СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ОСАНКИ
METHOD FOR CORRECTING POSTURE

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии и может быть использовано в области профилактической лечебной физкультуры для тренировки мышц опорно-двигательного аппарата с целью профилактики сколиоза, закрепления навыков правильной осанки пользователя и может способствовать исправлению имеющихся дефектов.
Известен способ коррекции осанки, при котором на теле пользователя закрепляют датчик и фиксируют правильное вертикально ориентированное положение тела пользователя в пространстве. Устанавливают углы отклонения от зафиксированного правильного вертикально ориентированного положения тела. Устанавливают сигнализацию для принятия правильного положения, визуализации параметров отклонения на экране сенсорного устройства. При этом ежедневно устанавливают допустимые углы отклонения от зафиксированного правильного положения тела в пространстве в пределах до 30 градусов в сагиттальной плоскости и во фронтальной плоскости. Устанавливают время удержания вертикального правильного положения тела в пространстве от 1 до 60 минут в час. Время уведомления об отклонении от допустимых углов отклонения от зафиксированного правильного положения составляет до 180 секунд. При отклонении более чем на 0,5 градуса от правильного положения пользователю подается сигнал для принятия пользователем правильного положения путем переориентации собственного положения тела в пространстве из-за пределов установленных границ отклонения в сагиттальной и фронтальной плоскостях в границы установленных предельно допустимых углов отклонения от зафиксированного правильного положения тела в пространстве. Допустимые углы отклонения от зафиксированного правильного положения тела в пространстве ежедневно уменьшают с шагом в 1 градус до 0 градусов в обеих плоскостях с течением времени. Время удержания правильного положения тела в пространстве увеличивают до 60 минут в течение часа. Визуализацию параметров отклонения отражают на экране сенсорного устройства во всех плоскостях и проекции вида сверху. При этом в памяти сенсорного устройства накапливают данные результатов корректировки параметров для оценки динамики формирования правильной осанки. (Патент 2698861 С1, кл. A61F 5/00, RU)
Недостатком данного способа является то, что отклонение положения тела человека от вертикального положения не является критерием для определения правильной осанки человека, не всегда свидетельствует о нарушении осанки, в частности, возможны наклоны с прямой спиной. При этом будет ложное срабатывание сигнализации об отклонении положения спины пользователя от правильного. Измерение углов наклона тела относительно вертикального положения свидетельствует лишь о положении тела в пространстве, но не о физиологических параметрах тела пользователя.
Наиболее близким аналогом является интерактивное устройство и способ коррекции осанки.
Способ коррекции осанки заключается в том, что на пользователе закрепляют элементы интерактивного устройства коррекции осанки человека. В системе управления и обработки информации выполняют установку предельно допустимых значений изгиба позвоночника. Выбирают вид сигнала оповещения. Затем производится регистрация значений изгиба позвоночника при помощи оптического датчика деформации, сравниваются зарегистрированные значения изгиба позвоночника с предельно допустимыми значениями и в случае превышения зарегистрированных значений изгибов позвоночника сверх предельно допустимых значений формируется и подается сигнал оповещения. При закреплении элементов интерактивного устройства коррекции осанки человека оптический датчик деформации устанавливают на месте контролируемого отдела позвоночника и прижимают к нему, при этом плоскость коррекции оцениваемого изгиба позвоночника человека должна быть перпендикулярна к срединной поверхности пластины оптического датчика деформации. Регистрация значений изгиба позвоночника, выполняемая одним датчиком деформации, должна осуществляться на участке протяженностью не менее, чем протяженность трех смежных позвонков на контролируемом участке, но не более, чем протяженность однонаправленного изгиба. (Патент RU 2504350 С1, кл. A61F 5/00)
Недостатком данного решения является то, что для коррекции осанки одновременно и во фронтальной, и в сагиттальной плоскостях требуется установка датчиков для каждого однонаправленного изгиба, что делает способ сложным в практическом повседневном использовании. Осуществляющие способ изготовленные датчики, регистрирующие нарушение, не являются универсальными для людей с разными физиологическими особенностями. Это обусловлено тем, что у разных людей аналогичный контролируемый участок отличается по протяженности в силу возраста и телосложения, то есть один и тот же изготовленный датчик для взрослого не подойдет для ребенка, так как превысит длину контролируемого изгиба.
