УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЗАДНЕЙ ГРУППЫ МЫШЦ ГОЛЕНИ

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для функциональной диагностики в терапии, неврологии, травматологии, ортопедии, хирургии, спортивной медицине, в процессе реабилитации пациентов, исследований в физиологии труда.
Известны различные устройства для определения параметров сокращения мышц.
Известно устройство для определения сократительной активности поперечно-полосатой мускулатуры при ее стимуляции электрическим током, состоящее из электростимулятора, объемного датчика мышечных сокращений, выполненного в виде тонкой эластичной трубки, заполненной электролитом, аналого-цифрового преобразователя и регистрирующего устройства в виде ЭВМ. (С.А.Бойцов, П.Ю.Кириченко, А.Н.Пинегин, А.Е.Кузнецов, А.И.Корзун, Н.Н.Рыжман. Структурно-функциональное состояние поперечно-полосатой мускулатуры у больных с хронической сердечной недостаточностью различных функциональных классов. Сердечная недостаточность. Том 4, №4(20), 2003).
Недостатком объекта является неспособность данного устройства определять параметры сократительной функции исследуемых мышц - данный прибор в основном выявляет структурные изменения в мышцах, а именно процентное соотношение мышечных волокон I, IIa и IIв типов.
Известно также устройство для регистрации произвольных сокращений мышц рук, состоящее из тензодатчика, преобразователя, переносного магнитофона и электрокардиографа. Сначала кривая сокращения записывается на магнитную ленту, а затем переносится на бумажный носитель, после чего производится анализ кривой с определением силы, скорости сокращения и других величин (Г.П.Котельников, В.В.Косарев, В.В.Аршин. Профессиональные заболевания опорно-двигательной системы от функционального перенапряжения. Самара, 1997. - с.69-85).
Недостатком данного устройства является невозможность объективной оценки максимальной возможности сокращения мышцы в связи с субъективной оценкой максимального произвольного усилия. Также недостаточно точен способ регистрации данных - низкая скорость протяжки ленты и сопротивление бумажного носителя при нанесении кривой на электрокардиографе могут создавать значимые помехи.
Наиболее близким аналогом является устройство для динамографии мышц сгибателей и разгибателей стопы (Патент на изобретение №2134063, 6 А 61 В 5/22), состоящее из рамы на неподвижном основании, на которой расположены планки для прижатия бедра, опорная площадка для стопы, соединенная с рамой при помощи поворотного механизма, ось вращения которой совпадает с осью вращения голеностопного сустава, тензодатчики, закрепленные на вращающейся рамке, аналого-цифрового преобразователя и регистрирующего устройства - ЭВМ. Главным достоинством описанного прибора является возможность исследования и сгибателей, и разгибателей голени. Однако данное устройство не способно определять параметры динамического мышечного усилия (оно предназначено для изучения статических нагрузок), кроме того,
оцениваемое устройством максимальное усилие пациента не является объективным, поскольку пациент делает его произвольно.
Новизной предлагаемой полезной модели является максимальная объективизация исследования биомеханических параметров непроизвольного динамического сокращения мышц голени.
Существенным отличием и новизной устройства для определения сократительной способности задней группы мышц голени, включающего неподвижное основание с фиксирующим приспособлением для голени, опорную площадку для стопы, тензодатчик и аналого-цифровой преобразователь с регистрирующим устройством - ЭВМ, является то, что оно дополнительно содержит электростимулятор, который также соединен с ЭВМ через аналого-цифровой преобразователь, неподвижное основание выполнено горизонтальным, например, кушетка, а опорная площадка для стопы выполнена в виде стальной пластины с деревянным ограничителем с закрепленным на ней тензодатчиком, которая своей верхней частью крепится на раме, зафиксированной в торце неподвижного основания.
