса ЭС до носки аппарата, и превосходит силу мышц до стимуляции в 1,84 раза. Следует отметить, что из-за недостаточной косметичности макета аппарата больная носила его не более 55% указанного периода носки. Поэтому полученные результаты в какой-то мере занижены. Можно полагать, что при 100%-ной носке аппарата данные по силе мышц будут еще более убедительными. Тем не менее приведенные результаты свидетельствуют о положительном эффекте опытной носки разработанного макета аппарата с регулируемыми положениями КШ и ГОШ, так как выбранная рациональная схема построения аппарата сдерживает уменьшение силы мышц, достигнутой после ЭС, по истечении 4-5 мес эксплуатации макета аппарата и через 5,5 мес после проведения курса электростимуляции.

Анализ данных табл.3 по энерготратам (расчеты энерготрат (работы мышц в суставах) проводились на ЭВМ ВМ РС/АТ с помощью математической модели разработки Г. П. Гриценко) и скорости ходьбы, полученные на основе результатов биомеханических исследований ходьбы больной в макете аппарата с регулируемыми положениями КШ и ГОШ, показывает, что после электростимуляции мышц увеличивается скорость ходьбы на 7% одновременно возрастают и энерготраты за двойной шаг на 23% на пораженной конечности, на 9% на "сохранившейся" конечности и на 16% на обеих ногах. Известно, что возрастание энерготрат должно быть пропорционально увеличению скорости ходьбы. Имеющийся налицо факт чрезмерного возрастания энерготрат за пределы этой пропорциональности можно, по-видимому, отнести к тому, что после стимуляции мышц была изменена схема построения аппарата, поставившего больного в более жесткие условия эксплуатации макета, что способствовало активизации работы мышц. Проследим картину изменений вышеуказанных параметров через 4-5 мес носки аппарата с откорректированной схемой его построения. Оказывается, что по сравнению с данными, полученными непосредственно после электростимуляции, скорость ходьбы увеличивается на 11% одновременно работа мышц возрастает на пораженной конечности на 17,6% на "сохранившейся" конечности на 18% и на обеих ногах на 18% Факт большего относительного увеличения работы мышц по сравнению со скоростью ходьбы (в 1,06 раза), по-видимому, можно объяснить происшедшей активизацией работы мышц за счет эксплуатации аппарата с откорректированной после проведения электростимуляции схемой его построения. Иначе говоря, предлагаемая конструкция аппарата с возможностью изменения схемы его построения заставляет более интенсивно работать мышцы, выполняя тем самым лечебно-тренировочную функцию.

Анализ данных табл. 4, в которой отражены количественные показатели функционального состояния мышц больной Ч-й, полученные на основе результатов ЭМГ-исследований, показывает, что после 4-5 мес носки макета аппарата с откорректированной схемой максимальная электрическая активность мышц в статике незначительно изменилась по сравнению с аналогичным параметром, измеренным непосредственно после курса электростимуляции. Из четырех мышц изменения произошли практически только у ПББ мышцы, выражаясь в уменьшении максимальной активности со 115 до 98 мкВ на пораженной ноге и в увеличении этой активности с 376 до 390 мкВ на "сохранившейся" ноге. В то же время по сравнению с состоянием мышц до ЭС можно отметить сохранение значительного (в 2,33 раза) увеличения максимальной электрической активности ПББ мышцы пораженной ноги и сохранение или незначительное изменение этого показателя для остальных трех мышц (ТГ (И), НШ, БЯ). Полученные данные свидетельствуют о том, что разработанная конструкция макета аппарата способствует активизации работы мышц.

Что касается изменений по интегрированной ЭМГ за двойной шаг, то следует отметить, что имеется тенденция к уменьшению этого показателя после 4-5 мес носки макета аппарата с откорректированной схемой на пораженной ноге и к некоторому увеличению на "сохранившейся" ноге, а также к его снижению на обеих ногах. Так, например, после электростимуляции интегрированная ЭМГ мышц пораженной ноги уменьшилась в 1,25 раза, а после 4-5 мес носки макета аппарата она дополнительно уменьшилась в 1,33 раза. Это говорит о качественном улучшении функционального состояния мышц.

На основании результата анализа табл.3 и 4 можно полагать, что разработанная конструкция макета аппарата способствует активизации работы мышц и улучшению их качественного состояния.

