ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ПАССИВНОЙ МЕХАНОТЕРАПИИ

Полезная модель относится к медицине, физической культуре и спорту и может быть использована в лечебных и профилактических целях.
Известно, что механотерапия является эффективным средством лечебно-профилактического воздействия на организм больного и здорового человека и занимает особое место в области концепции о кинезофилии и учения о моторно-висцеральных рефлексах. Посредством механотерапии можно достичь восстановления нормального мышечного тонуса, движения в суставах, силы мышц, двигательных функций и других реабилитационных эффектов. При этом пассивная механотерапия, т.е. выполняемая без активных мышечных усилий пациента, снижает число медицинских противопоказаний к использованию физической нагрузки. Пассивное растяжение мышц вызывает рефлекторные токи, оказывающие благотворное воздействие на системы нервно-мышечной регуляции, а, следовательно, на процессы регенерации и восстановления.
Известны устройства (тренажеры) для проведения пассивной механотерапии, которые содержат основание, преимущественно в форме жесткого каркаса, и скрепленный с ним ложемент, выполненный из нескольких частей. Средняя часть ложемента для размещения и закрепления поясницы жестко прикреплена к каркасу, а установленные консольно на шарнирах ложементы для размещения верхней и нижней частей туловища связаны с приводом для обеспечения колебательного возвратно-поступательного перемещения относительно среднего поясничного ложемента (US 2152431, Jensen, 02.11.1936; US 5282835, Wright et al., 01.02.1994; US 6319213, Tomas, 20.11.2001). Углы наклона, скорость колебательного перемещения, длительность воздействия регулируются блоком управления за счет изменения характеристик привода, который выполнен в виде винтовой пары; опора для шейного отдела позвоночника в процессе колебаний туловища может свободно перемещаться по салазкам (US 5468216, Johnson et al., 21.11.1995 - ближайший аналог).
Однако описанные выше устройства пассивной механотерапии, в том числе и ближайший аналог) достаточно сложны, имеют узкую направленность, так как ограничены в создании знакопеременных нагрузок в проблемной поясничной области, чтобы обеспечить в этой зоне восстановление кровотока.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование тренажера, который обеспечивает стимулирующее воздействие на нейротрофические рефлексы на растяжение скелетных мышц, моторные и моторно-висцеральные механизмы регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы, состояния опорно-двигательного аппарата и обмена веществ.
Тренажер для пассивной механотерапии содержит основание, протяженный ложемент для туловища пациента, связанный с приводом возвратно-поступательного перемещения и опору для шейно-головной части.
Согласно полезной модели, он характеризуется тем, что опора для шейно-головной части установлена на основании и изолирована от ложемента, а ложемент выполнен с возможностью обеспечения в вертикальном направлении противофазных перемещений его средней части по отношению к периферийным частям в плоскости продольной симметрии, проходящей через опору для шейно-головной части. Привод выполнен с возможностью регулирования частоты, амплитуды, закона возвратно-поступательного перемещения и длительности циклов воздействия, снабжен средствами дистанционного управления и кнопкой безопасности.
Тренажер может характеризоваться тем, что ложемент выполнен в виде по меньшей мере трех отдельных подвижных элементов, связанных с приводом, и размещенных между ними неподвижных элементов, скрепленных с основанием.
Тренажер может характеризоваться тем, что ложемент выполнен в виде по меньшей мере трех отдельных подвижных элементов, связанных с приводом, предназначенных для размещения верхней части туловища, тазовой части и нижних конечностей и помещенных между ними с зазором неподвижных элементов, скрепленных с основанием.
Тренажер может характеризоваться и тем, что содержит средства для предварительной установки по горизонтали и вертикали положения подвижных и неподвижных элементов ложемента и опоры для шейно-головной части в соответствии с анатомией пациента.
Тренажер может характеризоваться, кроме того, тем, что внешняя поверхность ложемента имеет сплошное покрытие из упругого материала.
Тренажер может характеризоваться также тем, что ложемент представляет собой панель, выполненную упругой в направлении оси, нормальной к поверхности, центральная часть которой по ширине выполнена жесткой и связана с приводом, а неподвижные элементы, скрепленные с основанием, установлены с возможностью обеспечения изгибных колебаний панели, а, кроме того, может характеризоваться тем, что панель имеет средства для регулирования ее длины и ширины.
Тренажер может характеризоваться и тем, что содержит средства для удержания пациента или отдельных его частей на ложементе, а также тем, что частота возвратно-поступательного перемещения составляет 0,1-10 Гц; амплитуда возвратно-поступательного перемещения частей ложемента составляет 0,05-0,5 м; кроме того, тем, что возвратно-поступательное перемещение осуществляют по закону синусоидального изменения ускорения или посредством импульсного нагружения.
