УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАВЫКОВ ХОДЬБЫ У ДЕТЕЙ С ДЕТСКИМ ЦЕРЕБРАЛЬНЫМ ПАРАЛИЧОМ (ДЦП) И С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
DEVICE FOR GENERATION OF MOTOR SKILLS WALKING IN CHILDREN WITH INFANTILE CEREBRAL PARALYSIS (DTSP) AND WITH DISEASES OF LOCOMOTOR SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к такой области медицины как физиотерапия, а именно к приспособлениям, помогающим ходить пациентам или людям с ограниченными возможностями в движении, и может быть использовано, например, для обучения ходьбе и/или реабилитации детей с диагнозом детский церебральный паралич (ДЦП) и заболеваниями опорно-двигательного аппарата.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство [RU2131232С1, опубл. 10.06.1999] для физиотерапии детского церебрального паралича путем формирования начальных пассивных двигательных навыков ходьбы у ребенка, содержащее детский комбинезон с левой и правой стопой, в который ребенок помещается в передний «комбинезон», навешиваемое спереди на плечи физиотерапевта. Физиотерапевт при ходьбе может руками осуществлять ребенку синхронные принудительные движения рук или ног, характерные для ходьбы.
К недостаткам устройства можно отнести то, что его проблематично использовать для тренировки детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата с более легкими формами заболевания, так как предназначено для детей с тяжелой формой детского церебрального паралича. С этим недостатком связаны также и возможность реализации только принудительных движений руками ребенка, и скованность движения за счёт большого количества деталей данной конструкции.
Известно устройство для физиотерапии детского церебрального паралича путем формирования двигательных навыков ходьбы у ребенка [RU2272609 C2, опубл. 27.03.2006 ], которое содержит детский комбинезон с левой и правой стопой, а также дополнительно содержащее взрослый комбинезон, выполненный со стопами, имеющими верхние части для ног ребенка, причем взрослый комбинезон на верхней части каждой стопы снабжен приспособлением для фиксации одноименной, левой и правой, стопы детского комбинезона, в области каждой голени установлен фиксатор для крепления одноименной голени детского комбинезона, а в области плечевого пояса размещены нагрудные ремни для поддержки в выпрямленном состоянии туловищной части детского комбинезона, при этом рукава детского комбинезона снабжены наружными, в области запястья, стержнями, с помощью которых физиотерапевт во взрослом комбинезоне осуществляет ручное управление маятникообразным движением рук ребенка в детском комбинезоне.
К недостаткам данного устройства можно отнести надувные полости рукавов, которые снабжены приспособлениями для ручного управления рук ребенка, что также, как и в предыдущем аналоге, обусловлено тяжелой формой ДЦП. Надувные полости задерживают движения плеча и предплечья ребенка, что может привести к атрофированию мышечных групп верхних конечностей. Использование устройства может привести к усилению влияния шейного тонического симметричного рефлекса при длительных тренировках.
Ближайшим техническим решениемявляется устройство [US6325023 (B1) ― 2001-12-04], позволяющее взрослому помогать учиться стоять и ходить ребенку, сохраняя при этом руки обоих свободными для других задач. Устройство состоит из двух поясов для крепления на телах взрослого и ребенка, и ремня безопасности. Для ног предусмотрена общая обувь. Пояс взрослого и пояс ребенка соединены друг с другом, чтобы позволить ребенку иметь существенную свободу передвижения, в то время как взрослый поддерживает и помогает ребенку ходить. Ремень безопасности присоединяет ребенка к взрослому, таким образом, что у ребенка есть существенная свобода передвижения.
К недостаткам данного технического решения можно отнести следующее:
– костюм не обеспечивают оптимальную биомеханику движения ребенка при ходьбе (руки находятся в подвешенном состоянии);
– длительность тренировки возможна только короткий промежуток времени, что связано с отсутствием дополнительных точек опор у ребенка;
– в процессе тренировок, вся основная нагрузка идет на поясницу взрослого.