На фиг. 1 изображена больная Ч-ва в ортопедическом аппарате с системой различных датчиков, стоящая на "биомеханической" дорожке во время проведения исследований; на фиг. 2 ортопедический аппарат с регулируемыми коленным и голеностопным узлами; на фиг.3 ортопедический аппарат в сборе с электронным корректором движения, датчик синхронизации которого установлен на латеральной шине голени в области коленного шарнира аппарата; на фиг.4 латеральная часть голеностопного узла (ГСУ) для правой нижней конечности; на фиг.5 латеральная и медиальная части голеностопного узла с наружной стороны; на фиг. 6 латеральная и медиальная части голеностопного узла с внутренней стороны; на фиг.7 пара коленных модулей с регулируемым положением коленного шарнира (КШ) с наружной стороны; на фиг.8 пара коленных модулей с регулируемым положением коленного шарнира (КШ) с внутренней стороны; на фиг.9 регулировочные элементы коленного узла (КУ) и конструкция коленного шарнира (КШ) в сечении по его оси; на фиг.10 коленный модуль (КУ) с двумя видами крепления головки шины голени коленного шарнира (КШ) с шиной голени; на фиг.11 датчик синхронизации электронного корректора движения с элементами быстросъемного крепления в области коленного шарнира ортопедического аппарата.

