ИНТЕРАКТИВНАЯ ОРТОПЕДИЧЕСКАЯ СТЕЛЬКА

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к травматологии и ортопедии, а также невропатологии, и предназначено для информировании о распределения веса на нижнюю конечность человека и может использоваться для выработки навыка правильной походки, ограничения нагрузки на ногу в реабилитационном периоде у пациентов с патологией опорно-двигательной системы.
Травматизация и дегенеративно-дистрофические заболевания нижних конечностей являются ведущей причиной временной нетрудопособности, а также инвалидизации населения. Значимые статические нарушения опорно-двигательной системы, встречающиеся у 5% людей, проявляются в неправильной биомеханике ходьбы и требуют коррекции по медицинским показаниям.
Известны различные конструкции ортопедических устройств, которые были созданы с целью получения точной информации о нагрузке на нижнюю конечность при опоре и движении (1. RU, патент №64889, кл. A61B 5/103, Опубл. 27.07.2007 г.); 2. RU, патент №44818, кл. G01L 1/00, Опубл. 27.03.2005 г.).
Для выполнения поставленных задач имеются различные типы конструкций, в которых используют специальные датчики, и для их изготовления используются различные материалы. Одно из ортопедических решений содержит датчик нагрузки и сигнализатор, при этом датчик нагрузки выполнен в виде пластины или в виде диска с вмонтированной в него электронной схемой вычисления прилагаемой нагрузки, датчик установлен в пяточной части обуви пациента и соединен проводниками связи с сигнализатором, закрепленным на внешней стороне стенки обуви, при этом датчик имеет регулятор звука по частоте интенсивности и тональности сигнала, [см.1]. Основными недостатками этого устройства является единичное использование датчика в пяточной области, в следствие чего это устройство оценивает нагрузку в одном месте (без учета распределения нагрузки на передние отделы стопы), и поэтому конструкция имеет значительную погрешность и не выявляет истинной картины нагрузки на все отделы стопы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения давления стопы человека, состоящее из чувствительных элементов, соединенных с блоком управления, который обрабатывает полученный сигнал и передает его в блок оповещения. [см.2].
Однако данная конструкция имеет ряд недостатков. К недостаткам сравниваемого устройства следует отнести точечное расположение датчиков, зависимость работы устройства от магнитных свойств окружающих материалов и факторов среды.
Нами ранее был получен патент на изобретение «Оптический датчик деформации» (RU №2381489, от 10 февраля 2010 года).
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении точности определения нагрузки на стопу, усиления лечебного эффекта, удобства эксплуатации интерактивной ортопедической стельки и эффективной тренировки навыка правильной походки, а также ограничения нагрузки на нижнюю конечность в реабилитационном периоде у пациентов с патологией опорно-двигательной системы и сигнализации распределения веса на нижние конечности человека.
Указанный технический результат достигается тем, что в интерактивной ортопедической стельке, состоящей из измерительной платформы, внутри которой расположены датчики, соединенные с блоком управления и блоком оповещения и элементов питания, согласно полезной модели, внутри измерительной платформы поперек к длине стопы на всем протяжении стопы расположены гибкие продольные оптические датчики деформации в количестве от 2 до 30, помимо этого датчики со стороны ступни и со стороны подошвы обуви закрыты упругим листовым защитным материалом, а блок управления содержит модули электронный памяти.
Блок оповещения интерактивной ортопедической стельки может содержать элементы светового и/или звукового, и/или тактильного оповещения.
Информация, получаемая от датчиков интерактивной стельки передается на блок управления по каналу или каналам проводной, или беспроводной связи.
В качестве блока управления и/или блока индикации может использоваться мобильный телефон, либо коммуникатор, либо планшетный или стационарный компьютер, либо другое процессорное устройство с соответствующим программным обеспечением.
