Устройство для диагностики функционального состояния трехглавой мышцы голени

 

Устройство предназначено для диагностики и может быть использовано для функционального исследования в травматологии, ортопедии, хирургии, неврологии, спортивной медицине, в процессе реабилитации, для профотбора, исследований в физиологии труда, экспертиз трудоспособности и др. Устройство содержит приспособление для фиксации конечности в средне-физиологическом положении в тазобедренном и коленном суставах и опорную площадку для фиксации стопы, динамометрический датчик, датчик в виде приемника-акселерометра и поворотный механизм. Устройство позволяет придавать конечности различные углы в голеностопном суставе при фиксированном средне-физиологическом положении в тазобедренном и коленном суставах и проводить исследования во время регистрируемой статической нагрузки на сгибатели стопы и вибрационного воздействия и снятия информации о резонансном состоянии непосредственно с изучаемого участка сегмента конечности. Устройство позволяет объективно оценить функциональное состояние трехглавой мышцы голени, корригировать лечебный процесс, повысить эффективность восстановительного процесса и сокращение сроков лечения повреждений и заболеваний трехглавой мышцы голени. 4 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для диагностики, и может быть использовано для функционального исследования в травматологии, ортопедии, хирургии, неврологии, спортивной медицине, в процессе реабилитации, для профотбора, исследований в физиологии труда, спорта, экспертиз трудоспособности и др.

Известен способ исследования биомеханических свойств нижних конечностей методом вибрационных испытаний (А.С.Аруин, В.М.Зациорский, Г.Я.Пановко, Л.М. Райцин. Исследование биомеханических свойств нижних конечностей человека методами вибрационных испытаний. Тезисы докладов второй Всесоюзной конф. по проблемам биомеханики, том 4. Медицинская биомеханика. - Рига, 1979. - С. 36-37), в котором описано устройство для вибрационных испытаний нижних конечностей, с помощью которого определялись амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) различных сегментов тела при вертикальном вибрационном возбуждении. Испытуемые располагались на столе электродинамического вибратора ВЭДС-400, возбуждаемого гармоническим сигналом в диапазоне частот 2-70 Гц при виброскорости 0,02-0,1 м/с. Постоянство уровня возбуждения поддерживалось системой обратной связи. Колебания стола вибратора, а также вынужденные колебания тела человека, определяемые в дистальном отделе голени, коленном суставе, в области крестца, межлопаточной области (на уровне 4 грудного позвонка) и на голове испытуемых, измерялись с помощью пьезоакселерометрических датчиков типа КД-35 фирмы RFT.

Известен "Способ исследования стопы" (МКИ A 61 B 5/00 а.с. 584842, Б.И. N 47, 1977), в котором описано устройство для изучения амортизационных (рессорных) свойств стопы. Для этого при осуществлении способа стопу помещают на платформу вибратора, от генератора подводится электрический сигнал в виде синусоидальных колебаний, с помощью датчика ускорения индукционного типа регистрируется сигнал, прошедший через стопу, которая подвергается вибрации, а с помощью датчика того же типа сигнал передается на регистратор.

Существенными недостатками известного устройства являются: 1) невозможность изучения состояния трехглавой мышцы голени в процессе заданного и контролируемого статического усилия; 2) невозможность изучения состояния мышцы при различных углах сгибания в голеностопном суставе; 3) невозможность производить вибровоздействие непосредственно на ахиллово сухожилие; 4) невозможность проводить исследование мышц нижней конечности в положении, когда мышцы-антагонисты уравновешивают друг друга; 5) отсутствие информации о резонансных состояниях мышцы.

Описанное в данном способе устройство является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, цель которого: повышение эффективности восстановительного процесса, сокращение сроков и улучшение результатов лечения повреждения и заболеваний трехглавой мышцы голени.

Нами предлагается устройство, с помощью которых возможно достичь следующего технического результата, заключающегося в получении количественных показателей функционального состояния трехглавой мышцы. Это достигается совокупностью общих качеств: устройство для проведения вибрационного воздействия и анализа резонансной частоты и отличительных признаков: устройство для функционального исследования дополнительно включает приспособления для придания конечности различных углом в голеностопном суставе при фиксированном средне-физиологическом положении в тазобедренном и коленном суставах, для регистрации статической нагрузки на сгибатели стопы и вибрационного воздействия и снятия информации о резонансном состоянии непосредственно с изучаемого участка сегмента конечности.

На фиг. 1 представлена блок-схема вибрационного стенда для изучения состояния опорно-двигательной системы. Стенд содержит платформу, на котором неподвижно закреплен вибратор (1), шину для фиксации конечности в средне-физиологическом ее положении (2), располагающуюся на металлической жестко закрепленной кушетке (3), опорную площадку (4) и динамометрический датчик (5) (для измерения сигнала на дистальном отделе стопы. Стопа обследуемого (6) устанавливается на площадку и фиксируется ремнями, площадка имеет поворотный механизм (7), ось вращения которого совпадает с осью голеностопного сустава (8) для изменения положения стопы. Возбуждение механических колебаний осуществляется перпендикулярно оси ахиллова сухожилия электродинамическим вибратором (1) посредством штока (9), снабженным виброводом (10). Частота и амплитуда вынужденных колебаний изменяются посредством звукового генератора (11) и усилителя мощности (12). Измерение колебаний проводится виброприемником-акселерометром (13), закрепленным на ахилловом сухожилии рядом с индикатором посредством самосцепляющейся ленты. Параметры колебательного процесса, в том числе резонансного состояния мышечно-сухожильного комплекса, фиксируются после предварительного усиления (14) сигнала с виброприемника виброизмерителем (15), осциллографом (16) и самописцем (17). Общее управление и автоматизация вибрационными испытаниями, статистический анализ, расчет диссипативных характеристик и принимаемое решение по результатам испытаний возложено с использованием стандартных ЦАП, АЦП (18) на компьютер (19) и алгоритма экстремального амплитудного регулирования.

