КОМПЛЕКС ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
COMPLEX FOR TREATING LOCOMOTOR DISEASES

Изобретение относится к области медицины, а именно к невропатологии, точнее к устройствам для немедикаментозной реабилитации детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата (ОДА) и последствиями повреждений центральной и периферической нервных систем (детский церебральный паралич, дородовые и послеродовые поражения центральной и периферической нервной системы, остаточные явления энцефалитов, менингоэнцефалиты, периферические параличи, парезы и т.д.).
В настоящее время для лечения отдельных заболеваний опорно-двигательного аппарата детей предлагается большое число различных методов воздействия (массаж, акупунктура и т.п.), комплексов динамических упражнений и тренажеров. (Семенова К.А. Детский церебральный паралич. М.: Медицина, 1981, с. 38-101; RU 2070816, 1994; RU 2000089, 1991;). Однако указанные способы характеризуются относительно низкой эффективностью и относительно большим сроком реабилитации.
Одним из перспективных направлений лечения за последние годы стало использование для данных целей вибровоздействия на организм больного в рамках как монотерапии, так и в качестве элемента комплексной терапии.
Так, предлагается для лечения сколиотической болезни позвоночника (RU 2104684, 1998) осуществлять вибровоздействие на позвоночник частотой 10-50 Гц, амплитудой 1-5 мм в сочетании с изометрическим напряжением и расслаблением мышц в течение 5-10 с. Длительность лечебного сеанса 2-3 ч. Вибровоздействие сочетают с мануальной терапией, лечебным массажем, электромиостимуляцией, термомагнитотерапией, рентгенотерапией, диетотерапией, психотерапией и медицинской коррекцией образа жизни. Курс лечения составляет несколько месяцев по 15-20 сеансов в течение месяца.
Известен способ лечения сколиоза у детей (RU 2241505, 2004) с использованием вибрационного раздражителя на фоне воздействия на область позвоночника биологической обратной связи и инфракрасного лазерного излучения. Вибрационное воздействие проводят при частоте 10 Гц вдоль спинно-мозговых корешков по всей длине позвоночника продолжительностью по 3 минуты на каждый сегмент позвоночника. Процедуры проводят ежедневно в течение 1,5 часов, курс лечения 15 дней.
Недостатком вышеуказанных устройств является ограниченная область применения, в частности, отсутствие воздействия на скорость роста костей, а также незначительное оздоравливающее воздействие вибропроцедуры на больного, что требует комплексного воздействия различных процедур.
Вибромассаж ростковых зон укороченных сегментов конечности в течение 3-5 мин при частоте 25 Гц применяют для удлинения конечности ребенка на фоне лечебной дозированной ходьбы и массажа укороченной конечности (RU 2158122, 2000).
Данная технология позволяет добиться удлинения конечности только на 2 мм, то есть не отличается большой эффективностью.
Наряду с использованием в качестве элемента лечебного воздействия в комплексных процедурах, вибрацию достаточно широко применяют в различных тренажерах, предназначенных для тренировки мышц и лечения отдельных патологий. В частности, имеется большое количество разнообразных тренажеров для лечения заболеваний позвоночника и пояснично-крестцовой области.
Так, известен (RU 2408354, 2010) тренажер на основе виброплатформы, осуществляющей цикл трехмерное движение. При этом пациент выполняет упражнения, оказывающие рефлекторное силовое или релаксирующее воздействие на скелетные мышцы. Частота колебаний платформы составляет 25-50 Гц. Длительность одного сеанса 10-15 минут. Недостатком данных тренажеров является практическая неприменимость для лечения больных маленьких детей.
Известен тренажер (RU 4464, 1991), содержащий виброприспособление, связанное со столом, установленным с возможностью перемещения относительно опорных стоек и имеющим средство фиксации человека. При этом человек размещается на столе вниз головой и удерживается в таком положении за счет средства фиксации, соединенного с его ногами. Основным недостатком тренажера является невысокая эффективность для лечения детей с поражениями ОДА, в частности, в связи с отсутствием выбора оптимального режима для вибрационного воздействия на позвоночник. Кроме того, такие виброприспособления воздействуют на ограниченные участки тела человека без учета характера распределения нагрузки. При этом тренажеры, направленные на нормализацию формы и размера ряда костей, в частности, пяточной кости ребенка практически отсутствуют.