Упругий листовой защитный материал может быть покрыт гигиеническим материалом (пенополиэтиленом, пенополиуретаном, кожей, тканью и аналогичными, или их сочетанием).
В измерительной платформе между упругими листовыми защитными материалами может располагаться упругий наполнитель (пенополиэтилен, пенополиуретан, пористая резина или аналогичные).
Измерительная платформа может иметь супинатор и/или валик Зейца.
Измерительная платформа может иметь различную высоту на разных участках.
В измерительной платформе со стороны подошвы обуви под упругим листовым защитным материалом может располагаться упругий амортизирующий материал, например резина, пенополиуретан, композитный материал или аналогичные сочетания.
На фиг.1-4 изображены различные варианты выполнения устройства интерактивной ортопедической стельки и ее составляющих.
На фиг.1 представлены элементы блок-схемы интерактивной ортопедической стельки.
На фиг.2 (А, Б) изображено сечение ортопедической стельки, расположеные в ней компонентов (А - вид сбоку, Б - вид сверху).
На фиг.3 (А-Б) показан вид ортопедической стельки в изометрии (А - расположение на стельке супинатора и валика Зейца, Б - стелька с различной высотой в отличных отделах).
На фиг.4 представлен возможный вариант расположения элементов интерактивной ортопедической стельки на обуви и пациенте.
Интерактивная ортопедическая стелька состоит из измерительной платформы 1, внутри которой расположены датчики 2, соединенные с блоком управления 3, который обрабатывает полученный сигнал и передает его в блок оповещения 4, информирующий пользователя устройства приемлемым способом о неправильной нагрузке на стопу до тех пор, пока пользователь не изменит распределение нагрузки на стопу, и элементов питания 5.
Измерительная платформа 1 вкладывается в обувь и имеет форму стельки, внутри которой поперек к длине стопы на всем протяжении стопы расположены гибкие продольные оптические датчики 2 деформации в количестве от 2 до 30, помимо этого датчики 2 со стороны ступни и со стороны подошвы обуви закрыты упругим листовым защитным материалом 6, а блок управления 3 содержит модули электронный памяти 7, выполненные с возможностью сохранения измеренных показателей датчиков. Расположение датчика поперек к длине стопы позволят оценивать именно весовую нагрузку, исключая погрешности связанные с продольным изгибом подошвы обуви при ходьбе из-за переката стопы. Количество датчиков 2 не менее двух обусловлено установкой их под передним и задним отделом стопы. Это необходимо для оценки основной нагрузки на нагружаемые отделы стопы как при ходьбе, так и при статическом положении. Установка более 30 датчиков не целесообразна из-за избыточности получаемой информации. Упругий защитный листовой материал 6 устанавливается со стороны ступни и со стороны подошвы обуви для исключения повреждения датчиков. В качестве защитного листового материала могут быть использована пружинная сталь, полимерные материалы или аналогичные не имеющие остаточной деформации после весовой нагрузки на них.
Информация, получаемая от датчиков интерактивной стельки сохраняется в модулях электронной памяти 7. Хранение данных в модулях электронной памяти позволит производить анализ регистрируемых данных в тех случаях, когда необходимо выработать правильный стереотип походки человека и динамически отслеживать изменения.
Блок оповещения 4 содержит элементы светового 8 или звукового 9, или тактильного 10 оповещения или комбинацию, по крайней мере, двух предварительно упомянутых способов. Такое разнообразие вариантов оповещения необходимо для наиболее удобного оповещения пользователя (наблюдателя) устройства в различных бытовых ситуациях об изменениях распределения нагрузки на стопу.
Информация, получаемая от датчиков интерактивной стельки передается на блок управления по каналу или каналам проводной, или беспроводной связи. Применение беспроводной связи значительно повышает удобство пользования устройством.
