Способ разгрузки позвоночного столба и устройство для его осуществления
METHOD OF LOAD RELIEF FROM SPINAL COLUMN AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедии и может быть использовано для профилактики и лечения заболеваний позвоночника и их осложнений, а также при создании эргономической мебели, и, в частности, устройств для сидения.
Позвоночный столб является главным структурообразующим органом человека и выполняет защитную, опорную и двигательную функции. К позвоночному столбу человека так или иначе крепятся все внутренние органы, центральная, периферическая и вегетативная нервная система, сосудистая и лимфатическая система, мышечно-связочный аппарат.
Парные позвонки (полупозвонки) с мышечно-связочными образованиями данного уровня носят название ПДС - позвоночно-двигательный сегмент. Череп-позвоночник-таз-нижние конечности следует рассматривать как единую био-кинематическую цепь. В этой цепи «тазу» принадлежит особая роль.
Таз является переходной зоной, объединяющий 2 непарные структуры позвоночного столба - крестец и копчик и три парные сросшиеся между собой кости - лобковую, седалищную и подвздошную и имеет 3 сустава - непарное лобковое симфизарное сочленение и парные крестцово-подвздошные сочленения. В области таза расположены корневые, шаровидной формы тазобедренные суставы. Движение в крестцово-подвздошных сочленениях возможны в виде микродвижений в нормальных, уменьшенных вплоть до полного отсутствия, либо увеличенных пределах. Разные авторы насчитывают до 10 осей подвижности, вокруг которых осуществляются крестцовые движения. (Л.Ф. Васильева, Мануальная диагностика и терапия (клиническая биомеханика и патобиомеханика, руководство для врачей, 1999). Движения крестца и симфиза сопряжены с: 1) актом ходьбы; 2) движениями в поясничном отделе; 3) движениями плечевого пояса; 4) дыханием; 5) кранио-сакральным ритмом.
Парные крестцово-подвздошные сочленения являются мощным рецепторным полем, по сути - вынесенным на периферию отолитовым аппаратом человека, отслеживающим ориентацию тела человека в пространстве. Положение крестца, занимающего переходное положение между тазом и позвоночным столбом определяет положение таза (наклон, боковой наклон, «скрученность» и позвоночного столба (выраженность его искривлений во всех плоскостях). Нарушения в работе крестцово-подвздошных сочленений возникают при формировании косого, скрученного и косо-скрученного таза, значимы в статике и динамике, зависят от структурно-функциональных асимметрий человека, связаны с положением тела, движением, рабочей позой и т.д.
Позвоночный столб человека в норме имеет незначительные девиации во фронтальной плоскости, то есть сколиозирование, и некую скрученность («кручение»), что обычно не учитывается конструкторами мебели. При сидении с опорой на ягодицы главная мышца, формирующая поясничный лордоз - подвздошно-поясничная находится в расслабленном состоянии, «выключаются» ягодичные мышцы и мышцы брюшного пресса. В зависимости от угла наклона таза вперед и в стороны, наклона или «скрученности» таза возникает неравномерное распределение опоры в точках касания. В целом из-за выключения из биокинематической цепи нижних конечностей и таза, резко возрастает нагрузка на позвоночный столб, особенно поясничный отдел позвоночника. Для позвоночного столба положение «сидя» считается самым нагрузочным. Наиболее вредно кифотическое положение позвоночника, т.е. с легким наклоном вперед, при котором резко возрастает нагрузка на межпозвонковые диски, особенно в поясничном отделе позвоночника и постуральные мышцы позвоночного столба. Из-за расслабленного брюшного пресса уменьшается внутрибрюшное давление, у людей со слабо выраженной фиксирующей функцией соединительной ткани (гипермобильных) опускаются внутренние органы брюшной полости, нарушается биомеханика дыхания, появляются затруднения оттока желчи и т.д. Возникают «застойные» явления в малом тазу, способствующие формированию болезней или функциональных расстройств органов малого таза (геморрой, простатит, импотенция, фригидность, эндометриты и т.д., а также нарушения функции нижних отделов желудочно-кишечного тракта и т.д.). Возникает механическое пережатие сосудисто-нервных стволов, идущих к нижним конечностям. Из-за необходимости удержания головы в вертикальном положении возникают перегрузки и спастические реакции в подзатылочной группе мышц, вызывающие ухудшение кровообращения в вертебробазилярной системе сосудов головного мозга, питающей ствол головного мозга и базальные отделы, т.