Устройство с биологической обратной связью для восстановления циклических движений верхних конечностей у пациентов с последствиями одностороннего родового пареза плечевого сплетения

Полезная модель относится к медицине, а именно ортопедии и реабилитации, и может быть использована как устройство с биологической обратной связью для восстановления циклических движений верхних конечностей у пациентов с последствиями одностороннего родового пареза плечевого сплетения.
Использованные в тексте термины и определения
Биологическая обратная связь - процедура, которая позволяет с минимальной временной задержкой информировать человека о состоянии функций его тела, за счет чего возникает возможность их сознательной регуляции. Большая часть биологической обратной связи осуществляется через обычные сенсорные каналы (Barber Т.Х. et al. Biofeedback & Self - Control 1975/76. An Aldine Annual on the Regulation of Bodily Processing and С onsciousness. Chicago: Aldine Publishing Company, 1976, 581 p.)
Ходьба человека представляет собой автоматизированную циклическую локомоцию, с основной функциональной единицей ходьбы - циклом шага, который представляет собой время от начала контакта с опорой данной ноги до следующего контакта этой же ногой (Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. - Науч. - мед. фирма МБН, 2007).
Движения верхних конечностей при ходьбе носят цикличный характер. Начало цикла соответствует крайнему заднему верхнему положению кисти, середина - крайнему переднему верхнему положению кисти, окончание цикла соответствует возвращению кисти в крайнее заднее верхнее положение. Цикл переноса верхней конечности по времени совпадает с шаговым циклом ипсилатеральной нижней конечности (Воронцова О.И. и др. Цикл движения верхних конечностей при нормальной ходьбе человека //Медицинский вестник Башкортостана. - 2016. - Т. 11. - №. 6.- С. 66).
При последствиях одностороннего родового пареза плечевого сплетения и восстановленной амплитуде активных движений в локтевом и плечевом суставах, пораженная верхняя конечность у части больных не участвует в циклических движениях при ходьбе, что приводит к нарушениям координации и периодическим падениям (Anguelova G. V. et al. Impaired automatic arm movements in obstetric brachial plexus palsy suggest a central disorder //Journal of child neurology. - 2016. - Т. 31. - №. 8. - C. 1005-1009).
Известно устройство - тренажер, включающий беговую дорожку, по обеим сторонам которой закреплены брусья-поручни, отличающийся тем, что беговая дорожка представляет крутящуюся беговую ленту, причем брусья-поручни выполнены съемными и закреплены с возможностью регулировки их уровня относительно дорожки. 2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что брусья-поручни могут располагаться на высоте от 0,5 до 0,7 м (патент №RU 49433 U1, опубликован 2005.11.27).
Недостатком данного устройства является:
отсутствие возможности формирования паттерна содружественных движений верхних и нижних конечностей;
отсутствие биологической обратной связи.
Наиболее близкое, по механизму действия, устройство, принятое за прототип, при тренировке на котором осуществляются содружественные движения верхних и нижних конечностей, является биокинетический эллипсоид для разработки и укрепления позвоночного столба и всей опорно-двигательной системы в комплексе и его варианты, содержащий:
несущую конструкцию,
смонтированный на несущей конструкции эллипсоидный механизм,
платформы для ног, закрепленные на основных шатунах эллипсоидного механизма, обеспечивающего движение платформ для ног по эллиптической траектории,
опоры для рук, установленные на качающихся устройствах для рук, смонтированных на передних несущих стойках и обеспечивающих качающиеся движения для рук,
опоры для рук свисают ниже оси качания, опоры для рук разнесены от платформ для ног по горизонтали и находятся выше платформ для ног,
кинематическую трансмиссию, соединяющую эллипсоидный механизм и качающиеся устройства для рук и обеспечивающую движение ножных платформ и опор для рук в противоположных направлениях (патент №RU 2706598 С1, опубликован 2019.11.19).
Недостатками прототипа является, то что:
не формируется правильный паттерн движения верхней конечности при ходьбе - при тренировках на известном тренажере тренирующийся выполняет качающие движения верхней конечности, при которых верхняя конечность сгибается и разгибается в плечевом суставе, однако паттерн движения верхней конечности при ходьбе должен включать также сгибание и разгибание в локтевом суставе,
отсутствует биологическая обратная связь, позволяющая закрепить паттерн и навык циклических движений верхних конечностей при ходьбе.
Задача, на решение которой направлена полезная модель - создание устройства для формирования навыка циклических движений верхних конечностей при ходьбе у больных с односторонним родовым парезом плечевого сплетения с наличием активных движений в локтевом и плечевом суставах.