Многочисленные тренажеры, воздействующие на ступню, как правило, направлены на нормализацию внутренних органов человека через точки акупунктуры. Так, предлагается (RU 2337663, 2008; RU 59974, 2006) использовать массажный коврик, имеющий расположенные на поверхности массажные выступы и неровности, например, пористые камешки, смешанные с элементами постоянных магнитов, узелки и т.п.
Однако данные тренажеры не подходят для детей с недоразвитой пяточной костью и практически не влияют на ее развитие.
Из других тренажеров следует отметить ранее разработанный патентообладателем ортопедический тренажер «Лотос» (RU 2307640, 2007), в котором основание снабжено вертикальной опорой, сиденьем, устанавливаемым столиком и тубами для фиксации коленей, а фиксация голеней осуществляется устанавливаемым фиксирующим модулем в виде полуцилиндра, который состоит из вертикального упора, выполненного в виде полуцилиндра и горизонтального упора, снабженного приспособлениями для его крепления на основании. Недостаток устройства состоит в необходимости помещения ребенка в тренажер не менее чем на 2-3 часа в день, что достаточно сложно для больного ребенка, а также недостаточная эффективность данного воздействия.
Общим недостатком известных тренажеров является то, что в них не учитывается специфика состояния костей конкретного ребенка, что не позволяет проводить эффективно лечение с использованием вибрации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является разработанная ранее автором и успешно реализуемая в Региональном благотворительном фонде "Реабилитация ребенка. Центр Г.Н. Романова" аудирезонансная технология лечения заболеваний ОДА (RU 2367381, 2009). В основу технологии был положен тот факт, что коллагеновые ячейки костной ткани заполнены гидроксифосфатом кальция (гидроксиаппатитом), обладающим качествами пьезоэффекта и пироэффекта (Механизмы регенерации костной ткани. Сб. М.: Медицина, 1972, с. 40.). В ходе исследований была осуществлена разработка оборудования и создана методологии интерпретации полученных результатов для определения частоты вибрации, оптимальной для воздействия на конкретную бедренную кость конкретного ребенка с целью создания резонанса в пьезоэлектрических кристаллах кости, а также сконструирован комплекс аппаратуры, позволяющий воздействовать на данную бедренную кость в ходе лечения ребенка.
Разработанный комплекс состоял из блока диагностики и лечебного блока. В блок диагностики входил генератор частоты с шагом в 1 Гц, связанные с ним динамики с одинаковым динамическим уровнем, равным 6 децибелам, звукосниматель, установленный на расстоянии 1 см от измеряемого участка и соединенный с компьютером для записи в реальном режиме времени, осциллографом и спектроанализатором, позволяющими отображать изменения амплитудных колебаний, передающихся непосредственно со звукоснимателя, а также датчик температуры, расположенный максимально близко к поверхности кожи фрагмента исследуемой кости, изменение температуры на котором свидетельствует о возникновении резонанса и позволяет зафиксировать резонансную частоту.
Лечебный блок включает в себя музыкальный центр, подбирающий музыкальные фрагменты, содержащие установленную частоту, звуковоспроизводящую аппаратуру, через динамики которой, размещенные в максимальной близости от бедренной кости больного, на которую оказывается воздействие, подаются музыкальные фрагменты с микрофишированной в них частотой, вызывающей резонанс в кости дефектной конечности.
Данная технология позволяла обеспечить рост бедренной кости до 2 мм в неделю и позволяло удлинить ножку до 2-3 см.