е. отделы, где расположены центры управления жизненными функциями организма. При сидении с двумя зонами опоры (сиденье и спинка) перегрузки не столь выражены, но «выключается» часть постуральных мышц, что приводит к неравномерному возрастанию нагрузок на задействованные постуральные мышцы и соответствующие ПДС, особенно в поясничном отделе. Костные структуры позвоночника испытывают длительное давление (от спинки), что способствует формированию обратимых ограничений движений в ПДС или функциональных блоков ПДС. В положении «сидя» на поверхности с опорой на ягодичные области определяющим моментом является асимметричность положения структур таза во всех плоскостях, выключение функции подвздошно-поясничной и ягодичных мышц, а также иных мышечных групп, мышц брюшного пресса и диафрагмы, в частности. Большое значение имеют и функциональные блоки крестцово-подвздошных сочленений. Сидение с дополнительной опорой (спинка стула и т.д.) проявляется в выключении антигравитационной функции некоторых мышц позвоночного столба. Таким образом, при сидении (статика) меняются защитные и опорные структурообразующие характеристики позвоночного столба и всей биокинематической цепи череп-позвоночник-таз-нижние конечности, возрастает нагрузка на костно-хрящевые структуры позвоночника, особенно поясничных ПДС.
Известен способ разгрузки позвоночного столба при сидении, при котором обеспечивается некоторое уменьшение нагрузки на связанные с ним мышцы (патент США, № WO 2002060209 A1). Это достигается за счет поддержки позвоночного столба торако-люмбальной области. Недостатком данного способа является малая степень разгрузки мышц, связанных с позвоночным столбом.
Известен способ разгрузки позвоночного столба (патент на изобретение РФ №2206295 от 20 июня 2003 г.) при сидении путем уменьшения нагрузки на связанные с позвоночным столбом мышцы, путем размещения седалищных бугров сидящего человека на независимых опорах, при этом опоры устанавливают с возможностью регулирования их взаиморасположения по углу относительно горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости, при этом части спины слева и справа от позвоночного столба опираются на отдельные опорные элементы, регулировка взаиморасположения которых также предусмотрена, а ось крепления опорных элементов спинки расположена на уровне от шестого до девятого грудных позвонков включительно.
Недостатком данного способа разгрузки является недоучет роли макродвижений в области таза, микродвижений в области крестцово-подвздошных сочленений, осей подвижности крестцово-подвздошных сочленений, роли микро- и макродвижений конечностей и туловища для обеспечения активности позной мускулатуры.
Для реализации данного способа разгрузки позвоночника предложено устройство для сидения (патент РФ №2199258от 2003, Евразийский патент №006592 от 2006,). Это устройство позиционируется авторами изобретения как единственное устройство, обеспечивающее оптимального положения позвоночника, включая обеспечение физиологической конституционально обусловленной скрученности позвоночного столба. Согласно изобретению естественное положение позвоночника в положении сидя достигается за счет того, что сиденье выполнено из двух частей, которые шарнирно установлены на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на основании, при этом каждая часть сиденья снабжена регуляторами ее поворота относительно горизонтальной оси, причем устройство может быть снабжено спинкой, включающей кронштейн с опорой для спины, состоящей из двух опорных элементов, шарнирно установленных на горизонтальной оси, лежащей во фронтальной плоскости и укрепленной на кронштейне, при этом каждый опорный элемент спинки снабжен регуляторами его поворота относительно горизонтальной оси. Таким образом, подвижные части сиденья и спинки позволяют разгрузить позвоночный столб и обеспечить пространственную ориентацию позвоночного столба в положении сидя, такую же как в положении стоя, т.е. сохранить естественное нормальное физиологическое «кручение» позвоночника (Фиг 1).
Недостатком данного изобретения является излишняя фиксация конструкции и установкой жестких поворотных осей опорных элементов сиден.я и спинки, а также необходимость точной регулировки положения фиксаторов сиденья и спинки, необходимость дополнительных специальных обследований для выявления профиля морфо-функциональных асимметрий и проведения аппаратных кифосколиозографических исследований для установления типа пространственной ориентации позвоночного столба.