В качестве блока управления и/или блока оповещения используется мобильный телефон 11, либо коммуникатор, либо планшетный или стационарный компьютер 12, либо другое процессорное устройство с соответствующим программным обеспечением. Применение соответствующего программного обеспечения позволит интегрировать измерительную платформу 1 с разнообразными процессорными устройствами, которые уже могут быть у пользователя.
В измерительной платформе упругий листовой защитный материал 6 может быть покрыт гигиеническим материалом 13 (пенополиэтиленом, пенополиуретаном, кожей, тканью, аналогичным или их сочетанием), что необходимо с точки зрения санитарно-гигиенических требований, в случаях когда упругий листовой защитный материал 6 не будет соответствовать требованиям, предъявляемым к материалам контактирующим с кожей человека.
В измерительной платформе 1 между упругими листовыми защитными материалами 6 расположен упругий наполнитель 14 (пенополиэтилен, пенополиуретан, пористая резина или аналогичный). Дополнительное введение упругого наполнителя 14 позволит дополнительно усилить упругость измерительной платформы, фиксировать датчики, связав воедино датчики и оба упругих листовых материала.
Измерительная платформа имеет супинатор 15 (и/или валик Зейца). Наличие супинатора (и/или валика Зейца) 15 позволит одновременно выполнять коррекцию статических деформаций стопы, таких как продольное, поперечное или комбинированное плоскостопие, полая стопа.
Измерительная платформа имеет различную высоту на разных участках. Это позволит дополнительно компенсировать асимметрию длины ног, если таковая имеется у пациента.
В измерительной платформе 1 со стороны подошвы обуви под упругим листовым защитным материалом 6 расположен упругий амортизирующий материал 16 (резина, пенополиуретанкомпозитный материал или аналогичные сочетания). Дополнительная установка упругого амортизирующего материала необходима в тех случаях, когда измерительная платформа будет установлена в обувь с тонкой подошвой, и имеет цель предотвращения повреждения элементов измерительной платформы мелкими предметами со стороны земли, помимо этого различной толщиной упругого амортизирующего материала 16 можно компенсировать различную длину ног пациента (если таковая имеется).
Клинический пример.
Больной П., 17 лет, наблюдался в КДЦ ГОУ ВПО Санкт-Петербургской Государственной Педиатрической Медицинской академии с 03.02.2010. Пациент обратился для проведения курса реабилитации в амбулаторном режиме после стационарного лечения по поводу перелома бедренной кости. Пациент в момент обращения передвигался с помощью костылей без опоры на поврежденную нижнюю конечность. Диагноз при поступлении консолидирующийся перелом средней трети левой бедренной кости, фиксированный интрамедуллярным блокирующим гвоздем от 14.01.2010. Больному проведен курс традиционного консервативного лечения (ЛФК, ФТЛ и т.п.). С 14.02.2010 разрешена дозированная нагрузка на левую нижнюю конечность весом до 20 кг. Интерактивная ортопедическая стелька была использована в качестве детектора нагрузки на нижнюю конечность. Увеличивающаяся дозированная нагрузка на левую стопу продолжалась в течение 20 дней и достигла 35 кг на конечность. Специалист (врач-ортопед), который использовал данные, полученные с интерактивной ортопедической стельки, определил, что достигнутый вес на конечность соответствовал балансу центра массы тела данного пациента, что позволило досрочно отказаться от применений костылей. В результате проведенного лечения достигнута консолидация перелома на один месяц раньше, чем обычно.
Таким образом, предлагаемая интерактивная ортопедическая стелька позволяет эффективно дозировать нагрузку на нижнюю конечность, с учетом всех индивидуальных особенностей пациента, а также формировать необходимый стереотип нагрузки на стопу.
Интерактивная ортопедическая стелька была апробирована на базе КДЦ ГОУ ВПО Санкт-Петербургской Государственной Педиатрической Медицинской академии, г.Санкт-Петербург, на 20 больных. Устройство показало эффективность для выработки правильного стереотипа нагрузки на стопу и дозирования нагрузки на нижнюю конечность.