ТРЕНАЖЕР ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ ПАЦИЕНТОВ С ПАРАЛИЧАМИ ВЕРХНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

Полезная модель относится к медицине и может быть использовано для реабилитации пациентов с параличами верхних конечностей: для самостоятельных упражнений пациентов с параличами верхних конечностей, с возможностью одновременных пассивных и активных движений. Устройство можно использовать как тренажер для реабилитации и восстановления тонуса мускулатуры пояса верхних конечностей, а также для разработки контрактур в плечевых и локтевых, лучезапястных суставах верхних конечностей и пальцев кисти.
При реабилитации пациентов с параличами возникает необходимость сгибания и разгибания верхних конечностей пациента во всех суставах для тренировки мускулатуры и разработки контрактур. Часто пациенты с тетраплегией могут только двигать немного головой или надплечьями. Движения в плечах, в предплечьях и работа кисти у таких пациентов невозможна.
Известен тренажер для реабилитации пациентов с параличами верхних конечностей, содержащий опорную вертикально располагаемую стойку, закрепляемую на корпусе пациента вдоль позвоночника с помощью мягкого крепления на уровне груди и с помощью плечевой манжеты на плече, горизонтально располагаемую перекладину, установленную с возможностью качания в вертикальном направлении относительно опорной стойки за счет связи с специальным механизмом формирования качательных движений, работающим от электродвигателя и блоком управления для установки режимов качания, к которой шарнирно прикреплен конец тяги, направленной вниз и предназначенной для размещения вдоль плеча пациента, при этом со свободным концом направленной вниз тяги жестко связана горизонтально размещаемая тяга для прикрепления к ней мягкими креплениями предплечья пациента (US4669451, A61F 5/01, А61Н 1/02, опубл. 02.06.1987).
Недостаток данного тренажера заключается в том, что он не дает возможности пациенту использовать внутренние силы и свои собственные возможности для реабилитации и организации внутренних восстановительных процессов. Этот тренажер относится к категории разминочных, которые принудительно перемещают части тела относительно друг друга в области возможных перемещений с целью обеспечения кровотока и насыщения тканей кислородом, а так же тренинга слабых мышц. Такие движения массажного плана не формируют в организме зарождение процессов восстановление: это возможно только в условиях, когда сам пациент начинает двигаться, побуждая организм к восстановлению утраченных функций.
Настоящая полезная модель решает задачу создания устройства для возможности самостоятельных пассивных и активных движений у пациентов с параличами верхних конечностей, которое можно использовать как тренажер для реабилитации и восстановления тонуса мускулатуры пояса верхних конечностей, а также для разработки контрактур в суставах верхних конечностей.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности тренажера за счет обеспечения возможности пациентам с с параличами верхних конечностей проводить самостоятельные упражнения в виде пассивных или активных движений.
Указанный технический результат достигается тем, что тренажер для реабилитации пациентов с параличами верхних конечностей, содержащий опорную вертикально располагаемую стойку, закрепляемую на корпусе пациента вдоль позвоночника с помощью мягких креплений по крайней мере на уровне груди, горизонтально располагаемую перекладину, 4 установленную с возможностью качания в вертикальном направлении относительно опорной стойки 1, к которой шарнирно прикреплен конец тяги 10, направленной вниз и предназначенной для размещения вдоль плеча пациента, при этом со свободным концом направленной вниз тяги связана горизонтально размещаемая тяга 16 для прикрепления к ней мягкими креплениями предплечья пациента, отличающийся тем, что опорная стойка 1 снабжена дополнительной перекладиной 3, жестко прикрепленной к опорной стойке 1 ниже уровня расположения горизонтально располагаемой перекладины 4, которая с этой стойкой связана шарнирно 5, направленная вниз тяга 10 для размещения вдоль плеча пациента шарнирно 9 связана с дополнительной перекладиной 3, а горизонтально размещаемая тяга 16 для предплечья пациента шарнирно 17 связана со свободным концом направленной вниз тяги 10, на опорной стойке с возможностью перемещения вдоль этой стойки установлена втулка 12, шарнирно связанная через косо направленную тягу 15 с направленой вниз тягой 10 и посредством упругой тяги 13 с горизонтально расположенной перекладиной 4, на которой установлен узел ее прикрепления к надплечью пациента или с которой связан гибкой тягой мягкое крепление для головы пациента.
Кроме того, горизонтально размещаемая тяга для предплечья пациента дополнительно связана с направленной вниз тягой упругой связью.