Устройство для определения сократительной способности задней группы мышц голени состоит (фиг.1) из следующих частей: электростимулятора, механической части, операционного усилителя (ОУ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), блока питания (БП), платы интерфейса и регистрирующего устройства - ЭВМ. Использование электростимулятора позволяет объективно оценить максимальные сократительные способности мышцы, а соединение его с регистрирующим устройством через аналого-цифрового преобразователь дает возможность оценить время от стимула до начала сокращения. Механическая часть состоит (фиг.2 и фиг.3) из неподвижного основания, например, кушетки (1) с фиксирующим устройством для голени в виде резинового жгута (2), опорной площадки для стопы в виде стальной пластины (3) с деревянным ограничителем (4) с закрепленным на ней тензодатчиком (5). Стальная пластина крепится своей верхней частью к раме (6), прикрепленной к торцу неподвижного основания, а нижняя ее часть висит свободно и может отодвигаться ногой пациента при сгибании стопы. За счет горизонтального неподвижного основания, на котором больной лежит и может делать максимальное движение в голеностопном суставе, выполнения опорной площадки для стопы в виде гибкой стальной пластины, а также за счет крепления ее к раме только сверху устройство позволяет оценить сокращение мышцы при движении ноги, т.е. динамическое мышечное сокращение. Поскольку тензодатчик приклеен к пластине, то он находится непосредственно в месте приложения силы пациента. Операционный усилитель позволяет преобразовать данные с тензодатчика в электрический сигнал и усилить его. Далее при участии аналого-цифрового преобразователя сигнал преобразовывается в цифровой. Затем данные выводятся на экран монитора ЭВМ в виде графика сокращения при участии платы интерфейса. Созданное нами оригинальное программное обеспечение дает возможность сохранить несколько графиков, выбрать наиболее показательный, математически обработать полученные параметры кривой и сохранить их в базе данных.
Устройство позволяет регистрировать и анализировать силу и длительность непроизвольного динамического сокращения (фиг.4).
Предложенное устройство работает следующим образом. Пациент лежит на неподвижном основании - кушетке - на животе, ступни ног свешиваются с края кушетки. Исследуемая (правая) нога фиксируется к
кушетке резиновым жгутом. Правая нога прижата к опорной площадке -стальной пластине, на которой находится тензодатчик, так, что подушечки пальцев упираются внизу в деревянный ограничитель. Стимулятор при нажатии исследующим кнопки пуска выдает одиночный импульс Ток подводится к ноге исследуемого в точке выхода под кожу большеберцового нерва (в подколенной ямке) с помощью контактного электрода (7). По нерву импульс попадает в мышцу, которая отвечает на стимул одиночным сокращением. Одновременно импульс стимулятора подается через аналого-цифровой преобразователь в регистрирующее устройство - с него начинается изображение кривой сокращения. При сокращении мышцы нога производит движение - сгибание стопы в голеностопном суставе, при котором стопа ударяет по пластине, двигая и деформируя ее. Тензодатчик, закрепленный на пластине, регистрирует степень ее деформации и преобразовывает механическую энергию мышечного сокращения в электрические колебания, которые далее усиливаются с помощью операционного усилителя, а затем при участии аналого-цифрового преобразователя переводятся в код ЭВМ и с помощью платы интерфейса регистрируются на экране монитора ЭВМ в виде кривой. С помощью программного обеспечения график математически обрабатывается, сохраняется в базе данных и печатается вместе с полученными параметрами кривой.
Таким образом, предлагаемый объект позволяет достичь технического результата - объективно оценить функциональное состояние задней группы мышц голени. При использовании предлагаемой полезной модели «Устройство для определения сократительной способности задней группы мышц голени» обеспечиваются следующие положительные эффекты:
- устройство позволяет за счет использования стимулятора исследовать стимулированное мышечное сокращение, что дает объективную оценку функционального состояния мышцы;
- горизонтальное неподвижное основание, выполнение опорной площадки для стопы в виде стальной пластины, а также способ крепления ее к неподвижному основанию (верхней частью пластина крепится на раме, зафиксированной в торце неподвижного основания) позволяют оценить сокращение мышцы при движении ноги - сгибании ее в голеностопном суставе, т.е. динамическое мышечное сокращение;
- устройство позволяет в связи с соединением стимулятора с ЭВМ регистрировать на графике момент стимуляции и, соответственно, время от него до начала сокращения;
- предлагаемое устройство может быть использовано для диагностики функционального состояния мышц голени в терапии, неврологии, травматологии, ортопедии, хирургии, спортивной медицине, в процессе реабилитации пациентов, при исследованиях физиологии труда;
- применение предлагаемого устройства возможно в любых условиях стационарной и амбулаторной служб практической медицины.
Источники информации, принятые во внимание:
1. С.А.Бойцов, П.Ю.Кириченко, А.Н.Пинегин, А.Е.Кузнецов, А.И.Корзун, Н.Н.Рыжман. Структурно-функциональное состояние поперечно-полосатой мускулатуры у больных с хронической сердечной недостаточностью различных функциональных классов. Сердечная недостаточность. Том 4, №4(20), 2003.
2. Г.П.Котельников, В.В.Косарев, В.В.Аршин. Профессиональные заболевания опорно-двигательной системы от функционального перенапряжения. Самара, 1997. - с.69-85.
3. Патент на изобретение №2134063, 6 А 61 В 5/22. Опубл. 20.07.2002. Бюл. №47.