Технический результат - обеспечение механических противофазных колебаний ложементов для туловища и конечностей без существенных перемещений шейно-головного ложемента в вертикальном направлении.
Патентуемая полезная модель основана на следующих положениях и экспериментально полученных результатах. Исследованиями автора (RU 2076677) показано, что применение ритмичных растяжений расслабленных мышц оказывает эффективное и достаточно пролонгированное во времени оздоровительное воздействие на состояние сердечно-сосудистой системы, эмоциональной сферы, опорно-двигательного аппарата, а также на нарушения жирового обмена. При этом на фоне вышеуказанного оздоровительного воздействия наблюдались статистически достоверные эффекты стабилизации основных доминирующих частот биопотенциалов головного мозга в диапазоне альфа-ритма, связанного с регуляцией гомеостатических функций организма. Как показано ниже, этот же эффект, с точки зрения условий оптимизации рефлексов на растяжение, может быть достигнут более эффективным патентуемым способом пассивной механотерапии за счет знакопеременных воздействий на различные отделы туловища и ног перпендикулярно к продольной оси тела с регулируемой частотой и амплитудой при размещении на неподвижной опоре головы или шеи. Последнее обстоятельство, в отличие от прототипа, не оказывает раздражающего воздействия на вестибулярный аппарат. К особенностям тренажера следует отнести также возможность обеспечения сгибания-разгибания голеней при расположении движущейся опоры соответственно выше коленных суставов.
Существо полезной модели поясняется на чертежах, где на:
фиг.1 представлен вариант конструкции тренажера с дискретными ложементами;
фиг.2, 3 - принцип функционирования тренажера фиг.1;
фиг.4 - конструкция ложемента;
фиг.5 - к принципу работы привода с пантографом;
фиг.6 - к форме выполнения сечения ложементов;
фиг.7 - конструкция варианта тренажера с непрерывным гибким ложементом;
фиг.8, 9 - принцип функционирования тренажера фиг.7;
фиг.10 - к конструкции ложемента фиг.7;
фиг.11, 12 - динамика массы тела и артериального давления в период применения патентуемого тренажера.
Один из вариантов выполнения тренажера представлен на фиг.1-6. Устройство содержит основание 1, выполненное, например, в виде каталки, кушетки или лежака на колесах. На горизонтальной поверхности 2 основания 1 размещена одна из неподвижных опор 3 - опора 31 для шейно-головной части, прикрепленная к основанию 1. Протяженный (в направлении L) ложемент для туловища пациента состоит из неподвижных 32 и 33 элементов и подвижных 41, 42, 43 элементов, связанных с приводом 5 посредством силопередающих элементов 6.
Ложемент, состоящий из подвижных и неподвижных элементов, обеспечивает в вертикальной плоскости противофазные перемещения его средней части (условно показанной элементом поз.42) по отношению к периферийным частям (элементам поз.41, 43) симметрично по отношению к продольной оси тела, проходящей через опору 31 для шейно-головной части. На диаграммах фиг.2, 3 показаны положения неподвижных (точки поз.8) и подвижных элементов (стрелки поз.9) в плоскости продольной симметрии, образованной продольной осью L и вертикальной осью, совпадающей с направлением перемещения Р) в процессе функционирования привода 5.
Предполагается, что элемент 41 предназначен для размещения и воздействия на различные отделы верхней части туловища, а, следовательно, и на различные отделы позвоночника (при положении пациента на спине, на боку или животе). Элемент 32 размещен между подвижными элементами 41 и 42, элемент 42 - для размещения тазовой части, элемент 33 - между подвижными элементами 42 и 43, элемент 43 - отделов нижних конечностей. Соответственно, подвижные элементы оказывают пассивное силовое воздействие, а неподвижные элементы - поддерживают элементы туловища, хотя это назначение в достаточной мере условно и не учитывает растяжения мышц и суставов также и в зонах опирания. При этом шейно-головная опора обеспечивает физиологически приемлемые перемещения головы при перемещениях туловища.