Тренажер может быть дополнительно снабжен штоком в виде стержневого элемента, размещенного вдоль тяги для предплечья пациента, который шарнирно связан с планкой, поворотно закрепленной на первой манжете, одеваемой на запястье пациента, которая через Т-образный шток связана с планкой, поворотно закрепленной на второй манжете, одеваемой на кисть пациента, при этом к Т-образному штоку на упругих тягах прикреплены кольца, одеваемые на пальцы пациента.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель иллюстрируется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид тренажера в базовом исполнении;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, в положении движения;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, с добавлением элементов для сгиба пальцев руки;
фиг.4 - фрагмент исполнения вертикальной плечевой тяги;
фиг.5 - элементы конструкции тренажера, закрепляемые на руке.
В рамках настоящей полезной модели рассматривается тренажер для выполнения пациентами с параличами верхних конечностей самостоятельных упражнений в виде одновременных пассивных и активных движений. Устройство можно использовать как тренажер для реабилитации и восстановления тонуса мускулатуры пояса верхних конечностей, а также для разработки контрактур в плечевых и локтевых, лучезапястных суставах верхних конечностей и пальцев кисти. В данном случае конструкция тренажера рассчитана на пациентов, имеющих возможность самостоятельно двигать немного головой или надплечьями (движения в плечах, в предплечьях и работа кисти у таких пациентов невозможна).
Тренажер состоит из базовой конструкции (фиг.1) и включает в себя F-образное основание, в котором опорная вертикальная стойка 1 предназначена для закрепления мягкими регулируемыми поясами 2 к спине пациента вдоль позвоночника по крайней мере в двух местах, разнесенных по высоте стойки 1 для формирования устойчивого крепления стойки 1 на корпусе пациента. Верхне расположенный пояс предназначен для прикрепления к пациенту в области груди, а нижний - в области живота. При таком креплении пациент может или стоять самостоятельно или опираясь на ходунки, или сидеть на стуле или в специализированном кресле.
К стойке 1 жестко прикреплена перпендикулярно оси стойки 1 нижняя перекладина 3 (дополнительная), а над нижней перекладиной 3 к стойке прикреплена (горизонтальная) верхняя перекладина 4, которая связана с вертикальной стойкой 1 шарнирным соединением 5 так, что эта стойка может качаться в вертикальной плоскости. Верхняя стойка расположена в плоскости вертикальной стойки и нижней перекладины и качается в этой плоскости. К свободному концу верхней перекладины 4 прикреплено мягкое крепление 6 типа ремня ли ленты с «липучкой» (может быть выполненное в виде скобы), предназначенное для прикрепления верхней перекладины 4 к надплечью пациента и фиксации к нему. При движении надплечья вверх или вниз происходит качание верхней перекладины 4, таким образом надплечье пациента становится инициатором начала движения. Если надплечье пациента обездвижено, то возможно в качестве источника начала движения использовать голову пациента. В этом случае, к свободному концу верхней перекладины 4 прикреплено мягкое крепление 7 типа ремня ли ленты с «липучкой» (может быть выполнено в виде петли, которая фиксируется вокруг головы пациента), используемое для закрепления на голове пациента и связанное с перекладиной 4 неупругой гибкой тягой 8.
К свободному концу нижней перекладины 3 с помощью шарнирного соединения 9 крепится вертикально располагаемая в исходном положении тяга 10 направленная вниз, являющаяся основным рычагом плеча, так как он располагается вдоль плеча пациента. Эта тяга 10 может быть выполнена составной или состоять не из одного стержневого элемента, а из двух стержневых элементов, шарнирно связанных между собой, что позволяет получить дополнительное перемещение прикрепляемых к тяге 10 элементов конструкции. Шарнирное соединение 9 может быть выполнено в виде совмещенных или рядом расположенных двух шарнирных соединения 9 и 11 (фиг.4), оси вращения которых направлены перпендикулярно друг к другу, тогда F-образное основание на вертикальной стойке имеет в этой тяге 10 дополнительный изгиб в горизонтальном направлении.
На вертикальной стойке 1 в зоне размещения нижнего мягкого пояса 2 располагается втулка (муфта) 12, расположенная на стойке с возможностью перемещения по ней. Эта втулка 12 связана с верхней перекладиной 4 упругой тягой 13, а с основным рычагом плеча (тягой 10) связана через шарнирные соединениями 14 косо расположенной тягой 15 из твердого материала (металла или пластмассы).
Все мягкие крепления, используемые для закрепления частей тела пациента, имеют возможность регулировки по индивидуальным размерам.
Рассмотренная базовая конструкция описана применительно к левой или правой верхней части тела пациента (для надплечий и плеч пациента), то есть для одной руки. Возможно использование второй такой же базовой конструкции для другой руки, при этом обе конструкции могут быть построены на общей вертикальной стойке 1 для обеспечения возможности одновременного или попеременного тренинга левой и правой верхних частей тела и верхних конечностей. Эти два совмещенных базовых устройства располагаются симметрично по типу зеркального отображения для левой и правой верхних конечностей.