Недостатком технологии и используемой аппаратуры являлось длительность ежедневного сеанса- в течение не менее 3 ч в течении 20-30 дней, что вызывало трудности при работе с ребенком. Кроме того, как показали проведенные эксперименты, эффективность лечебного воздействия требовала расширения спектра воздействия вибрации на другие фрагменты ОДА, в частности, на зону таза и пяточную кость, неразвитость которых затрудняло перемещение ребенка даже при нормализации его бедренных костей. Вместе с тем перенос вышеизложенной технологии на другие дефектные кости не позволял обеспечить достаточно четкую фиксацию резонансной частоты, в частности из-за маскировки сигнала окружающими кость мягкими тканями, и тем самым провести эффективное воздействие на костную ткань.
Технической задачей заявляемого изобретения являлось создание усовершенствованного комплекса используемой для виброрезонансной терапии ОДА ребенка аппаратуры с целью повышения эффективности лечения, в частности, путем сокращения сроков вибрационного воздействия и расширения сферы его применения.
Технический результат достигался в результате создания комплекса аппаратуры, включающего в себя диагностический и лечебный блоки, в котором в диагностическом блоке наряду с генератором частот с шагом в 1 Гц, датчика регистрации резонансного состояния и системы регистрации резонансного состояния, включающим в себя компьютер, в котором установлена программа осуществляющая анализ спектра, с помощью которой выполняется мониторинг час тоты резонанса, а в качестве датчика регистрации резонансного состояния использован сейсмодатчик, в качестве системы регистрации резонансного состояния блок содержит усилитель сигнала и цифровую карту, и лечебный блок, содержащий музыкальную цифровую станцию и аппаратуру вибрационного воздействия, который дополнительно содержит генератор механических вибраций, устройство для наложения резонансной частоты на механические вибрации, связанное с виброакустическими преобразователями тренажеров, а также тренажеров для воздействия на пояспичпо-крестцовую зону, бедренные кости и пяточную кость, снабженными виброакустическими преобразователями, способными продуцировать резонансную частоту для данной дефектной кости. Алгоритм мониторинга приведен в Приложении 1.
Использование в качестве музыкального центра цифровой музыкальной станции позволяет точно соблюдать гармонические соотношения для заданной звуковой частоты, или «замаскированного» в комфортное для прослушивания музыкальное произведение с ненасыщенной плотностью звуковой палитры.
Возможно использование наряду с сейсмодатчиком дополнительно в качестве термодатчика инфракрасного термометра, но оно носит контрольный (факультативный) характер.
Особенностью заявляемого комплекса является возможность воздействия на костную ткань конечности больного сочетания механической несущей частоты с резонансной частотой, микшируемой в музыкальном фрагменте. При этом используются ВЛП, способные воздействовать на организм с частотой существенно более высокой, чем использовали при применении аналогов. При этом используются различные тренажеры, способные передать резонирующий сигнал на кость конкретного пациента.
Общая схема комплекса приведена на фиг. 1, где используются следующие обозначения: блок диагностики 1; блок лечения 2; генератор низких частот (ГНЧ) 3; сейсмодатчик 4; усилитель сигнала 5; звуковая карта 6; компьютер 7; инфракрасный термометр 8; цифровая музыкальная станция (ЦМС) 9; генератор механической частоты (ГМЧ) 10; устройство наложения частот 11; виброакустический преобразователь 12; тренажер для воздействия на пояснично-крестцовую зону 13, тренажер для воздействия на бедренную кость 14 и тренажер для воздействия па пяточную кость 15. На фиг. 2 приведен общий вид тренажера 13, где использованы следующие обозначения: деревянная виброплатформа 16; опора 17; ВАП 12; крепление ВАП 18.
Общий вид тренажера для воздействия на бедренную кость 14, получившего условное наименование «Лотос-М», приведен на фиг. 3. Тренажер представляет собой угловое ортопедическое сиденье, состоящее из боковых опор 19 и основания 20; вертикальная опора 21, фиксаторы тела 22, сиденья 23; модуля для фиксации голеней 24, вертикального упора 25, горизонтального упора 26, вкладных труб 27; столика 28 и виброакустического преобразователя 12.