Техническая проблема направлена на формирование и поддержание правильной осанки. Правильная осанка необходима человеку, так как нарушение осанки кроме косметического дефекта нередко сопровождается нарушением функций внутренних органов, в частности, неблагоприятно отражается на деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Технический результат достигается тем, что в способе коррекции осанки, заключающемся в том, что на пользователе закрепляют датчик коррекции осанки, в системе управления и обработки информации выбирают вид сигнала оповещения, в отличие от ближайшего аналога датчик коррекции осанки закрепляют на лопатках пользователя, выполняют установку правильного значения расстояния между лопатками при правильной осанке, затем регистрируют значения расстояния между лопатками во фронтальной и сагиттальной плоскостях и сравнивают зарегистрированные значения с правильным значением в системе управления и обработки информации и, в случае отклонения зарегистрированных значений от правильного значения, подается сигнал оповещения, кроме того, пользователь имеет возможность устанавливать допустимый период времени, позволяющий отклониться от правильной осанки, для индивидуального режима работы с возможностью использования автоматического режима тренировки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
На фиг. 1. (а-б) представлены основополагающие принципы определения правильной осанки из источника «Учебник инструктора по лечебной физической культуре» под общей редакцией профессора В.П. Правосудова, «Физкультура и Спорт», Москва, 1980.
Зависимость расстояния между лопатками от положения спины иллюстрируется чертежом на фиг. 2.
На фиг. 2. (а-в) представлены возможные варианты положения спины.
1
1
Фиг. 2. а. Правильная осанка, где c - расстояние от лопатки до позвоночника, l - правильное расстояние между лопатками, расположенными симметрично относительно позвоночника и прижатыми к спине.
2
2
Фиг. 2. б. Сутуловатость или круглая спина, что является нарушением в сагиттальной плоскости, где c - расстояние от лопатки до позвоночника, l - расстояние между лопатками, расположенными симметрично от позвоночника, но не прижатыми к спине.
Фиг. 2. в. Поднятие одного плеча и нарушение симметрии, что является нарушением во фронтальной плоскости, где а - катет прямоугольного треугольника, образующийся при правильном положении тела человека и проходящий по горизонтальной линии, соединяющей нижние углы лопаток, b - катет прямоугольного треугольника, образующийся при поднятии одного плеча и соединяющий нижний угол поднятой лопатки с катетом а, с - гипотенуза прямоугольного треугольника, соединяющая нижние углы лопаток расстоянием при поднятии плеча.
На фиг. 3. (а-в) представлены возможные варианты положения спины с надетым на человека опытным образцом датчика для осуществления предлагаемого способа коррекции осанки.
Фиг. 3. а. Правильная осанка.
Фиг. 3. б. Сутуловатость или круглая спина, что является нарушением в сагиттальной плоскости.
Фиг. 3. в. Поднятие одного плеча и нарушение симметрии, что является нарушением во фронтальной плоскости.
Одним из определяющих физиологических параметров тела человека для определения правильной осанки является положение лопаток. Рассматривают критерий правильной осанки: «…лопатки прижаты к туловищу на равном расстоянии от позвоночного столба, нижние углы лопаток расположены на одной горизонтальной линии». Источник: «Учебник инструктора по лечебной физической культуре» под общей редакцией профессора В.П. Правосудова, «Физкультура и Спорт», Москва, 1980. Раздел «Особенности методики лечебной физической культуры при дефектах осанки», стр. 351 (фиг. 1. а). При соблюдении этого критерия осанка является правильной в сагиттальной и фронтальной плоскостях (фиг. 2. а).
