Лечебно-реабилитационный комплекс, оборудование и тренажеры для ранней физической реабилитации после инсульта лежачих больных
Полезная модель относится к области медицинской техники. Реабилитационный комплекс содержит механизмы перемещения ног и рук пациента, систему электростимуляции, выполненную на основе блока электростимуляции с накладными электродами, основной и дополнительный управляющие микропроцессоры и компьютер. Механизм для перемещения ног выполнен в виде размещенного на больничной кровати основания с двумя направляющими, на которых установлены каретки с приспособлениями для фиксации ног. Каретки связаны с основными электродвигателями. Механизм для перемещения рук кинематически не связан с механизмом для перемещения ног и выполнен на основе по меньшей мере одного дополнительного электродвигателя, причем с целью увеличения эффективности реабилитационных процедур, в конструкцию дополнительно введены силоизмерительные датчики, позволяющие дозировать нагрузку на руки пациента в процессе тренировок. Управляющие микропроцессоры связаны с компьютером, с соответствующими электродвигателями и с соответствующими датчиками положения рук или ног. Блок электростимуляции также связан с компьютером. Прикладывание пациентом силы для перемещения рукояток механизма и возможность совместного движения ног и рук при пассивном, активном или комбинированном режиме наряду с электростимуляцией мышц позволяет повысить эффективность реабилитационного процесса и использовать его при тяжелых двигательных нарушениях, вызванных, например, острым нарушением мозгового кровообращения. 4 з.п. ф-лы. 2 илл.
Полезная модель относится к области медицинской техники и может использоваться в устройствах для реабилитации пациентов с нарушениями двигательной функции верхних и нижних конечностей, в том числе тяжелых, например, после инсульта.
Известен реабилитационный комплекс с тренажером для рук и ног, содержащий место для размещения пользователя лежа или сидя, несущую конструкцию и установленные на ней с возможностью изменения пространственного положения педальные механизмы для ног и рук, установленные на отдельной раздвижной раме с возможностью их кинематической и силовой взаимосвязи (RU 2306129 С2, 2007). Такой реабилитационный комплекс позволяет разрабатывать активные конечности пользователя или пассивные конечности за счет работы по крайней мере одной активной конечности. Однако в этом реабилитационном комплексе не предусмотрена электростимуляция мышц пользователя (пациента), что значительно снижает возможности восстановления двигательных функций конечностей.
Известны также устройства реабилитации пациентов с двигательными нарушениями, основанные на функциональной мионейростимуляции, например, многоканальный электростимулятор, содержащий угловые датчики и накладные (накожные) электроды, соединенные с включающем микропроцессор блоком стимуляции (RU 26427 U1, 2002). Такие устройства позволяют проводить электротерапию для стимуляции мышц пациента и корректировать его движения. Известны способы электротерапии (например, RU 2226114 С1, 2004). Однако при этом не проводится кинезотерапия.
Физиотерапевтического же процесса в отрыве от кинезотерапии оказывается недостаточно для эффективного восстановления двигательных нарушений, особенно у пациентов, имеющих серьезную патологию.
Известны и другие устройства для реабилитации, решающие частные задачи и включающие, например, лишь механизм перемещения ног или механизм перемещения рук или только систему электростимуляции (например, SU 1779369 А1, 1992; RU 2098149 С1, 1997; RU 2124342 С1, 1999; US 5378214 А, 1995; WO 0230517,2002).
Также известен реабилитационный комплекс, содержащий снабженный основным электроприводом механизм для перемещения ног пациента, выполненный в виде размещенного на выполненной с возможностью наклона больничной кровати основании, снабженном двумя направляющими, на каждом из которых установлена подвижная каретка с приспособлением для фиксации соответствующей ноги пациента, связанная через передаточный механизм с одним из двух основных электродвигателей основного электропривода, компьютер и соединенные с ним систему элетростимуляции мышц пациента, выполненную в виде блока электростимуляции и подключенных к его выходам накладных электродов, и основной управляющий микропроцессор, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами основных электродвигателей, а входы - с датчиками положения ног пациента (RU 2352316 С1, 2009). Этот реабилитационный комплекс представляет собой устройство для восстановления функции нижних конечностей.