Ортопедический аппарат на нижнюю конечность для осуществления способа укрепления мышц пораженной нижней конечности содержит тазобедренный узел 1, коленный узел 2, голеностопный узел 3, гильзу бедра 4, гильзу голени 5, башмачок 6, электронный корректор движения 7, состоящий из датчика синхронизации 8 и электростимулятора 9 с накожными электродами 10 и блоком питания 11; тазобедренный узел 1 состоит из пояса 12, соединенного с вертлугом 13, прикрепленного другим концом к латеральной шине бедра аппарата; коленный узел 2 состоит из коленного шарнира 14, шины бедра 15 и шины голени 16 с регулировочными площадками, а также из элементов крепления 17 хвостовиков головок шарнира с шинами; коленный шарнир 14 выполнен из следующих деталей: головки шины голени 18, головки шины бедра 19, оси 20, втулки 21 и гайки 22; головка шины голени 18 входит в головку шины бедра 19 вилочного типа; втулка 21, надетая на ось 20, обеспечивает требуемое расстояние между боковыми плоскостями паза головки шины бедра 19 и является посадочным местом для головки шины голени 18; ось 20 шарнира имеет центральное резьбовое отверстие для обеспечения возможности крепления датчика синхронизации 8 соосно с коленным шарниром 14; конец оси 20 снабжен наружной резьбой, на которую наворачивается гайка 22, фиксирующая ось от перемещения; шины бедра 15 и голени 16 имеют с одной стороны специальные регулировочные площадки с двумя горизонтальными пазами, предназначенными для обеспечения возможности изменения взаимного положения головок коленного шарнира и шин в диапазоне от 0 до 20 мм; для надежной фиксации выбранного положения этих элементов в конструкции предусмотрены согласованные рифления на соединяемых участках обоих элементов и болтовое соединение, состоящее из двух винтов 23 и гаек 24; рифления выполнены параллельно осям шин и перпендикулярно пазам с шагом 2 мм; винты проходят через отверстия в головках шин коленного шарнира (КШ) и пазы в регулировочных площадках шин и зажимаются через шайбу 25 гайками; для удобства регулировки взаимного положения соединяемых элементов винт 23 выполнен с лысками, исключающими поворот винта при наворачивании гайки 24; последние, в свою очередь, имеют цилиндрическую форму и снабжены накаткой; для определения установленного при регулировке положения КШ относительно шин, т.е. величины относа КШ от нулевого положения, коленный узел снабжен шкалой, которая размещена на наружной поверхности регулировочных площадок шин голени 16 и бедра 15 в их концевой части; длина шкалы 20 мм, цена деления 2 мм, что соответствует шагу рифления; напротив шкалы на хвостовике головки каждой шины КШ вдоль оси находится указатель величины относа центра КШ в виде риски определенного знака; описанный вид крепления лучше всего применять только в ходе изготовления аппарата при выборе и уточнении схемы его построения; при выдаче аппарата в носку, когда существенно возрастают требования к косметике аппарата, предполагается использование другого вида крепления - втулочно-винтового типа, отличающегося от первого обтекаемыми формами и значительно меньшими габаритами; для иллюстрации преимуществ второго вида крепления перед первым на фиг.10 представлен внешний вид КУ, на котором показано, в частности, крепление головки шины голени КШ с шиной голени одновременно двумя способами: первый способ крепления реализован через нижний паз регулировочной площадки, второй способ крепления через верхний паз; голеностопный узел 3 состоит из латеральной и медиальной частей, соединенных с металлической стелькой; для повышения надежности соединения головки шины - лепки голеностопного шарнира (ГСШ) 26 с самой шиной-лапкой 27 в последней предусмотрен паз 28, через который осуществляется дополнительное винтовое крепление 29 указанных элементов при различных величинах относа ГСШ от 0 до 20 мм; этот паз параллелен другому пазу, в котором размещены сухари 30, предназначенные для фиксации выбранного положения головки шины-лапки 26 дискретно с шагом, равным 2 мм; с целью обеспечения удобства пользования шкалой 31, размещенной на шине-лапке 27, она находится под нижней торцевой частью этой головки; указатель величины относа ГСШ 32 выполнен на подвижном элементе посредине концевой части головки шины-лапки 27 в виде определенного знака; для улучшения косметичности ГСУ в аппарате уменьшены габариты головки шины-голени ГСШ 33 в месте регулировки углов тыльного и подошвенного сгибаний; для повышения надежности крепления головки шины голени ГСШ 33 с самой шиной голени 34 с области регулировочных площадок 35 предусмотрены рифления с шагом 2 мм и глубиной 1 мм, а также втулочно-винтовое соединение 36 вместо обычного винтового; кроме того, ГСУ снабжен устройством для регулировки углов тыльного и подошвенного сгибания 37; датчик синхронизации 8 состоит из кулачка 38, микропереключателя 39 и элементов его крепления в области коленного шарнира, к которым относятся кронштейн 40, винт специальный 41, втулка 42, винт центральный 43, скоба для крепления жгута проводов 44, винт для крепления скобы 45, болтовое крепление 46 микропереключателя 39; кулачок 38 крепится соосно с коленным шарниром без разработки последнего через втулку 42 центральным винтом 43, вворачиваемым в отверстие оси коленного шарнира, при этом кулачок 38 упирается в головку оси коленного шарнира по конической поверхности, которую имеют как головка, так и кулачок с внутренней стороны; в результате кулачок слегка заклинивается на головке оси и тем самым обеспечивается его фиксация от проворота; кронштейн 40 с микропереключателем 39 устанавливается на головку наружной (латеральной) шины голени 18 ортопедического аппарата и закрепляется специальным винтом 41 (М4), вворачиваемым в эту головку, после захода в отверстие диаметром 2 мм (выполненное на головке по месту при сборке) язычка от бокового уступа кронштейна; язычок исключает возможность проворачивания кронштейна вокруг резьбовой части специального винта 41; таким образом, фиксация кронштейна 40, прижатого винтом 41, осуществляется в двух точках; для крепления жгута из электрических проводов используется скоба 44, которая с помощью двух винтов 45 (М2) притягивается к кронштейну 40.

Датчик синхронизации является одним из важнейших элементов всего устройства (ортопедический аппарат + искусственный корректор движения), который обеспечивает точность синхронизации стимулирующего сигнала с фазами шага больного. Сигнал с выхода электростимулятора подается с помощью предварительно отрегулированного и настроенного кулачка 38 датчика синхронизации 8, от которого срабатывает микропереключатель 39, осуществляя коммутацию сигнала на накожные электроды, прикрепленные к определенным группам мышц.

Будучи размещен в ортопедическом аппарате (закреплен на латеральной шине голени ортопедического аппарата, отрегулирован и настроен) и соединен с электростимулятором, датчик синхронизации 8 обеспечивает точное функционирование всего сложного устройства, способствуя правильной подаче электростимулирующего сигнала при ходьбе больного в аппарате, осуществляя вместе с собственно ортопедическим аппаратом (нагрузка на мышцы при ходьбе) и электростимулятором (укрепление мышц при электростимуляции во время ходьбы в ортопедическом аппарате) общую задачу укрепление, усиление, увеличение мышц пораженной нижней конечности.