1
1
*
1
2
2
2
2
1
2
1
2
1
1
Вышеописанный критерий берут за основу гипотезы, что критерием правильной осанки также является расстояние между лопатками, которое зависит от положения спины. Для доказательства данной гипотезы анализируют, как будет меняться расстояние при нарушении условий критерия. При правильной осанке расстояние от позвоночного столба до лопатки равно расстоянию до симметричной противоположной лопатки и равно c, а итоговое расстояние между лопатками l=2c (фиг. 2. а). Если после изменения положения тела осанка становится сутуловатой или спина становится круглой, обе лопатки или одна из них становятся не прижатыми к туловищу, то происходит нарушение осанки в сагиттальной плоскости, и расстояние c между лопаткой и позвоночником увеличивается и соответственно увеличивается расстояние l между лопатками (фиг. 2. б). Причем, чем больше расстояние c от лопатки до позвоночника, тем больше расстояние между лопатками l, так как c<c, то и l<l. Следовательно, расстояние между лопатками при правильной осанке меньше, чем при нарушении осанки в сагиттальной плоскости (фиг. 2. а, б). Если увеличение расстояния между лопатками происходит в случае поднятия одного из плеч, нижние углы лопаток оказываются на разных уровнях, и при этом происходит нарушение осанки во фронтальной плоскости (фиг. 2. в). Для доказательства прочерчивают на спине человека воображаемый прямоугольный треугольник. Первый катет а треугольника образуется при правильном положении тела человека и проходит по горизонтальной линии, соединяющей нижние углы лопаток. Второй катет b образуется при поднятии одного плеча путем соединения нижнего угла поднятой лопатки с катетом, находящимся на горизонтальной линии. Гипотенузой l данного прямоугольного треугольника будет являться расстояние между нижними углами лопаток, находящимися на разных уровнях. В прямоугольном треугольнике гипотенуза всегда больше любого из катетов, а, значит, первый катет а, соединяющий углы лопаток в правильном положении тела, будет меньше гипотенузы l, соединяющей разноуровневые углы лопаток. Чем выше поднята лопатка, тем больше становится второй катет b и гипотенуза l соответственно, а, значит, увеличивается расстояние между лопатками (фиг. 2. в). Так как l=a, потому что оба значения являются расстояниями между лопатками при правильной осанке, а а<l, то l<l (фиг. 2. а, в). Следовательно, расстояние между лопатками при правильной осанке меньше, чем при нарушении осанки во фронтальной плоскости.
1
На основе проведенного анализа можно сделать вывод, что при соблюдении критерия правильной осанки расстояние l между лопатками стремится к минимально возможному (фиг. 2. а). Таким образом, гипотеза, что критерием правильной осанки является расстояние между лопатками, которое зависит от положения спины пользователя, доказана и теперь является теорией.
Для подтверждения теории проведено исследование зависимости расстояния между лопатками от положения спины среди добровольцев с разными физиологическими параметрами. Добровольцы принимают правильную осанку у стены: «…затылок, лопатки, ягодичная область, икроножные мышцы и пятки должны касаться стены». Источник: «Учебник инструктора по лечебной физической культуре» под общей редакцией профессора В.П. Правосудова, «Физкультура и Спорт», Москва, 1980. Раздел «Упражнения, рекомендуемые при нарушениях осанки и сколиозах», стр. 362 (фиг. 1. б).
1
2
Мерной лентой проводится замер расстояния l между лопатками, соответствующего правильной осанке (фиг. 2. а). Далее участник исследования ссутуливается или округляет спину, что является нарушением осанки в сагиттальной плоскости, и производится замер l расстояния между лопатками (фиг. 2. б). В конце участник поднимает одно из плеч, что является нарушением осанки во фронтальной плоскости, и производится замер l расстояния между нижними углами лопаток (фиг. 2. в).
Результаты замеров расстояния между лопатками (погрешность измерений ± 1 см) приведены в таблице.
Полученные данные доказывают теорию, что критерием правильной осанки человека с учетом индивидуальных особенностей пользователя является такой физиологический параметр, как расстояние между лопатками.
Для обеспечения возможности измерения расстояния между лопатками датчик закрепляют на лопатках пользователя.