Тренажер может содержать средства для предварительной установки в горизонтальной плоскости положения подвижных и неподвижных элементов ложемента друг относительно друга, а также опоры для шейно-головной части в соответствии с анатомией пациента. В данном описании эти конструктивные элементы не приводятся, так как для специалиста известны из уровня техники (направляющие, шарниры с фиксаторами и т.п.) и применяются по их известному назначению. Внешняя поверхность ложемента может иметь сплошное покрытие 10 из упругого материала. Элементы ложемента тренажера могут быть сменными (см. фиг.6), а размеры и форма их поверхности, контактирующая с телом пациента, - как округлой для концентрации силового воздействия в заданной зоне (поз.411, 412, 413), например, в форме валика (поз.411), так и как плоской (поз.414).
Привод 5, обеспечивающий посредством силопередающих элементов 6 перемещение элементов ложемента, может быть выбран из числа известных, например, электромеханического типа. В простейшем случае привод 5 может состоять из электрического двигателя и электромагнитного тормоза в комплекте с червячным редуктором. Механизм передачи возвратно-поступательного противофазного перемещения элементам может быть выполнен, например, по типу пантографа (см. фиг.5). Для этого привод 5 посредством толкателя 61 связан с механизмами 62, 63 пантографа, плечи которого через соответствующие силопередающие элементы 6 соединены с подвижными элементами 41, 42, 43 таким образом, чтобы внешние элементы (41 и 43) реализовали противофазное движение по отношению к элементу 42.
Другой вариант выполнения тренажера представлен на фиг.7-10. Устройство содержит основание 1, выполненное, например, в виде каталки, кушетки или лежака на колесах. На основании 1 размещена неподвижная опора 3 - опора 31 для шейно-головной части, прикрепленная к основанию 1. Ложемент представляет собой упругую в направлении его поперечной оси (т.е. в направлении оси, нормальной к поверхности) панель 110, центральная часть 141 которой по ширине выполнена жесткой и связана с приводом 5 посредством силопередающего элемента 6. Неподвижные элементы 132, 133 (их количество и конструкция подбираются экспериментальным или расчетным путем исходя из изгибной жесткости панели 110), скреплены с основанием 1 и установлены с возможностью обеспечения изгибных колебаний панели, а также с возможностью демпфирования и ограничения этих колебаний по амплитуде.
Указанные элементы 132, 133 могут быть выполнены в виде гидравлических или пневматических амортизаторов или пружин, жесткость которых, в частности, может регулироваться в зависимости от веса пациента, а сами они - выбраны из числа известных из уровня техники.
На фиг.7 позициями Р1 и Р2 показан вид колебаний при работе привода, а на фиг.8, 9 - форма поверхности панели в крайних положениях. Панель 110 в направлении продольной и поперечной осей может иметь средства для регулирования ее длины и ширины соответственно, например, по типу выдвижной консоли 111 с фиксатором (не показан) в заданном положении.
Оба варианта выполнения тренажеров могут включать средства для закрепления и удержания туловища пациента, его головы или отдельных его частей на ложементе. Такие средства в виде ремней, обручей, корсетов, оголовьев известны из уровня техники, в том числе и для физиотерапии, и могут быть использованы по известному назначению (см., например, US 6821288, Schaeffer, 23.11.2004).
Привод 5, например электромеханического типа выполняется с возможностью регулирования частоты, амплитуды, закона возвратно-поступательного перемещения и длительности циклов воздействия, при этом управление приводом может выполняться как пациентом, так и обслуживающим персоналом, в частности с использованием компьютерных технологий и индивидуальных программ оздоровления. Привод 5 также имеет средства дистанционного подключения, таймер и кнопку безопасности.
Пациента укладывают в положении лежа на спине или на животе или на боку на ложемент тренажера (фиг.1, 7), помещают голову на опору для шейно-головной части, затем перемещением элементов закрепляют части ложементов таким образом, чтобы заданная часть тела находилась над соответствующим элементом ложемента. Проводят пробное нагружение. Контролируют, чтобы опора для шейно-головной части была установлена с возможностью поддержания естественных движений головы при упомянутых перемещениях верхней части туловища. Знакопеременные нагрузки создают путем возвратно-поступательного перемещения отдельных частей ложемента в вертикальном направлении таким образом, что верхняя часть туловища и нижние конечности совершают синфазные возвратно-поступательные перемещения, а тазовая область - противофазные к ним. Частота возвратно-поступательного перемещения составляет 0,1-10 Гц, а амплитуда возвратно-поступательного перемещения частей ложементов относительно опоры для шейно-головной части составляет 0,05-0,5 м. Характеристики привода 5 выбирают таким образом, чтобы возвратно-поступательное перемещение осуществлялось по закону синусоидального изменения ускорения, однако возможно и импульсное нагружение по типу меандра. В процессе воздействия знакопеременными нагрузками пациента могут переворачивать со спины на живот, на спину, набок.