Таким образом, существует потребность в создании устройства для выработки активных двигательных навыков ходьбы и двигательных навыков согласованного движения рук и ног у пациентов с ДЦП и с заболеваниями опорно-двигательногоаппарата с более легкими формами заболевания.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения поставлена задача создания реабилитационного тренировочного устройства с расширенными функциональными возможностями для восстановления утраченной двигательной активности верхних и нижних конечностей для лечения детей с ДЦП и нарушениями опорно-двигательного аппарата.
Техническим результатом является повышение продолжительности, эффективности, безопасности и комфортности тренировок, а также уменьшение трудоемкости и сложности физиотерапии детей с ДЦП и нарушениями опорно-двигательного аппарата с более легкими формами заболевания.
Поставленная задача достигается тем, что, как и известное предлагаемое устройство для формирования двигательных навыков ходьбы у детей с детским церебральным параличом и с заболеваниями опорно-двигательного аппарата содержит средства для фиксации ребенка к взрослому человеку (физиотерапевту) и осуществления одновременной локомоции взрослого и ребенка.
Новым является то, что упомянутые средства фиксации включают щитки 1 с рукоятками 2, предназначенные для установки на передней поверхности бедра каждой ноги взрослого человека и систему фиксации 3 для закрепления щитков на соответствующем бедре взрослого, а также поясничный пояс взрослого 4, включающий элементы фиксации со щитками 1.
Кроме того, щитки 1 выполнены в виде изогнутой упругой пластины прямоугольной или квадратной формы заодно с рукоятками 2, при этом внутренняя поверхность щитков выполнена c возможностью прижатия к передней поверхности бедра взрослого, а рукоятки расположены в центре щитка и перпендикулярно его внешней поверхности.
Кроме того, внутренняя поверхность щитков выполнена гладкой и частично повторяет форму передней поверхности бедра взрослого, при этом края и углы пластины выполнены закругленными для предотвращения потертостей кожного покрова взрослого при его эксплуатации.
Кроме того, по краям двух противоположных боковых сторон щитков выполнены по, меньшей мере, по две прорези для пропускания лент ремней системы фиксации 3 вокруг соответствующего бедра взрослого, а на верхней стороне каждого щитка, по меньшей мере, одна прорезь для пропускания лент ремней элементов фиксации (ремней) для крепления щитков к поясничному поясу 4.
Кроме того, что перпендикулярно к свободным концам рукояток щитков прикреплены навстречу друг другу ручки при помощи подвижного разъемного соединения, чтобы ребенок мог держаться за них при эксплуатации и для возможной замены – для удобного «хвата» ребенка.
Целесообразно, что устройство включает спаренные сандалии: взрослые и детские для дополнительной синхронизации шага взрослого и ребёнка.
Предпочтительно, чтобы между ручками 5 была прикреплена защитная цепочка 6, для предотвращения падения ребенка.
Дополнительно устройство может содержать спаренные сандалии 7 для синхронизации шага взрослого и ребёнка.
А также фиксатор 8 на голень взрослого для крепления одноименной голени ребенка.
Большое значение при ходьбе имеет согласованное движение верхних и нижних конечностей, так называемая "перекрестная координация", при которой вынос вперед правой ноги сочетается с выносом вперед левой руки, и наоборот.
Предлагаемое в настоящем изобретении внешнее вспомогательное двигательное устройство предназначено для выработки шагового автоматизма в вертикальном положении, восстанавливая полноценный шаг, рефлекс ходьбы у детей с проблемами центральной нервной системы и множественными нарушениями с раннего возраста.
Методика передвижения на «шаг вперед» - принцип экзоскелета. Движение начинается с движения ноги взрослого, за счет чего происходит вынос руки ребенка вперед-вверх и двигается на шаг вперед, затем передвигает другая нога взрослого и совершает следующий шаг ребенка.