Чертеж тренажера для воздействия на пяточные кости 15, приведен на фиг. 4, где используются следующие обозначения: площадка для ног 29; виброакустический преобразователь 12; поверхности 30; стойка 31; опора 32; держатель для ВАП 33; сидение для пациента 34.
Комплекс состоит из следующих частей: блока диагностики 1 и блока лечения 2. Блок диагностики 1 предназначен для установления резонансной частоты конкретной кости данного пациента. Он включает в себя ГНЧ 3 с шагом в 1 Гц с динамиками, вибропреобразователь миниатюрный (датчик вибрации) 4, подключенный к усилителю 5, который через звуковую карту 6, связан с компьютером 7, где установлена программа осуществляющая анализ спектра, с помощью которой выполняется мониторинг частоты резонанса. Блок диагностики 1 может также включать инфракрасный термометр 8.
Блок лечения 2 предназначен для выработки лечебного вибрационного сигнала и лечебного воздействия им на пациента, размещенного в соответствующий тренажер. Блок лечения 2 включает в себя ЦМС 9, связанный с компьютером 7, ГМЦ 10, причем ЦМС 9 и ГМЦ 10 связаны каналами передачи сигнала с устройством наложения частот 11, который в свою очередь связан с ВАП 12 тренажеров 13-15 с помощью каналов передачи сигнала или иными известными методами (например, дискеты или флеш-карты с записью информации и т.п.).
В качестве тренажера13, воздействующего на пояснично-кресцовую зону позвоночника используется выполненная из древесины виброплатформа 16, установленная на ножках 17, причем виброакустический преобразователь 12 размещен под центром платформы 16 с помощью крепления ВАП 18.
В качестве тренажера, воздействующего на бедренные кости пациента 14 используется модификация тренажера «Лотос» путем размещения в тренажере дополнительно в зоне бедер пациента по крайней мере одного виброакустического преобразователя 12, продуцирующего акустические колебания с частотами, создающими резонанс в бедренной кости больного, к которой он прилегает. (Резонансные частоты для каждой конкретной кости, как правило, различаются). Тренажер представляет собой угловое ортопедическое сиденье, состоящее из боковых опор 19 и основания 20; вертикальная опора 21, фиксаторы тела 22, сиденья 23; модуля для фиксации голеней 24, вертикального упора 25, горизонтального упора 26, вкладных туб 27; столика 28 и виброакустического преобразователя 12. Установка одного или двух ВАП 12 на тренажере определяется показаниями для данного больного.
Тренажер для воздействия на пяточные кости 15 выполнен в виде подставки для ног 29, состоящей из двух поверхностей 30, соединенных между собой стойками 31, установленными на опорах 32, причем под верхней поверхностью установлен с помощью приспособления 33 виброакустический преобразователь 12, продуцирующий акустические колебания с частотой, создающей резонанс в его пяточных костях данного больного. Тренажер, как правило, дополняется сидением для пациента 34. Верхнюю крышку подставки, как правило, выполняют прозрачной, что позволяет лучше фиксировать положение ног ребенка относительно виброакустического преобразователя 12.
Комплекс работает следующим образом. Пациента помещают на кушетку и устанавливают на его теле на соответствующую зону (пояснично-крестцовая зона, бедро, пятка) пациента датчик вибрации 4, подключенный к усилителю 5. Сигнал от усилителя 5 идет на звуковую карту 6, которая оцифровывает сигнал и посылает его на компьютер 7, где установлена программа осуществляющая анализ спектра, с помощью которой выполняется мониторинг частоты резонанса. Далее с помощью генератора низких частот 3 генерируют сигнал, который воспроизводиться через громкоговорители. Осуществляют изменение на ГНЧ 3 частоты с шагом в 1 Гц, до того момента как уровень на анализаторе спектра в компьютере 7 не достигнет пикового значения, что говорит о том что исследуемый участок кости вступил в резонанс с генерируемой частотой. Для контроля замеров дополнительно осуществляется мониторинг температурных изменений в зоне исследуемой кости с помощью инфракрасного термометра 8, и в качестве резонансной частоты фиксируют ту частоту, при которой наблюдается повышение температуры (пироэффект). На основе выбранной резонансной частоты в ЦМС 10 создается звуковой фрагмент, в который найденная резонансная частота «маскируется» в музыкальный фрагмент и далее накладывается на базовые механические колебания ГМЦ 9 с помощью устройства 11. Сигнал далее поступает на ВАП 12 тренажеров для воздействия на костную ткань. В ходе указанного воздействия появляется возможность активно влиять на качественные показатели динамических электрических потенциалов костной ткани, которые рассматриваются как механоэлектрические преобразователи, прямо или косвенно участвующие в процессах физиологической и репаративной регенерации.