Технический результат предлагаемой заявки заключается в активации позной мускулатуры в положении «сидя» за счет подвижной в нескольких плоскостях опоры и спинки, не требующей привлечения дополнительных исследований, посредством создания такого устройства для сидения, которое обеспечивало бы возможность макро- и микродвижений в тазовой области с учетом индивидуальных морфологических и функциональных асимметрий, в первую очередь асимметрий таза, включающей особенности подвижности крестцово-подвздошных сочленений, а также спинки, обеспечивающей корригируемую, подвижную в двух взаимоперпендикулярных плоскостях (фронтальной и горизонтальной) саморегулирующуюся опору в зоне с 8-10 грудных по 1-2 поясничных позвонков. Устройство достигает без специальной настройки разгрузки таза, ключевой зоны позвоночника в области пояснично-крестцового перехода, всего позвоночного столба, тем самым нормализуя работу других органов и систем организма, в первую очередь органов малого таза.
В качестве прототипа для обеспечения разгрузки позвоночника было взято изделие (патент на изобретение РФ №2206295 от 20 июня 2003 г.), обеспечивающее способ разгрузки позвоночного столба (патент на изобретение РФ №2199258от 2003 г.), причем задача учета осей подвижности крестцово-подвздошных сочленений обеспечивалась интеграцией в устройство специальных резино-металлических блоков, по своим упруго-вязким и жесткостным характеристикам моделирующим хрящевую ткань крестцово-подвздошных сочленений. Данные блоки, вставленные в специальные П-образные профили (Фиг. 3), имеющие вырезы сложной формы на концах, обеспечивают движения данных блоков соответственно осям подвижности крестцово-подвздошных сочленений на уровне микродвижений (модель сустава) и макродвижения - в тазобедренном суставе при движениях нижней конечностью и туловищем при поворотах. Раздвоенные и подвижные блоки сиденья и спинки подобны независимой подвеске автомобиля. На резино-металлических блоках размещено раздвоенное и подвижное в определенных пределах благодаря специальным вырезам в П-образном профиле и установке фиксаторов сиденье. Таким образом, сиденье устройства для разгрузки позвоночного столба установлено не на жесткую ось, как в прототипе, а на «плавающую» фронтальную ось вращения в горизонтальной плоскости, причем при наклоне вперед (25-30°) сиденье несколько ротируется и отклоняется кнаружи, а при наклоне назад (15-25°) - ротируется и отклоняется кнутри, т.е. движение флексии (сгибания) и экстензии (разгибания) комбинировано с ротацией и лятерофлексией. Данная конструкция обуславливает возможность движения в заданных диапазонах по основным осям - в тазобедренном суставе и всем биомеханическим осям подвижности крестцово-подвздошных сочленений в области микродвижений. Устройство может быть снабжено раздвоенной спинкой, регулируемой по высоте, и устанавливаемой на область, включающую грудо-поясничный переход, состоящей из подвижного в пределах 20-30° поворота в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси в каждую сторону кронштейна с закрепленной горизонтальной осью, лежащей во фронтальной плоскости, на которую шарниро установлены два опорных элемента спинки, соединенных между собой пружинным элементом с возможностью движений в пределах 20-30° в сагиттальной плоскости. Все это позволяет креслу отвечать движениями половинок сиденья и спинки на любое движение сидящего человека, что вызывает тренировку координаторно-статической сферы, активацию позной мускулатуры позвоночника, тренировать координаторно-статическую сферу сидящего человека а также выполнять микромассажные движения в области таза и средней части туловища, обеспечивая тем самым разгрузку позвоночного столба.
Реализация отличительных признаков заявленного способа вызывает разгрузку позвоночного столба в положении «сидя», при этом обеспечивается сохранение естественной ориентации позвоночного столба, как в положении «стоя». Предложен, таким образом, принципиально новый подход к разгрузке позвоночного столба, основанный на активации позных мышц с активным участием мускулатуры, рецепторных полей ставов таза, и крестцово-подвздошных сочленений, в частности.