Для развития предплечий в состав устройства дополнительно может входить тяга для предплечья пациента, выполненная виде подвижного рычага 16 для предплечья (фиг.3), также может быть выполнен в виде тяги или стержневого элемента или пластины с ложементом для укладки предплечья, соединенный со свободным концом тяги 10 шарнирным соединением 17 с поперечной (горизонтальной) осью вращения. Рычаг 16 для предплечья имеет мягкие крепления 18 к предплечью (ремни или ленты с «липучками»). Для улучшения работы дополнительный рычаг 16 предплечья и тяга 10 могут быть связаны регулируемой упругой тягой 19.
Для развития кистевых частей рук тренажер включает в себя дополнительное устройство для кисти (фиг.5), которое состоит из двух полужестких манжет 20 и 21 для крепления к кисти 22 и к запястью 23 соответственно, выполненных из твердого материала с тыльной стороны и мягкого материала с ладонной стороны.
На наружной стороне манжеты 21 имеется свободно вращающаяся на шарнире 24 планка 25, связанная шарнирными соединениями с Т-образным штоком 26 - движителем пальцев кисти, и штоком 27 - с толкателем планки 25. Планка 25 имеет несколько перестановочных отверстий 28 с каждой стороны от оси вращения шарнира 24. Конструкция планки 29 на манжете 20 повторяет конструкцию планки 21 в части перестановочных отверстий 28 под оси вращения. Т-образный шток 26 с возможностью вращения в горизонтальном направлении крепится к поворотно установленной на манжете 20 планке 29 и к поворотно установленной на манжете 21 планке 25 шарнирными соединениями и связан через упругие тяги 30 с кольцами 31, которые одеваются на пальцы пациента. Шток 27 может иметь дополнительные манжеты для крепления к предплечью. Дополнительные манжеты для крепления к предплечью имеют петли, внутри которых проходит шток 27.
На проксимальном конце штока 27 имеется шарнирное соединение 32 со скобой 33 - фиксатором плеча, выполненного в виде полужесткой манжеты, состоящей из скобы, выполненной из твердого материала - металла или пластика и мягкой части, выполненной из материи.
Таким образом, устройство для кисти (фиг.4) представляется в виде двух манжет 20 и 21, на которых крепятся поворотно на шарнирах планки 25 и 29, расположенные горизонтально или вертикально, а Т-образный шток (толкатель) 26 пальцев кисти крепится к ним на шарнирных соединениях в отверстиях 28 и может иметь на свободном конце груз 34, который можно регулировать по величине (массе) для обеспечения наг8ружения пальцев при их принудительном подъеме. Также, для улучшения работы к планкам 25 и 29 может крепиться упругая тяга для создания дополнительного усилия (тяга не показана на рисунках и может представлять собой пружину или резиновые нити, прикрепленные с одной стороны к планкам, а с другой стороны к внешней опоре).
Устройство располагают на спине пациента таким образом, чтобы вертикальная стойка 1 F-образного основания располагалась вдоль позвоночника, а верхнее крепление 6 в виде скобы располагалось на надплечье пациента. Устройство фиксируют к телу тела пациента мягкими регулируемыми поясами 2. Основной подвижный рычаг плеча тяга 10, связанная с нижней перекладины, фиксируют к плечу пациента мягким креплением. Упругую тягу 13 регулируют таким образом, чтобы натяжение упругой тяги создавало неустойчивое равновесное состояние тяги 10 при опущенном плече пациента. Косо расположенную тягу 15 от втулки 12 к тяге 10 регулируют таким образом, чтобы в верхнем положении втулки 12 между плечом пациента и вертикальной стойкой создавался заданный угол, относительно тела пациента.
1 вариант. После закрепления устройства на пациенте, он осуществляет подъем надплечья вверх. Надплечье поднимает фиксатор-мягкое крепление 6, выполненное в виде скобы и верхнюю подвижную перекладину 4 вверх. Упругая тяга 13 смещает втулку 12 по вертикальной стойке 1 вверх. Косо расположенная тяга 15, двигаясь со втулкой, осуществляет давление на тягу 10 и поднимает его вверх вместе с закрепленным плечом пациента и вращает плечо пациента вокруг сагитальной оси на угол, заданный косо расположенной тягой 15 (фиг.2). Пациент опускает надплечье и ослабляет натяжение упругой тяги 13. Тяга 10 с зафиксированным плечом пациента давит своей массой на косо расположенную тягу 15, которая сдвигает подвижную втулку 12 в исходное положение. Тяга 10 под тяжестью плеча пациента опускается вместе с плечом в исходное положение.