Тренажеры работают следующим образом.
В ходе лечебного сеанса по воздействию на позвоночный столб ребенка усаживают на виброплатформу 16 в положение по-турецки с прямой спиной с опорой на седалищные бугры, в центр виброплатформы при максимальной близости к ВАП 12. На ВАП 12 подается вибрация с найденной частотой. Время сеанса 20-30 мин. Периодичность процедуры 5 раз в неделю. Проведенное лечение в 2016 году 44 детей показало, что при использовании данного тренажера время лечения больного сокращается на 15-20% по сравнению с детьми, которым ранее данная процедура не проводилась
Способ использования тренажера «Лотос-М» 14 заключается в следующем. Пациент помещается в тренажер спиной к вертикальной опоре 21 в положении "сидя по-турецки" так, что его таз находится вплотную к опоре, а седалищные бугры помещены на сиденье 23. Корпус пациента фиксируется в области грудной клетки на опоре 21 с помощью ремней фиксатора 22. Затем голени пациента раздвигаются на нужный угол с помощью вертикального упора 25 модуля 24, который после этого закрепляется неподвижно на основании 20. Затем на колени пациента помещают вкладные тубы 27, на которые затем устанавливают столик 28 с дополнительным креплением последнего при необходимости на боковых опорах 19. Затем включают один или оба ВАП 12 (по показаниям больного).
Всего с использованием тренажера «Лотос-М» было пролечено 315 детей с различными заболеваниями ОДА. Как показали исследования, при его использовании рост трубчатых костей в среднем за неделю составлял 2 мм. При этом время пребывания в тренажере уменьшилось с несколько часов до 20-60 минут.
В ходе лечебного сеанса для нормализации размера и формы пяточных костей ребенок садится в кресло 33, устанавливая пятку(и) в центр верхней поверхности подставки 29 при максимальной близости к ВАП 12, корректируя положение, используя прозрачность верхней поверхности 30. На ВАП 12 подается вибрация с найденной частотой. Время сеанса 20-30 мин. Периодичность процедуры 5 раз в неделю.
Проведенное лечение в 2016 году 94 детей показало, что за 6-8 недель пяточная кость увеличивается до величины, характерной для данного возраста ребенка, что свидетельствует о стимулирующем воздействии данного тренажера на рост пяточной кости
Лечение осуществлялось на фоне традиционных методов реабилитации детей с нарушениями ОДА, используемыми в Региональном Благотворительном Фонде «Реабилитация ребенка. Центр Г.Н. Романова».
Контроль за ростом кости осуществлялся периодически, как правило, еженедельно. При этом уточняли частоту резонанса в связи с изменением длины и размера кости обрабатываемой конечности.
В зависимости от особенностей заболевания ребенка, комплекс может быть применен как последовательно при использовании всех тренажеров, так и при использовании одного-двух из них.
Промышленная применимость способа иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Пациент Матвей А., 2,5 года. Диагноз: ДЦП, спастико-гиперкинетический синдром. Для стимуляции увеличения объема позвонков в пояснично-крестцовом отделе позвоночника применялся метод вызывания резонанса в в позвонках на уровне L1-S5. Для увеличения темпов роста пяточных костей применялся метод вызывания резонанса в правой и левой пяточных костях. Для коррекции длины левой бедренной кости применялся метод вызывания резонанса в левой бедренной кости. Воздействие осуществлялось при помощи виброакустического преобразователя. Время воздействия составляло в среднем 20 минут в день на каждую зону воздействия. Измерения проводились 1 раз в 3 недели.