Датчик синхронизации является быстросъемным, что должно дать возможность больному (или больному вместе с техником-протезистом) после проведенного сеанса электростимуляции (от 20 до 60 мин ежедневно, весь курс электростимуляции составляет 3-4 нед) быстро и грамотно отключить и отсоединить электростимулятор, снять датчик синхронизации и после этого продолжать пользоваться беззамковым ортопедическим аппаратом для тренировки и укрепления мышц пораженной конечности в оставшееся после сеанса электростимуляции время суток. А на следующий день для проведения электростимуляции при ходьбе в ортопедическом аппарате также быстро можно вновь установить датчик синхронизации на его законное место.

Настоящий ортопедический аппарат на нижнюю конечность функционирует следующим образом.

Согласно назначению врача-ортопеда собирается показанный данному конкретному больному беззамковый ортопедический аппарат на нижнюю конечность, состоящий из тазобедренного узла 1, коленного узла 2 и голеностопного узла 3.

Все узлы ортопедического аппарата, а в особенности имеющие настроечные и регулировочные элементы, подгоняются на больном с учетом его анатомических особенностей. Для проведения различных исследований центры КШ и ГСШ сначала совмещаются с условными центрами крупных суставов КС и ГСС, затем делаются различные относы центров ГСШ и КШ от условных центров соответственно ГСС и КС. В результате проводимых исследований на "биомеханической" дорожке, а также определения состояния мышц (см. пример осуществления способа) выявляется наиболее рациональная схема построения ортопедического аппарата: например, выбранные с точки зрения критерия минимума энерготрат относы центров КШ и ГСШ от соответствующих условных центров КС и ГСС. С учетом мнения больного эта схема построения "закрепляется" за данным больным на определенное время. Еще раз проводятся, при необходимости, исследования (см. пример осуществления способа); при исследованиях уточняется состояние мышц больного, его способность воспринимать электростимулирующие сигналы. Для проведения курса электростимуляции необходимо снабдить больного кроме предлагаемого ортопедического аппарата (фиг.2) еще и электронным корректором движения 7, состоящим из датчика синхронизации 8 и электростимулятора 9 с накожными электродами 10 и блоком питания 11. Электростимулятор 9 и блок питания 11 размещаются на поясе больного, накожные электроды 10 укрепляются врачом-специалистом на соответствующих группах мышц больного, подлежащих электростимуляции, датчик синхронизации 8, обеспечивающий синхронную с фазами шага подачу электростимулирующего сигнала с выхода электростимулятора на определенные группы мышц через накожные электроды, которые изготовлены из токопроводящей ткани, устанавливается на латеральной шине голени (ее головка 18) в области коленного шарнира, закрепляется и настраивается. Собранное устройство (ортопедический аппарат на нижнюю конечность с узлами, имеющими элементы настроек и регулировок, и электронный корректор движения, состоящий из датчика синхронизации и электростимулятора с накожными электродами и блоком питания) готово к эксплуатации, в том числе и к проведению курса электростимуляции в ходьбе. Передвигаясь в беззамковом ортопедическом аппарате, получая "электростимуляционную" "подпитку", точно синхронизированную с фазами шага, больной тренирует и укрепляет свои мышцы; после трех-четырехнедельного курса электростимуляции он может продолжать пользоваться ортопедическим аппаратом, тренируя и укрепляя окрепшие после курса электростимуляции группы мышц.

Использование предлагаемого способа укрепления мышц пораженной нижней конечности и ортопедического аппарата на нижнюю конечность с узлами, имеющими элементы настроек и регулировок, совместно с электронным корректором движения, состоящим из датчика синхронизации и электростимулятора с накожными электродатчиками и блоком питания, позволяет по сравнению с существующим более эффективно проводить электростимуляцию мышц в ходьбе при эксплуатации ортопедического аппарата, точно синхронизируя подачу электростимулирующего сигнала с фазами шага больного, все это способствует активизации работы мышц пораженной нижней конечности и улучшению их качественного состояния, их укреплению.