Однако он не позволяет восстанавливать функции верхних конечностей. В то же время двигательные нарушения, возникающие, например, в результате поражения мозга после острого нарушения мозгового кровообращения, требуют восстановления нормальных движений как нижних, так и верхних конечностей. Кроме того, такой реабилитационный комплекс не позволяет задействовать активные и пассивные движения ног, имитирующих естественную шагательную активность совместно с циклическими движения рук, что не позволяет восстановить рефлекторные связи между руками и ногами во время двигательных задач. Поэтому возможности такого реабилитационного комплекса ограничены. Он не обеспечивает высокой эффективности реабилитационного процесса, особенно при тяжелых двигательных нарушениях, например, после инсульта.
Задача была частично решена авторами полезной модели RU 107940 за счет того, что в реабилитационный комплекс, содержащий снабженный основным электроприводом механизм для перемещения ног пациента, выполненный в виде размещенного на выполненной с возможностью наклона больничной кровати основании, снабженном двумя направляющими, на каждом из которых установлена подвижная каретка с приспособлением для фиксации соответствующей ноги пациента, связанная через передаточный механизм с одним из двух основных электродвигателей основного электропривода, компьютер и соединенные с ним систему электростимуляции мышц пациента, выполненную в виде блока электростимуляции и подключенных к его выходам накладных электродов, и основной управляющий микропроцессор, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами основных электродвигателей, а входы - с датчиками положения ног пациента, введены соединенный с компьютером дополнительный управляющий микропроцессор и выполненный кинематически не связанным с механизмом для перемещения ног пациента механизм для перемещения рук пациента, включающий по меньшей мере один датчик положения рук пациента, рукоятки для рук пациента и дополнительный электропривод, при этом дополнительный электропривод выполнен на основе по меньшей мере одного дополнительного электродвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного управляющего микропроцессора, входы которого соединены с датчиками положения рук пациента. Механизм перемещения рук пациента может быть смонтирован на установленной над передней частью больничной кровати П-образной раме, при этом дополнительный электродвигатель размещен на верхней перекладине и связан с рукоятками для рук пациента посредством снабженной шкивом и двумя роликами ременной передачи. Механизм перемещения рук пациента может быть смонтирован на передней части больничной кровати, при этом два дополнительных электродвигателя размещены на опоре и каждый из них связан с соответствующей рукояткой для руки пациента через установленный на полуоси редуктор и закрепленный на полуоси рычаг. Соединение управляющих микропроцессоров и блока электростимуляции с компьютером может быть выполнено посредством радиоканала. Датчики положения ног и рук пациента могут быть размещены на осях соответствующих электродвигателей. Раскрытое в этом документе устройство следует признать ближайшим аналогом (прототипом) устройства согласно настоящей полезной модели.
Однако несмотря на все преимущества, которые обеспечивало применение указанного прототипа в процессе реабилитации пациентов, страдающих тяжелыми двигательными нарушениями, вызванными, например, острым нарушением мозгового кровообращения, на практике было выявлено, что процесс реабилитации протекает с немаксимальной эффективностью. Это было обусловлено тем, что в ходе реабилитационных процедур больные не всегда прикладывали мышечное усилие, достаточное для обеспечения максимальной эффективности.
Таким образом, в предшествующем уровне техники сложилась потребность в создании реабилитационного комплекса, который предусматривал бы приложение пациентом силы для перемещения рукояток механизма. Такая сила должна быть дозирована, причем уровень нагрузки должен подбираться индивидуально в соответствии с возможностями пациента.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании реабилитационного комплекса, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в расширении функциональных возможностей реабилитационного комплекса за счет возможности его использования при тяжелых двигательных нарушениях и в повышении эффективности реабилитационного процесса.
В частности, для решения задачи создания регулируемой нагрузки в процессе тренировки, в конструкцию механизма введены силоизмерительные датчики, регистрирующие деформацию рычагов, которые руками держит пациент. Эта деформация зависит от силы, приложенной к рычагу со стороны руки пациента. Сигнал силоизмерительного датчика включен в контур системы управления двигателем, приводящим в движение рычаг, на котором установлен датчик. В зависимости от весового коэффициента сигнала силоизмерительного датчика, механизм создает большее или меньшее сопротивление при перемещении рукоятки механизма, создавая тем самым, большую или меньшую нагрузку на руку пациента.