Краткое описание чертежей:
фиг. 1 - прототип
фиг. 2 - заявляемое устройство
фиг. 3 - П-образный профиль
фиг. 4 - схема работы резино-металлического блока
фиг. 5. - схема работы раздвоенных спинок
фиг. 6 - внешний вид заявляемого устройства (фото).
Устройство (фиг. 2) для сидения включает опору, которая в описываемом ниже примере (фиг. 2, 3, 4, 5, 6) включает вертикальную телескопическую стойку 1 с крестовиной 2 в нижней части, снабженной опорно-поворотными элементами 3.
К верхнему концу стойки 1 прикреплен стандартный механизм качания 4, снабженный рычагом подъема телескопической стойки 5, на котором установлен профиль из гнуто-клеенной фанеры с закрепленным вкладышем с отверстием под половины спинки и горизонтальное основание 6. На основании 6 установлен П-образный профиль 7 с асимметричными разнонаправленными пазами 8 (фиг. 3) под установку двух подвижных резино-металлических блоков 9, моделирующих хрящевую ткань крестцово-подвздошных сочленений, на которые шарнирно крепится сиденье, выполненное из двух частей - левой 10 и правой 11, левая половина сиденья снабжена регуляторами 12 и 13 ее поворота относительно «плавающей оси» на 25-30° качания вперед-вниз и 15-25 назад и вниз в виде резино-металлического блока 9, а правая часть 11 сиденья снабжена соответственно регуляторами 14 и 15.
Спинка устройства выполнена из единого профиля гнуто-клеенной фанеры 6, и состоит из двух частей - единой, общей, не дифференцированной, и дифференцированной, расположенной в вырезе вкладыша 22 и состоящей из двух частей. На единой спинке закреплен кронштейн 16, в который вставлен кронштейн крепления половин спинок 17, причем кронштейн 17 подвижен вокруг вертикальной оси на 20-30° и может смещаться относительно поворотного винта 18 вверх и вниз на 30-40 мм, опора для спины состоит из двух опорных элементов - правого 19 и левого 20. Опорные элементы 19 и 20 шарнирно установлены на горизонтальной оси 21 (фиг. 5), которая лежит во фронтальной плоскости и укреплена на кронштейне 17 и подвижны в пределах 20-30°. Ось 21 может быть параллельна, таким образом, «плавающей» оси 9. Элементы 19 и 20 взаимосвязаны пружинным элементом 23. В конкретном примере регуляторы поворота 12, 13, 14, 15, представляют собой винтовые пары, с резиновыми демпферами на концах. Демпферы охватывают винт и находятся, соответственно, между основанием 6 и частями 10 и 11 сиденья. В конкретном примере устройства не показаны подлокотники.
Устройство работает следующим образом.
Человека усаживают на сиденье, при этом правая ягодица размещается на правой части(11) сиденья, а левая - на его левой части 10. Соответствующее росту человека положение сиденья по высоте устанавливают с помощью регулятора 5, а удобное положение опоры для спины по высоте обеспечивают с помощью регулировочного винта 18. Регулировочные винты устанавливаются для обеспечения предусмотренных углов качания сидений, причем режим работы кресла обеспечивается заданными регулировками и материалом блоков, обеспечивающих моделирование свойств крестцово-подвздошных сочленений и не требует дополнительных регулировок. Возможен и индивидуальный лечебный режим использования кресла. Он обеспечивается специалистом с привлечением техник мышечного тестирования из прикладной кинезиологии и нейроструктурной интеграции. Предусмотренная возможность управления диапазоном движений дает так же возможность регулировок подвижности сидений по профилю структурно-функциональных асимметрий с привлечением данных клинического осмотра, специальных измерений и тестов, а также компьютерной кифосколиозографии.
Предусмотренный и не требующий регулировок режим работы обеспечивает позвоночнику сидящего человека физиологическое естественное положение позвоночного столба, как в положении стоя. Заявленное устройство оптимальным образом подстраивается под тело сидящего, обеспечивая подвижность как на уровне макро-, так и микродвижений в тазовой области. В результате происходит разгрузка позвоночного столба, органов малого таза, тазовой диафрагмы, снижается мышечное утомление, предотвращаются неблагоприятные изменения в мышцах брюшной стенки, соответственно, затруднения в функционировании органов дыхания, кровообращения, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой сферы.