Для решения поставленной задачи предложено устройство с биологической обратной связью для восстановления циклических движений верхних конечностей при ходьбе, содержащее механическую беговую дорожку с закрепленной у основания механической беговой дорожки несущей конструкцией, стержень, зафиксированный на несущей конструкции зажимом для стержня, датчик движения, снабженный фиксирующим зажимом для стержня и источник видеосигнала, расположенный на несущей конструкции, при этом стержень зафиксирован на несущей конструкции с помощью зажима, а датчик движения установлен на зафиксированном к несущей конструкции стержне с помощью зажима таким образом, что во время ходьбы по движущийся механической дорожке пальцы кисти поврежденной верхней конечности пациента в крайнем переднем верхнем положении в цикле движения проходят на расстоянии с датчиком движения в пределах его дальности действия, а источник видиосигнала предназначен для включения и выключения видеосигнала при прохождении пальцев кисти поврежденной верхней конечности на расстоянии с датчиком движения в пределах его дальности действия
Технический результат полезной модели заключается в наличии биологической обратной связи. Во время ходьбы по движущейся механической дорожке при начале цикла шага - контакта с механической беговой дорожкой опорой стопы, контралатеральной поврежденной верхней конечности, - пальцами кисти поврежденной верхней конечности, которые находятся в крайнем переднем верхнем положении, проводят на расстоянии дальности действия с датчиком движения - включается видеосигнал, при начале следующего цикла движения поврежденной верхней конечности (включающего последовательное сгибание в плечевом и локтевом суставах, затем разгибание в локтевом и плечевом суставах), пальцы кисти поврежденной руки, которые находятся опять в крайне переднем верхнем положении, проводят на расстоянии дальности действия с датчиком движения, для того чтобы отключить видеосигнал. Повторение выше описанных циклических движений верхних и нижних конечностей, которые сопровождают включением и выключением видеосигнала, формируют биологически обратную связь, суть которой заключается в мониторинге и фиксации необходимого крайнего положения пальцев кисти поврежденной верхней конечности при ходьбе и «подкреплением» с помощью видеосигнала. Таким образом, афферентная информация о положении поврежденной верхней конечности при ходьбе идет по дополнительному каналу, образующим "петлю" обратной связи направленной на формирования навыка циклических движений верхних конечностей при ходьбе у больных с односторонним родовым парезом плечевого сплетения с наличием активных движений в локтевом и плечевом суставах.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства (а) и схематическое изображение применения устройства (б).
Поз.1 - несущая конструкция. Поз. 2 - механическая беговая дорожка. Поз. 3 - источник видеосигнала. Поз. 4 - датчик движения. Поз. 5 - верхняя конечность контралатеральная поврежденной. Поз. 6 - фиксирующий зажим для стержня. Поз. 7 - стержень. Поз. 8 - стопа, контралатеральная поврежденной верхняя конечности. Поз. 9 - пальцы кисти поврежденной верхней конечности.
Заявляемое устройство с биологической обратной связью для восстановления циклических движений верхних конечностей при ходьбе у пациентов с последствиями одностороннего родового пареза плечевого сплетения, содержащее механическую беговую дорожку с закрепленной у основания механической беговой дорожки несущей конструкцией, стержень, зафиксированный на несущей конструкции зажимом для стержня, датчик движения, снабженный фиксирующим зажимом для стержня и источник видеосигнала, расположенный на несущей конструкции, при этом стержень зафиксирован на несущей конструкции с помощью зажима, а датчик движения установлен на зафиксированном к несущей конструкции стержне с помощью зажима таким образом, что во время ходьбы по движущийся механической дорожке пальцы кисти поврежденной верхней конечности пациента в крайнем переднем верхнем положении в цикле движения проходят на расстоянии с датчиком движения в пределах его дальности действия, а источник видеосигнала предназначен для включения и выключения видеосигнала при прохождении пальцев кисти поврежденной верхней конечности на расстоянии с датчиком движения в пределах его дальности действия применяется следующим образом:
Несущая конструкция 1 представляет собой п-образный каркас, закрепленный у основания механической беговой дорожки 2.
Источник видеосигнала 3 расположен на несущей конструкции 1 спереди сверху и в центре.
Датчик движения 4 и источник видеосигнала 3 питается от заменяемых компактных батареек.
Тренируемый начинает ходить по механической беговой дорожке 1 (чем приводит ее в движение), осуществляет циклические движения неповрежденной левой верхней конечностью 5, инструктор замеряет уровень крайнего переднего верхнего положения пальцев кисти неповрежденной верхней конечности при ее циклическом движении при ходьбе. На определенном ранее уровне крайнего переднего верхнего положения пальцев кисти неповрежденной верхней конечности при ее циклическом движении при ходьбе, на стороне поврежденной верхней конечности, с помощью зажима для стрежней 6, стержень 7 фиксируют на несущей конструкции 1, затем с помощью зажима для стержней 6, датчик движения 4 устанавливают, на фиксируемом к несущей конструкции 1 стержне 7.
Во время ходьбы по движущейся механической беговой дорожке 1 при начале цикла ходьбы - контакта с механической беговой дорожкой стопы 8, контралатеральной поврежденной верхней конечности, пальцы кисти поврежденной верхней конечности 9 проводят на расстоянии дальности действия с датчиком движения 4-включают видеосигнал 3, при начале следующего цикла движения поврежденной верхней конечности (включающего последовательное сгибание в плечевом и локтевом суставах, затем разгибание в локтевом и плечевом суставах), пальцы кисти поврежденной верхней конечности 9 проводят на расстоянии дальности действия датчика движения 4- отключают видеосигнал 3.
Затем циклические движения верхних конечностей, которые сопровождают включением и выключением видеосигнала, непрерывно повторяются при ходьбе на беговой дорожке, тем самым формируют биологически обратную связь.
Таким образом, задача полезной модели решена.