Достижение указанного технического результата обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.
На фиг.1 показана структурная блок-схема выполнения механизма для перемещения ног пациента. На фиг.2 показана конструкция механизма для перемещения рук пациента (вид со стороны ножного конца кровати).
Реабилитационный комплекс содержит механизм для перемещения ног пациента, снабженный основным электроприводом, и механизм для перемещения рук пациента, снабженный дополнительным электроприводом. Механизм для перемещения ног пациента выполнен в виде размещенного на больничной кровати основания, снабженного двумя направляющими, на каждом из которых установлена подвижная каретка с приспособлениями для фиксации соответствующей ноги пациента (на чертежах не показаны). Больничная кровать выполнена с возможностью наклона, преимущественно в вертикальной плоскости. Каретки связаны с основным электроприводом, включающем передаточные механизмы (на чертежах не показаны), например, редукторы, и два основных электродвигателя. Реабилитационный комплекс содержит также компьютер и соединенные с ним основной управляющий микропроцессор и дополнительный управляющий микропроцессор, а также систему электростимуляции мышц пациента. Соответствующие выходы основного управляющего микропроцессора соединены с управляющими входами основных электродвигателей, а входы - с датчиками положения ног пациента. Система электростимуляции мышц конечностей пациента выполнена в виде соединенного с компьютером блока электростимуляции, выполненного преимущественно на основе микропроцессора электростимуляции, и подключенных к его выходам накладных электродов в количестве, например, более двадцати (на фиг.1 показано четыре таких электрода). Механизм для перемещения рук пациента кинематических не связан с механизмом для перемещения ног пациента и включает по меньшей мере один датчик положения рук пациента, рукоятки для рук пациента и дополнительный электропривод, выполненный на основе по меньшей мере одного дополнительного электродвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного управляющего микропроцессора. Входы дополнительного управляющего микропроцессора соединены с датчиками положения рук пациента. Датчики положения ног пациента размещены преимущественно на осях соответствующих основных электродвигателей, а датчики положения рук пациента - дополнительных электродвигателей. Датчики могут быть выполнены, например, на основе потенциометров. Механизм перемещения рук пациента может быть смонтирован, например, на установленной над передней (головной) частью больничной кровати П-образной раме, на верхней перекладине которой размещен один дополнительный электродвигатель, который связан с двумя рукоятками для рук пациента посредством ременной передачи, снабженной шкивом и двумя роликами. Механизм перемещения рук пациента может быть смонтирован, например, на передней части больничной кровати, при этом два дополнительных электродвигателя размещены на опоре (на чертеже не показана) и каждый из них связан с соответствующей рукояткой для руки пациента через установленный на полуоси редуктор и закрепленный на полуоси рычаг (фиг.2). Соединение основного, дополнительного управляющих микропроцессоров и блока электростимуляции с компьютером может быть выполнено как с помощью соответствующих электрических соединителей, так и преимущественно посредством радиоканала.
Реабилитационный комплекс работает следующим образом. Пациента укладывают на больничную кровать. Головной конец больничной кровати поднимается на нужную величину. Ноги пациента закрепляются в каретках. Пораженная рука закрепляется (привязывается) к соответствующей рукоятке. Здоровой рукой пациент может самостоятельно взяться за соответствующую рукоятку. На необходимые, определяемые врачом (оператором), мышцы ног и рук накладываются накладные электроды. Начинается тренировка в пассивном (от электродвигателей), активном (самостоятельно) или комбинированном режиме, причем силоизмерительные датчики регистрируют деформацию рычагов, которые держит руками пациент, а механизм создает большее или меньшее сопротивление при перемещении рукоятки механизма, создавая тем самым, большую или меньшую нагрузку на руку пациента. При этом конечности пациента совершают циклические движения. Связь между механизмами для перемещения рук и ног осуществляется на программном уровне посредством управляющих микропроцессоров и компьютера. Программное положение рук пациента может задаваться текущим положением его ног и наоборот, программное положение ног может задаваться текущим положение рук. Если пациент может двигать хотя бы одной рукой или ногой, он сам инициирует движение. В этом случае паретичные конечности приводятся в движение механизмами перемещения так, чтобы сформировать картину ходьбы с отмашкой руками. Если пациент не может двигаться или ему трудно двигаться самостоятельно, то такое движение будет целиком сформировано за счет механизмов перемещения. На фоне движения включается связанный с компьютером блок электростимуляции, который выдает стимулирующее воздействие во временной интервал естественной активности каждой мышцы, выбранной для электрического воздействия. При этом моторный выход работающих мышц повышается при введении стимулов электрической природы в фазу их естественного сокращения (см., например, RU 2226114 С1, 2004). Таким образом усиливается влияние на центральные нейронные структуры в процессе реабилитационных мероприятий. В процессе реабилитационных процедур на программном уровне обеспечивается синхронизация как между движениями рук и ног, так и синхронизация выдачи электрических стимулирующих сигналов с движением конечностей (работой мышц).