2 Вариант. Если пациент не может поднимать надплечье, то тогда на голову пациента надевают мягкое крепление 7, которое неупругой гибкой тягой 8 соединен со с верзней перекладиной 4 или скобой фиксатора надплечья (мягкое крепление 6) на верхней подвижной перекладине 4. Подъем подвижной перекладины вверх осуществляется путем отклонения головы пациента в противоположную сторону. Тогда неупругая тяга 8 поднимает конец верхней подвижной перекладины 4, далее воспроизводятся все действия, описанные в первом варианте. Для опускания верхней конечности, пациент возвращает голову в исходное положение, тогда надплечье с подвижной перекладиной 4 опускаются, и воспроизводятся все действия, описанные в первом варианте.
3 Вариант. Тренажер выполнен из двух симметрично расположенных устройств базовой конструкции. Тогда становится возможным подъем левых и правых верхних конечностей вверх по способу, описанном в первом и втором варианте.
4 Вариант. Если к устройству присоединен дополнительный подвижный рычаг 16 для предплечья пациента (фиг.3), то при достижении тягой 10 угла 90 градусов относительно вертикальной стойки 1, дополнительный рычаг 16 предплечья пассивно повернется вокруг оси шарнира щарнирного соединения 17 в вертикальном направлении, вращая предплечье пациента в локтевом суставе и сгибая предплечье вперед.
При движении тяги 10 вниз, дополнительный подвижный рычаг 16 предплечья повернется вокруг оси шарнира щарнирного соединения 17 и пассивно разогнет предплечье за счет пассивного вращения в локтевом суставе под действием силы тяжести, преодолевая сопротивление упругой тяги 19.
5 Вариант. Если к устройству присоединен дополнительное устройство для кисти (фиг.5), то при сгибании предплечья плечо пациента давит на шток 27 толкатель планки 25. Планка 25 поворачивается вокруг оси и двигает Т-образный шток 26, который, продвигаясь вперед, поворачивает планку 29 и натягивает упругие тяги 30, связанные с кольцами 31 и таким образом распрямляет пальцы кисти, в том числе и большой палец.
При разгибании конечности в локтевом суставе, действия происходят в обратном порядке и кисть вновь сжимается.
Можно изменять сопряжение сгибания плеча и движение пальцев кисти. Для этого шток 27 - толкатель планки 25 присоединяют к другим отверстиям 28 на планке. Расположенным в стороне слева или справа от центрального отверстия. Тогда при давлении плеча на шток 27 пальцы кисти будут сгибаться, а при распрямлении конечности в локтевом суставе разжиматься.
Сила сжатия и распрямления пальцев кисти регулируется путем перестановки штока 27 толкателей на планке 25 и перестановки Т-образного штока 26 на своей планке по отверстиям 28 на планках.
6 Вариант. Если устройство изготовлено как на фиг 2 и 4 и имеет две перпендикулярные оси вращения тяги 10, то часть вертикальной стойки 1 с подвижным штоком располагается сбоку на уровне подмышечной линии, а верхняя часть устройства крепится как в первом варианте. В этом случае при подъеме плеча вверх возможно сгибание плеча по направлению вперед. Это движение плеча может быть усилено дополнительной упругой тягой, идущей от передней части скобы мягкого крепления 6 к рычагу 10 (на рисунках не указано). При опускании надплечья сила тяжести разворачивает конечность пациента и плечо пациента возвращается вниз в исходное положение.
7 Вариант. Если устройство для кисти представлено, как на фиг.4, то оно может работать автономно без сопряжения с толкателем планки 25.
При опускании конечности вниз, груз 34 давит на планки 25 и 29 и пальцы кисти разгибаются. При подъеме конечности вверх - пальцы кисти сгибаются, так как груз 34 движется под действием силы тяжести в обратном направлении.
Так как планки 25 и 29 имеют отверстия по разные стороны от оси вращения, то путем перестановки Т-образного штока пальцев, можно изменить действие устройства на противоположное. При подъеме вверх будет происходить сгибание пальцев, а при опускании устройства вниз - разгибание.
Усилие на пальцы регулируется путем перестановки Т-образного штока пальцев по отверстиям на разных сторонам планок, изменяя, таким образом, величину рычага.
Данное устройство применялось при реабилитации 12 пациентов с тетраплегиями в возрасте от 16 до 55 лет. Причинами плегий были травмы позвоночника и спинного мозга, операции по поводу опухолей в области позвоночника и спинного мозга, черепно-мозговые травмы. У всех пациентов отмечалось усиление тонуса мускулатуры в поясе верхних конечностей. Лабораторные исследования показали улучшение тканевого кровотока в верхних конечностях. У 30% испытуемых перед использованием устройства отмечались контрактуры в плечевых и локтевых суставах. После тренировок на устройстве у всех пациентов контрактуры были разработаны или углы отклонения в суставах увеличились на 40-70% от исходного уровня. Пациенты занимались самостоятельно, постепенно увеличивая время тренировок в течение дня от 30 мин до 6 часов. Отрицательных явлений и жалоб отмечено не было.