Устройство применяется следующим образом. Обследуемый укладывается на кушетку, конечность помещается на шину (2) и фиксируется ремнями на уровне бедра и на опорной площадке для стопы (4). В проекции средней трети ахиллова сухожилия (нижней трети голени) самосцепляющейся лентой фиксируется виброприемник-акселерометр, рядом с ним с нормированной нагрузкой на сухожилие устанавливается вибровод. Исследования можно проводить при любом положении стопы и любом статическом усилии, развиваемом сгибателями стопы.

Приводим примеры использования предлагаемого устройства для диагностики функционального исследования трехглавой мышцы голени: 1. Больной Ш., 55 лет, 20 лет тому назад оперирован по поводу подкожного разрыва ахиллова сухожилия левой голени, выполнен его шов. На день обследования жалоб не предъявляет. При обследовании выявлена сгибательно-разгибательная миотендогенная контрактура голеностопного сустава с дефицитом амплитуды движений 15 градусов.

Больной уложен на кушетку (3), нога помещена на шину (2) и фиксирована ремнями на уровне бедра и на опорной площадке для фиксации стопы. В проекции средней трети ахиллова сухожилия самосцепляющейся лентой фиксирован пьезодатчик, рядом с ним на сухожилие с нормированной нагрузкой установлен вибровод. Зарегистрирована резонансная кривая в положении стопы под углом 90 градусов по отношению к голени. Затем вибрационное воздействие проведено в положении пассивного разгибания стопы под углом 20 градусов и пассивного сгибания под углом 40 градусов.

Проведенные исследования выявили (фиг. 2), что амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), свидетельствующие о эластичности и тонусе трехглавой мышцы ранее оперированной конечности (фиг. 2б), отличаются от здоровой (фиг. 2а). При пассивных сгибании и разгибании стопы форма кривых характерно меняется, что является следствием наличия рубцовой ткани области ахиллова сухожилия и трофических изменений трехглавой мышцы голени.

2. Больной К. , 30 лет. Обследован через 4 недели после травмы - подкожного разрыва ахиллова сухожилия (фиг. 3а). Методика обследования была аналогичной методике, приведенной в 1 клиническом примере. После выполненной проводниковой анастезии седалищного нерва (для выполнения операции) кривые существенно изменились (фиг. 3б) - резко уменьшилась амплитуда резонанса, что говорит о атонии трехглавой мышцы.

3. Обследуемый М. , 35 лет. Практически здоров. Обследуемый уложен на кушетку (3), нога помещена на шину (2) и фиксирована ремнями на уровне бедра и на опорной площадке для фиксации стопы. В проекции средней трети ахиллова сухожилия самосцепляющейся лентой фиксирован пьезодатчик, рядом с ним на сухожилие с нормированной нагрузкой установлен вибровод. Зарегистрирована резонансная кривая в положении стопы под углом 90 градусов по отношению к голени и развитии стопой усилия на платформу с силой 10 кг (фиг. 4 - 1). Затем вибрационное воздействие проведено в этом же положении стопы при давлении ее передним отделом на платформу с силой 20 кг (фиг. 4 - 2). Анализ АЧХ кривых 1 и 2 на фиг. 4 показывает, что увеличение тонуса мышцы при развитии усилия приводит к уменьшению амплитуды и увеличению частоты резонанса.

Статистический анализ данных обследования лиц без патологии трехглавой мышцы голени показал, что положение стопы достоверно влияет на частоту, при которой возникает резонанс, а диссипативные свойства системы достоверно не изменяются.

При использовании предлагаемого "Устройства для диагностики функционального состояния трехглавой мышцы голени" обеспечиваются следующие положительные эффекты: 1. Устройство обеспечивает оценку функционального состояния трехглавой мышцы голени в динамике.

2. Устройство позволяет оценивать в динамике механические характеристики ахиллова сухожилия.

3. Устройство позволяет учитывать количественные показатели динамики амплитудно-частотных характеристик различных участков сегментов конечности.

4. Устройство позволяет изучать резонансные состояния сухожилия и мышцы при любом положении стопы.

5. Устройство позволяет изучать резонансные состояния мышцы при контролируемой различной силе их сокращения.

6. Применение предлагаемого устройства возможно в любых условиях стационарной и амбулаторной служб практической медицины.

Формула изобретения

Устройство для диагностики функционального состояния трехглавой мышцы голени, содержащее платформу с закрепленным вибратором, связанным с генератором, датчики для измерения сигнала на дистальном отделе стопы и нижней трети голени, последний из которых связан с регистрирующим устройством, отличающееся тем, что устройство снабжено опорной площадкой для изменения положения и фиксации стопы с поворотным механизмом, ось которого совпадает с осью голеностопного сустава и шиной для фиксации конечности в средне-физиологическом ее положении, при этом первый из датчиков выполнен динамометрическим, а второй - в виде виброприемника-акселерометра, закрепленного на ахилловом сухожилии рядом с виброводом вибратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4