Результаты измерения резонансной частоты приведены в табл. 1.
Результаты измерения длины пояснично-крестцового отдела позвоночника, бедра справа и слева, суммы расстояния от пяточного бугра до опорной поверхности (высота), длины вектора, пролегающего через середину пяточной кости и соединяющего передний и задний край опорной поверхности пяточной кости (длина) и длины вектора, пролегающего через середину пяточной кости и соединяющего внутренний и наружный край пяточных костей (ширина) справа и слева приведены в табл. 2
Пример 2. Пациент Артем Е., 12 лет. Диагноз: ДЦП спастико-гиперкинетическая форма. Для коррекции длины правой бедренной кости применялся метод вызывания резонанса в правой бедренной кости. Измерения проводились 1 раз в 2 недели. Воздействие осуществлялось при помощи виброакустического преобразователя на тренажере «Лотос-М». Время воздействия составляло в среднем 30 минут в день. Результаты измерения длины бедра справа и слева, а так же резонансной частоты приведены в табл. 3
Пример 3. Пациент Кирилл Ф., 5 лет Диагноз: ДЦП левосторонний гемипарез. Для коррекции длины левой бедренной кости применялся метод вызывания резонанса в левой бедренной кости. Измерения проводились 1 раз в 10 дней. Воздействие осуществлялось при помощи виброакустического преобразователя «Лотос-М». Время воздействия составляло в среднем 20 минут в день. Результаты измерения длины бедра справа и слева, а так же резонансной частоты приведены в табл. 4
Пример 4. Пациент Ума С., 9 лет. Диагноз: Сколиотическое нарушение осанки, правосторонняя асимметрия, плоскостопие.
Для коррекции длины правой бедренной кости применялся метод вызывания резонанса в правой бедренной кости. Измерения проводились 1 раз в неделю. Воздействие осуществлялось при помощи виброакустического преобразователя тренажера «Лотос-М». Время воздействия составляло в среднем 20 минут в день. Результаты измерения длины бедра справа и слева, а так же резонансной частоты приведены в табл. 5
Пример 6. Пациент Даша Б., 7 лет. Диагноз: ДЦП спастический тетрапарез. Симптоматическая эпилепсия. Для увеличения темпов роста пяточных костей применялся метод вызывания резонанса в правой и левой пяточных костях. Воздействие осуществлялось при помощи виброакустического преобразователя пяточного тренажера. Время воздействия составляло в среднем 30 минут в день на каждую пяточную кость. Результаты измерения суммы расстояния от пяточного бугра до опорной поверхности (высота), длины вектора, пролегающего через середину пяточной кости и соединяющего передний и задний край опорной поверхности пяточной кости (длина) и длины вектора, пролегающего через середину пяточной кости и соединяющего внутренний и наружный край пяточных костей (ширина) справа и слева, а так же резонансной частоты приведены в табл. 7
Пример 7. Пациент Артем А., 2,5 года. Диагноз: Врожденный порок развития ЦНС. Менингомиелорадикулоцеле грудо-поясничного отдела позвоночника. Состояние после оперативного лечения. Для стимуляции увеличения объема позвонков в пояснично-крестцовом отделе позвоночника применялся метод вызывания резонанса в в позвонках на уровне L1-S5. Измерения проводились 1 раз в месяц. Воздействие осуществлялось при помощи виброакустического преобразователя тренажера. Время воздействия составляло в среднем 30 минут в день. Результаты измерения резонансной частоты приведены в табл. 8.
Всего по заявленному методу в 2013-2016 г.г. было пролечено 315 детей с различными заболеваниями ОДА. Как показали исследования, при использовании заявленного способа рост костей в среднем за неделю составил 2 мм, а общий рост костей в ходе лечения 15-20 мм.