Предлагаемое устройство позволяет проводить продолжительные тренировки, не приводящие к утомляемости родителей и самого ребенка, за счёт того, что у ребенка при тренировках есть дополнительная опора на рукоятки с ручками. Рукоятки обезопасят падения ребенка на левую или правую сторону. Для родителей данное устройство позволяет находиться в естественном положении (вертикальном), что облегчает нагрузку на поясницу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 приведен пример использования предлагаемого устройства.
На фиг. 2а приведен чертеж щитков с рукоятками, на фиг 2б показано конструктивное решение соединения щитков с рукоятками.
На фиг. 3 приведена система фиксации щитков на поясничном поясе и на ногах взрослого.
На фиг.4 приведена фотография спаренных сандалий для синхронизации шага взрослого и ребёнка.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство содержит щитки 1 (фиг.1), предназначенные для крепления на передней поверхности бедра взрослого человека (надколенники в виде щитков с рукоятками), выполненные заодно с рукоятками 2 и системой фиксации 3 для закрепления их на бедре взрослого, поясничный пояс 4 взрослого, включающий средства фиксациисо щитками 3.
Конструктивное решение щитков приведено на фиг. 2. Щитки 1 изготавливают методом отливки (3D моделирования) из полимерных материалов, обладающих высокой прочностью и упругостью. Рукоятки 2, расположенные в центре щитка и перпендикулярно его поверхности отливают заодно со щитками 1. Щитки 1 отливают в виде изогнутой пластины прямоугольной или квадратной формы, частично повторяющей форму передней поверхности бедра взрослого, при этом по краям трех сторон пластин: двух боковых и верхней выполнены прорези для пропускания ремней системы фиксации 3. Щитки, предпочтительно, выполняются толщиной от 8 до 10 мм. При выполнении пластины прямоугольной формы, предпочтительно, что ширина щитка составляет от 122 до 125 мм, а высота щитка от 140 до 145 мм. Длина рукоятки щитка, предпочтительно, от 305 до 310 мм, ширина рукоятки от 20 до 22 мм, высота рукоятки от 26 до 30 мм.
.
Система фиксации 3 (фиг. 3) для закрепления упомянутых щитков 1 на бедрах взрослого представляет собой систему, состоящую из двух ремней (лент) для обхвата каждой ноги (бедра) и двух ремней (лент) для соединения щитков с поясом. Использованы полипропиленовые ленты шириной 40 мм, фастексы на 40 мм и соответственно, велкро крепления на 40 мм. Средства фиксации поясничного пояса 4 со щитками также состоят из двух аналогичных лент ремней с фастексами, закрепленных на поясничном поясе. Поясничный пояс изготавливают методом шитья из синтетической ткани. Предпочтительно ширина пояса составляет от 100 до 120 мм, длина пояса от 800 до 830 мм
К внутренним сторонам на свободных краях рукояток 2 прикреплены (вкручены) ручки 5 при помощи резьбового соединения. Размер ручек подбирается индивидуально под «хват» ребенка.
Между ручками для предотвращения падения ребенка может быть размещена защитная металлическая цепочка 6, которая соединит ручки 5.
Для дополнительной синхронизации шага взрослого и ребёнка, в устройстве предусмотрены спаренные сандалии 7, выполненные из микропоры методом шитья (приведены на фиг. 4).
Дополнительные средства фиксации ребенка к взрослому для крепления одноименной голени ребенка к голени взрослого выполнены в виде двух трикотажно-упругих лент с велкро креплениями.
Устройство работает следующим образом.
Тренер-терапевт (взрослый) надевает на себя поясничный пояс 4 и соединяет пояс со щитками 1, которые в свою очередь крепятся системой ремней 3 на бедре каждой ноги взрослого, далее в случае использования дополнительных приспособлений для локомоции фиксируют стопы ног свои и ребёнка в спаренных сандалиях 7, фиксирует свои голени при помощи фиксатора 8 к одноименным голеням ребенка.