При этом осуществляется знакопеременное воздействие на перемещаемые части тела вследствие возникновения пары сил, приложенных к соответствующим суставам по разные стороны во взаимно противоположных направлениях. В результате растяжение самих мышечных волокон усиливается и ускоряется за счет векторов продольного воздействия, направленных в противоположные стороны. Например, при перемещении верхней части туловища и ног вверх с одновременным перемещением таза вниз на соответствующие мышцы действуют продольные составляющие сил растяжения во взаимно противоположные направлениях. «Пружину» рецепторов в виде «мышечного веретена» продольно растягивают одновременно за разные концы в противоположных направлениях. Указанное становится ведущим фактором для создания условий стимуляции нейротрофических рефлексов на растяжение мышц и сухожилий и является весьма важным преимуществом. Движение одной части тела вверх при одновременном опускании другой части создает для последней условия тактильной опорной разгрузки, дополнительно к продольной весовой разгрузке, за счет горизонтального положения лежа. Это является важным фактором для дополнительного расслабления мышц при их растяжении.
Кроме того, в случае общего механического привода, обеспечивающего противофазные перемещения указанных опор (по типу, изображенному на фиг.5), при движении части тела под опорой вниз по ходу вала двигателя нагрузка на него понижается, что дает экономическое преимущество.
При проведении собственных исследований по патентуемому способу с целью оздоровления привлекали пациентов в возрасте от 18 до 42 лет с признаками избыточного веса тела, повышенного артериального давления вегетативно-сосудистого генеза, остеохондроза позвоночника. При этом все пациенты имели врачебный допуск для занятий лечебной физкультурой, а отклонения в состоянии их здоровья не были связаны с выраженной органической патологией.
На фиг.11 представлены показатели динамики веса и поперечных охватов тела у 42 пациентов с избыточным весом. Видно, что статистически достоверное уменьшение показателей веса уже через 2 недели применения указанного курса составило в среднем 3,2 кг (р<0,05), через месяц - в среднем около 6 кг (р<0,01), а через полтора месяца - в среднем до 8,5 кг (р<0,01). Динамика поперечных охватов также демонстрировала эффекты лечебного похудения, достигая поэтапно более 4 см через полмесяца, около 7 см - через месяц и около 8 см через полтора месяца воздействия.
На фиг.12 представлены показатели динамики систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального давления при воздействии пассивной механотерапии по результатам обследования 48 пациентов. Видно, что достоверные коррекции артериального давления уже через полмесяца воздействия в среднем составили около 140/95 мм рт. (против средних исходных показателей по группе около 150/100 мм. рт.ст.). К концу месячного курса эти коррекции составляли в среднем около 135/90 мм рт.ст., а через полтора месяца - в среднем до 135-130/85 мм рт.ст., приближаясь к физиологической норме. При этом у части пациентов с исходными проявлениями функциональной тахикардии отмечались существенные признаки коррекции сердечного ритма.
У пациентов этой группы оценивали также состояние позвоночника по показателям ростомера и глубину предельных наклонов во фронтальной и сагиттальной плоскости: направо-налево и вперед-назад из стандартного положения. Отмечено достоверное (р<0,05) улучшение состояния позвоночника к концу всего периода воздействия: увеличение показателей ростомера у значительной части пациентов в среднем до 3-5 см, а также увеличение глубины наклонов на 10-20% по сравнению с исходными показателями.
В процессе проведения лечебно-оздоровительных мероприятий отмечались следующие сопутствующие коррекции состояния здоровья со слов пациентов: улучшение деятельности желудочно-кишечного тракта, общего самочувствия, снижение эмоциональной напряженности, тревожности, уменьшение или устранение головных болей, нормализация сна, повышение общей и психической работоспособности.
Тренажер может быть рекомендован для лечения различных форм патологии, в том числе: общей астенизации, вегетативно-сосудистой дисфункции, детренированности, нарушений подвижности и гибкости в суставах (остеохондроз, сколиоз позвоночника, артриты, артрозы и др.), а также у здоровых людей при воздействии профессиональных или ситуационных факторов стресса, гипокинезии, утомления или с профилактическими целями. В области физической культуры и спорта обеспечивается тренирование растяжимости скелетных мышц и естественной подвижности мышечно-суставных структур, как известно играющих существенную роль в физиологических механизмах развития скоростно-силовых, координационных и точностных свойств опорно-двигательного и нервно-мышечного аппаратов, а также в процессах восстановления после физической нагрузки, что может быть использовано в качестве самостоятельного или дополнительного инструмента при проведении физических тренировок.