Использование после проведенного курса электростимуляции ортопедического аппарата с новой схемой построения, в наибольшей степени соответствующей улучшенному функциональному состоянию мышц, позволяет в значительной мере сохранять достигнутый эффект от электростимуляции. Это означает, что каждая последующая электростимуляция даст возможность дополнительного прироста силы мышц, а следовательно, и очередного изменения схемы построения ортопедического аппарата путем приближения центров КШ и ГСШ к условным центрам соответствующих естественных суставов. В конечном итоге представляется возможным перевести больного на аппарат с "нулевой" схемой построения. Таким образом, создание ортопедического аппарата с регулируемыми положениями центров шарниров целесообразно и эффективно. После проведения курса электростимуляции больного необходимо снабжать аппаратом с новой схемой построения, наиболее соответствующей улучшенному функциональному состоянию мышц. Это возможно реализовать только путем создания и внедрения в протезную промышленность РФ аппарата с регулируемыми положениями шарниров.

Предлагаемый ортопедический аппарат для осуществления способа укрепления мышц пораженной нижней конечности может быть предназначен для использования в качестве: базовой конструкции для эффективного функционального ортезирования больных с вялыми параличами и парезами нижних конечностей различной этиологии, пользующихся беззамковыми аппаратами с относами в КШ и ГСШ; аппарата для постоянного ношения для больных с распространенными параличами мышц конечностей, которые из-за недостаточной уверенности в подкосоустойчивости серийного беззамкового аппарата предпочитают пользоваться замковыми аппаратами; лечебно-тренировочного аппарата для больных с вялыми парезами или параличами нижних конечностей, а также после травм и хирургических операций с целью сокращения сроков восстановления функционирования мышц и связок нижних конечностей; аппарата-прибора индивидуального изготовления для проведения биотехнических исследований в лабораториях биомеханики и ортезирования медицинских учреждений с целью изучения влияния схемы построения аппарата на функциональное состояние пораженной конечности.

Формула изобретения

1. Способ укрепления мышц пораженной нижней конечности, заключающийся в назначении больному вялым параличом показанного ему беззамкового ортопедического аппарата, снабжении больного электронным корректором движения, состоящим из датчика синхронизации и электростимулятора с накожными электродами и блоком питания, проведении курса искусственной коррекции движений посредством фазовой электростимуляции при ходьбе больного, отличающийся тем, что проводят биомеханические и электромиографические исследования ходьбы больного в ортопедическом аппарате, имеющем в коленном и голеностопном узлах элементы регулировок длин шин и полуколец бедра и голени и величин относа центров шарниров от условных центров соответствующих суставов конечности, при различных схемах построения аппарата, на основе полученных данных этих исследований проводят подсчет параметров, характеризующих функциональное состояние мышц при ходьбе в аппарате: энерготрат за двойной шаг и за 10 м пройденного пути, скорости ходьбы, интегрированной электромиограммы, а также средней амплитуды электромиограммы, на основе анализа полученных параметров количественных показателей функционального состояния мышц нижней конечности выбирают для данного конкретного больного наиболее рациональную схему построения аппарата, укрепляют датчик синхронизации электронного корректора движения на латеральной шине голени в области коленного шарнира ортопедического аппарата и настраивают его, проводят курс электростимуляции мышц пораженной (ортезированной) конечности при ходьбе больного в ортопедическом аппарате в течение 3 4 недель, состоящий из ежедневных сеансов длительностью от 20 до 60 мин, после проведения курса электростимуляции констатируют изменение функционального состояния мышц, корректируют схему построения эксплуатируемого больным ортопедического аппарата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют силу мышц обеих нижних конечностей в статике: до проведения курса электростимуляции, непосредственно после курса электростимуляции и через 4 5 месяцев эксплуатации аппарата с откорректированной схемой построения.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в течение 4 5 месяцев эксплуатации ортопедического аппарата, проводимой после курса электростимуляции, не допускают применения сеансов электростимуляции.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что непосредственно после окончания курса электростимуляции и через 4 5 месяцев после эксплуатации аппарата с откорректированной схемой построения проводят биомеханические и электромиографические исследования ходьбы больного в аппарате, определяют энерготраты за двойной шаг и за 10 м пройденного пути, скорость ходьбы, интегрированную электромиограмму и среднюю амплутуду электромиограммы.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что измеряют максимальную электрическую активность мышц до и после проведения курса электростимуляции, а также и после 4 5 месяцев эксплуатации ортопедического аппарата с откорректированной схемой построения.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что проводят сравнительный анализ полученных результатов исследований до и после электростимуляции и на этом основании делают вывод о медицинском статусе ортопедического больного.