Прикладывание пациентом силы для перемещения рукояток механизма во время совместного движения рук и ног во время реабилитационных процедур оказывается более эффективным, нежели упражнения для рук и ног без индивидуальной регулировки усилия. При этом эффективность реабилитационного процесса значительно повышается при сочетании кинезо- и физиотерапии. Пациент может проходить реабилитацию даже на самых ранних стадиях течения тяжелой болезни (например, после инсульта, когда поражены двигательные функции всех конечностей), поскольку он располагается практически в горизонтальном положении (т.е. нет необходимости в дополнительных усилиях) и может быть использован пассивный режим кинезотерапии, усиливаемый электротерапией.
Реабилитационный комплекс прошел практическую апробацию в Центральной клинический больнице Российской академии наук г. Москвы с положительными результатами, подтверждающими достижение указанного технического результата.
Реабилитационный комплекс, являющийся объектом настоящей полезной модели, обеспечивает расширение его функциональных возможностей и повышение эффективности реабилитационного процесса, что сокращает время восстановления двигательных нарушений конечностей, в том числе после острых нарушений мозгового кровообращения.
1. Реабилитационный комплекс, содержащий снабженный основным электроприводом механизм для перемещения ног пациента, выполненный в виде размещенного на выполненной с возможностью наклона больничной кровати основания, снабженного двумя направляющими, на каждом из которых установлена подвижная каретка с приспособлением для фиксации соответствующей ноги пациента, связанная через передаточный механизм с одним из двух основных электродвигателей основного электропривода, компьютер и соединенные с ним систему электростимуляции мышц пациента, выполненную в виде блока электростимуляции и подключенных к его выходам накладных электродов, и основной управляющий микропроцессор, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами основных электродвигателей, а входы - с датчиками положения ног пациента, соединенный с компьютером дополнительный управляющий микропроцессор и механизм для перемещения рук пациента, включающий, по меньшей мере, один датчик положения рук пациента, рукоятки для рук пациента и дополнительный электропривод, при этом дополнительный электропривод выполнен на основе, по меньшей мере, одного дополнительного электродвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного управляющего микропроцессора, входы которого соединены с датчиками положения рук пациента, отличающийся тем, что в конструкцию дополнительно введены силоизмерительные датчики, выполненные с возможностью измерения силы, приложенной пациентом к механизму для перемещения рук, и формирования сигнала для управления, по меньшей мере, одним дополнительным электродвигателем.
2. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что механизм перемещения рук пациента смонтирован на установленной над передней частью больничной кровати П-образной раме, при этом дополнительный электродвигатель размещен на верхней перекладине и связан с рукоятками для рук пациента посредством снабженной шкивом и двумя роликами ременной передачи.
3. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что механизм перемещения рук пациента смонтирован на передней части больничной кровати, при этом два дополнительных электродвигателя размещены на опоре, и каждый из них связан с соответствующей рукояткой для руки пациента через установленный на полуоси редуктор и закрепленный на полуоси рычаг.
4. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что соединение управляющих микропроцессоров и блока электростимуляции с компьютером выполнено посредством радиоканала.
5. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что датчики положения ног и рук пациента размещены на осях соответствующих электродвигателей.