Затем выполняют установку правильного значения расстояния между лопатками при правильной осанке, для этого пользователю требуется, стоя у стены, принять правильную осанку «…затылок, лопатки, ягодичная область, икроножные мышцы и пятки должны касаться стены» (фиг. 1. б), после чего датчик коррекции осанки сохраняет данные о правильном расстоянии между лопатками индивидуально для текущего пользователя (фиг. 3. а).
Затем, во время осуществления предлагаемого способа коррекции осанки, производят контроль осанки на основе физиологического параметра человека во фронтальной и сагиттальной плоскостях с помощью датчика коррекции осанки, который постоянно регистрирует и анализирует значения расстояния между лопатками на предмет нарушения критерия осанки (фиг. 3. б, в). Т.е. в системе управления и обработки информации сравнивают зарегистрированные значения расстояния между лопатками с правильным значением. В случае, когда отклонение зарегистрированных значений от правильного значения происходит непрерывно, продолжительно и дольше установленного пользователем периода времени, подается сигнал оповещения, выбранный пользователем, который информирует его о нарушении осанки и стимулирует выпрямить спину.
Для индивидуального режима работы пользователь имеет возможность устанавливать допустимый период времени, позволяющий отклониться от правильной осанки, чтобы исключить ситуации излишних срабатываний системы информирования при необходимой и естественной двигательной активности, например, для того, чтобы достать понадобившийся в процессе работы предмет, ходьбе и тому подобных действиях. Также есть возможность автоматического режима тренировки при котором, на основе анализа поведения пользователя, автоматически уменьшается период времени, что позволяет постепенно, деликатно для пользователя, закреплять навык правильной осанки.
Предлагаемый способ коррекции осанки обеспечивает эффективную коррекцию осанки при систематическом повседневном использовании за счет контроля индивидуального параметра положения спины пользователя и своевременного информирования о нарушении осанки. Так как один физиологический параметр человека позволяет производить контроль осанки в сагиттальной и фронтальной плоскостях, то способ коррекции осанки возможно производить единственным датчиком.
Предлагаемый способ коррекции осанки способствует развитию и тренировке мышц, участвующих в поддержании правильной осанки, за счет стимулирования принятия правильного положения тела пользователем, и при систематическом применении предлагаемого способа происходит формирование естественного мышечного корсета, закрепление навыков правильной осанки пользователя, что может способствовать исправлению имеющихся дефектов осанки.
Особенно эффективно способ коррекции осанки может использоваться для закрепления навыков правильной осанки у детей школьного возраста, когда идет активный рост ребенка, формирование позвоночника. Также благотворно способ может быть использован для контроля положения спины у взрослых людей с пассивным видом деятельности. Коррекция осанки также может проводиться при положении стоя и при ходьбе.
Пример конкретного выполнения.
Для демонстрации промышленной применимости предлагаемого способа коррекции осанки был изготовлен опытный образец датчика коррекции осанки, с помощью которого проведено исследование эффективности данного способа (Фиг. 3. а, б, в).
Изготовленный опытный образец датчика коррекции осанки производит контроль физиологического параметра тела человека, являющегося критерием правильной осанки, а именно расстояния между лопатками. Датчик и тросик, который выходит из датчика, фиксируют на разных лопатках с помощью двух полужестких ремней, проходящих через лопатки и плечи, зафиксированных третьим ремнем, охватывающим тело человека. На одном полужестком ремне в области лопатки закрепляют сам датчик, а на втором симметрично закрепляют конец тросика. Такое закрепление исключает смещение или падение датчика, предоставляет возможность регулировки под индивидуальное телосложение и обеспечивает ход тросика. Так как датчик прикреплен не непосредственно к кости лопатки, ход тросика сокращается, по отношению к ходу лопаток, но этого на практике более чем хватает, чтобы датчик мог зафиксировать нарушение осанки.