7. Ортопедический аппарат для укрепления мышц пораженной нижней конечности, содержащий соединенные между собой шины и гильзу бедра, коленный узел с датчиком, шины и гильзу голени, голеностопный узел, электростимулятор с блоком питания и системой накожных электродов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит коленный и голеностопный узлы с элементами регулировок длин шин и полуколец бедра и голени и величин относа центров шарниров от условных центров соответствующих суставов, а также быстросъемный датчик синхронизации электронного корректора движения, устанавливаемый на латеральной шине голени в области коленного шарнира.

8. Аппарат по п.7, отличающийся тем, что коленный узел содержит головки шин бедра и голени, соединяемые с латеральной и медиальной шинами бедра и голени, коленный шарнир, регулировочные винты, ось, втулку, гайку, головка шины голени входит в головку шины бедра вилочного типа, втулка надета на ось и является посадочным местом для головки шины голени, ось шарнира снабжена центральным резьбовым отверстием с возможностью крепления кулачка датчика синхронизации электронного корректора движения соосно с коленным шарниром, шины бедра и голени имеют с одной стороны специальные регулировочные площадки с двумя горизонтальными пазами для возможности изменения взаимного положения головок коленного шарнира и шин бедра и голени в диапазоне 0 20 мм.

9. Аппарат по пп.7 и 8, отличающийся тем, что предусмотрены согласованные рифления на соединяемых участков обоих элементов и болтовое соединение, состоящее из винтов и гаек, причем рифления выполнены параллельно осям шин и перпендикулярно пазам, винты проходят через отверстия в головках шин коленного шарнира и через пазы в регулировочных площадках шин и зажимаются через шайбу гайками.

10. Аппарат по пп.7 9, отличающийся тем, что винт выполнен с лысками, исключающими проворот винта при наворачивании гайки, имеющей цилиндрическую форму и снабженную накаткой.

11. Аппарат по пп.7 10, отличающийся тем, что коленный узел снабжен шкалой, которая размещена на наружной поверхности регулировочных площадок шин голени и бедра в их концевой части, диапазон шкалы 0 20 мм, цена деления соответствует шагу рифления.

12. Аппарат по пп.7 11, отличающийся тем, что голеностопный узел содержит латеральную и медиальную шины голени, соединенные с полукольцами и шинами-лапками, прикрепленными к металлической стельке, внутренняя поверхность которой конгруэнта подошвенной поверхности стопы больного, оснащен регулировочными и крепежными винтами, в каждой из двух шин-лапок предусмотрены пазы верхний и нижний, через верхний паз осуществляется дополнительное винтовое крепление головки шины-лапки с самой шиной-лапкой, нижний паз снабжен сухарями и шкалой величин относа голеностопного шарнира, головка шины голени оснащена устройством для регулировки углов тыльного и подошвенного сгибания, нижнее полукольцо голени имеет паз со шкалой, втулочно-винтовыми соединениями и крепежными винтами для регулировки, фиксации и отсчета величины относа.

13. Аппарат по пп.7 12, отличающийся тем, что датчик синхронизации электронного корректора движения содержит шарнирно соединенные головки шин бедра и голени, являющиеся головками шин бедра и голени коленного узла, кулачок, укрепленный с помощью винта, являющегося осью коленного шарнира, и микропереключатель, установленный с возможностью взаимодействия с кулачком на площадке, присоединенной к головке шины голени, а также кронштейн, прикрепленный к головке шины голени винтом с накаткой и снабженный скобой для крепления жгута проводов, идущих от электростимулятора и электродов к микропереключателю, площадка для установки которого является частью кронштейна, кулачок укреплен соосно с коленным шарниром через втулку центральным винтом, который ввернут в отверстие оси коленного шарнира.

14. Аппарат по пп.7 13, отличающийся тем, что в датчике синхронизации электронного корректора движения с целью обеспечения фиксации кулачка от проворота путем его заклинивания прижатием на головке оси он упирается в головку оси коленного шарнира по конической поверхности, которую имеют как головка, так и кулачок с его внутренней стороны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14