Ребёнок держится за ручки 5. Тренер-терапевт дает предупреждающую команду идти вперед, и начинает идти вперед, с соблюдением мер предосторожности. Далее начинаются пробные шаговые движения ногой взрослого человека (тренером-терапевтом), к которым привыкает ребенок. Перемещения осуществляются по закону «перекрестной координации», при которой вынос вперед правой ноги тренера-терапевта сочетается с выносом вперед левой руки ребенка, и наоборот. Движения ребенка, при котором вынос вперед правой руки сочетается с выносом вперед левой ноги. Нагрузка всегда должна быть на поясничном ремне тренера-терапевта, к которому зафиксированы щитки 1 с рукоятками 5 для ребенка. Ребенок не должен висеть на ходунках, а пробовать совершать шаги самостоятельно, пробовать стоять, при этом ощущать безопасность и чувство защищенности.
У группы детей с заболеванием ДЦП изучали особенности биомеханических характеристик двигательных действий при ходьбе при тренировках с использованием предлагаемого устройства.
В исследовании принимали участие 30 детей в возрасте от 3 до 5 лет, в том числе 18 мальчиков и 12 девочек. Основную группу составили 15 детей, в том числе 10 мальчиков и 5 девочек, передвигающихся с использованием предлагаемого устройства – экспериментального образца, созданного для апробации изобретения. 15 детей обладали способностью к самостоятельным локомоциям. Контрольную группу составили 10 детей аналогичного возраста.
Пример 1. Анализ ориентации звеньев тела, их местоположения в пространстве и отношения к опоре.
Дети выполняли упражнение «ходьба на тренажере – электрической беговой дорожке» – по горизонтальной поверхности. Для анализа ориентации звеньев тела, их местоположения в пространстве и отношения к опоре использовался метод отслеживания движения (Motion  Tracking). Пространственные перемещения звеньев тела регистрировались с помощью видеокамеры Vision Research Phantom. Полученные результаты позволяют выделить основные отличия в построении динамического стереотипа ходьбы у детей с ограниченными возможностями здоровья с использованием вспомогательной двигательной системы предлагаемого устройства. С её использованием, изменения структуры движения плечевого пояса и верхних конечностей можно рассматривать как компенсаторные: вертикальные перемещения плеча подстраиваются под движения общего центра тяжести. Руки движутся вперед и назад с большей амплитудой, для уменьшения момента инерции они согнуты в локтевых суставах, что увеличивает нагрузку на мышцы верхней конечности.
Пример 2. Анализ биоэлектрической активности дельтовидных мышц и нижних конечностей.
Оценка биоэлектрической активности мышц проводилась при помощи компьютерного электронейромиогрофа. Работа мышц верхних и нижних конечностей при ходьбе носит преимущественно динамический характер, наибольшая нагрузка падает на мощные мышечные группы. У детей с ДЦП и нарушениями опорно-двигательного аппарата передвигающихся с использованием предлагаемого вспомогательного двигательного устройства, чередование фаз напряжения и расслабления мышц длительное время не вызывает утомления.
Предлагаемое устройство позволяет по сравнению с ближайшим аналогом расширить лечебные функциональные возможности устройства, повысить эффективность, безопасность и комфортность, а также уменьшить трудоемкость и сложность физиотерапии детского церебрального паралича и детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Ребенок-пациент чувствует себя не только более безопасно, но и более комфортно и заинтересованно, эффективность обучения и/или реабилитации возрастает. В отличие от известных устройств, предлагаемый способ позволяет вырабатывать двигательные навыки координированных движений рук и ног, обеспечивая при этом синхронность движения противоположных рук и ног. Обучение может проводиться длительное время или непрерывно, или циклично, с остановками на перерыв. Возможность регулировать частоту, длину шагов и темп ходьбы.