Опытный образец состоит из корпуса, внутри которого тросик прикреплен к переменному резистору соединительным элементом. Для работы датчика необходимо обеспечить постоянное натяжение тросика при любом положении спины. При натяжении тросика происходит перемещение соединительного элемента в корпусе датчика и изменение сопротивления переменного резистора, а также сокращение возвратного механизма, который тоже прикреплен к соединительному элементу. При ослаблении натяжения возвратный механизм возвращает соединительный элемент в первоначальное положение, возвращая тем самым первоначальное значение переменного резистора. Приняв за исходные параметры: длину хода точки, находящейся на пересечении соединительного элемента и тросика, рабочий диапазон значений переменного резистора и текущие значения с этого резистора, можно рассчитать, на какую длину вытянули тросик из датчика.
Реальный ход тросика опытного образца датчика коррекции осанки, закрепленного на теле одетого человека, составил от 2 до 5 см, что достаточно, чтобы зафиксировать нарушение осанки.
Пользователь А женского пола, возраст - 21 год, участвовала в исследовании эффективности данного способа в течение месяца. В первый день исследования на пользователе А закрепили на лопатках датчик коррекции осанки. Пользователь А выполнила установку правильного значения расстояния между лопатками. Для этого она приняла правильную осанку у стены: «…затылок, лопатки, ягодичная область, икроножные мышцы и пятки должны касаться стены» (фиг. 1. б), после чего датчик зафиксировал зарегистрированное значение как правильное значение расстояние между лопатками при правильной осанке. Далее пользователь А установила время задержки оповещения для индивидуального режима работы 1 мин. После начальной индивидуальной настройки пользователь А носила датчик коррекции осанки 1 час в день. В первую неделю испытаний сигнал оповещения о превышении зарегистрированных значений от правильного срабатывал в среднем 16 раз в час. Во вторую неделю испытаний сигнал оповещения поступал в среднем 9 раз в час. После этого пользователь применила режим тренировки с автоматическим уменьшением времени задержки подачи сигнала до 20 сек. Через месяц ежедневного ношения датчика коррекции осанки сигнал оповещения стал поступать в среднем 4 раза в час.
Пользователь Б мужского пола, возраст - 21 год, участвовал в исследовании эффективности данного способа в течение месяца. В первый день исследования на пользователе Б закрепили на лопатках датчик коррекции осанки. Пользователь Б выполнил установку правильного значения расстояния между лопатками. Для этого он и принял правильную осанку у стены: «…затылок, лопатки, ягодичная область, икроножные мышцы и пятки должны касаться стены» (фиг. 1. б), после чего датчик коррекции осанки зафиксировал зарегистрированное значение как правильное значение расстояние между лопатками при правильной осанке. Далее пользователь Б установил время задержки оповещения для индивидуального режима работы 1 мин. После начальной индивидуальной настройки пользователь Б носил датчик коррекции осанки 1 час в день. В первую неделю испытаний сигнал оповещения о превышении зарегистрированных значений от правильного срабатывал в среднем 15 раз в час. Во вторую неделю испытаний сигнал оповещения поступал в среднем 8 раз в час. После этого пользователь применил режим тренировки с автоматическим уменьшением времени задержки подачи сигнала до 30 сек. Через месяц ежедневного ношения датчика коррекции осанки сигнал оповещения стал поступать в среднем 4 раза в час.
Всего в исследовании принимала участие группа из 5 человек разного возраста, пола и телосложения. Участники носили опытный образец датчика в течение месяца по часу в день. Время задержки подачи сигнала выставлялось участниками от 20 сек. до 1 мин. В течение первой недели сигнализация о необходимости принять правильную осанку срабатывала в среднем 17 раз в час. К концу испытательного месяца сигнал оповещения о необходимости принять правильную осанку стал поступать в среднем 4 раза в час. Уменьшение количества оповещений свидетельствует о том, что пользователь реже нарушал осанку.
Проведенное исследование доказывает, что применение данного способа коррекции осанки обеспечивает эффективную коррекцию осанки при систематическом повседневном использовании за счет контроля индивидуальных параметров положения спины пользователя и своевременного информирования о нарушении осанки, вырабатывает у пользователей навык правильной осанки и приводит к формированию естественного мышечного корсета.