Устройство для интенсивной нейрофизиологической реабилитации пациента
Полезная модель относится к области медицины, а именно, к физиотерапии и может быть использована для обучения ходьбе и/или реабилитации пациентов с диагнозом детского церебрального паралича, восстановлении двигательных функций ходьбы пациентов после операций и других заболеваний. Заявляемое устройство содержит основание, жесткую стойку, крепящуюся к основанию, оснащенную поручнями, и систему поддержки веса пациента. Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей устройства, достигается благодаря тому, что устройство дополнительно оснащено двумя сменными модулями, один из которых выполнен в виде двух жестко установленных на силовом элементе дисков, к которым шарнирно посредством толкателей крепятся два консольных элемента, другие концы которых крепятся к оси опорного элемента, на консольных элементах установлены крепления для ступней ног пациента, а один из дисков кинематически связан с узлом привода диска во вращательное движение, а другой сменный модуль выполнен в виде двух пар дисков, жестко установленных на осях, крепящихся на силовом элементе основания, с каждой из сторон диски соединены шарнирно посредством штанг с размещенными на них жесткими элементами с креплениями для ступней ног пациента, при этом один из дисков кинематически связан с узлом привода диска во вращательное движение. Устройство может содержать блок управления, вибраторы, систему для отображения видеоаудиоинформации, датчик частоты пульса пациента и аппарат для электромиостимуляции мышц нижних конечностей пациента 5 з.п.ф., 4 ил.
Полезная модель относится к области медицины, а именно к физиотерапии, и может быть использована, например, для обучения ходьбе и/или реабилитации пациентов с диагнозом детского церебрального паралича, восстановлении двигательных функций ходьбы пациентов после операций, инсульта и других заболеваний.
Известно двухъярусное устройство для обучения ходьбе (брусья для ходьбы), содержащее регулируемые по высоте поручни, расположенные на двух уровнях, что дает возможность пациенту опираться одновременно подмышками и руками для поддержания вертикального положения и направления движения, информация по которому выложена в Интернет-ресурсах на сайте (дата выкладки не указана). Данное устройство предназначено для обучения ходьбе относительно взрослых пациентов (5-6 лет и старше) после перенесенных травм и операций опорно-двигательного аппарата и не пригодно для детей младшего возраста (менее 3 лет), в особенности детей с отсутствующими навыками ходьбы.
Известно устройство-аналог под названием «подвесная дорога», описанное в источнике Бортфельд С.
., Рогачева Е.И. Лечебная физическая культура и массаж при детском церебральном параличе / Л.: Медицина, 1980, рис. 42 на стр. 156, предназначенное для обучения самостоятельной ходьбе и тренировки вестибулярного аппарата пациентов на основе комбинезона, подвешенного за страховочный пояс с паховыми ремнями на четырех регулируемых по длине стропах к горизонтально расположенному колесу, подвешенному к ролику, который при ходьбе пациента перемещается линейно по горизонтальной канатной дороге. Изменяя длину строп, можно придавать телу больного различные наклоны. Недостатком этого устройства-аналога является непригодность для обучения ходьбе тех пациентов, которые неспособны к активной ходьбе, и непригодность к принудительному формированию согласования движения рук, сопровождающих движения ног.
Известно также устройство-аналог для физиотерапии детского церебрального паралича путем формирования двигательных навыков ходьбы у ребенка, описанное в патенте RU 
2272609, МПК A61H 3/00, опубл. 27.03.2006, содержащее детский комбинезон с левой и правой стопами и взрослый комбинезон, выполненный со стопами, верхние части которых приспособлены для ног ребенка и снабженный приспособлением для фиксации левой или правой стопы детского комбинезона. В области каждой голени взрослого комбинезона установлен фиксатор для крепления одноименной голени детского комбинезона. В области пояса взрослого комбинезона размещены ремни для поддержки в выпрямленном состоянии туловищной части детского комбинезона. Рукава детского комбинезона снабжены наружными стержнями, с помощью которых физиотерапевт во взрослом комбинезоне осуществляет ручное управление маятникообразным движением рук ребенка в детском комбинезоне. Недостатком данного устройства является то, что вследствие различной длины голени взрослого и ребенка, колени ребенка при его ходьбе с помощью физиотерапевта практически не сгибаются. Кроме этого, данное устройство приводит к утомляемости физиотерапевта и существенно ограничивает количество обучаемых им пациентов.
Известен также аналог заявляемой полезной модели, а именно ходунки для двигательной реабилитации пациентов с осложненной травмой позвоночника, описанный в патенте RU 2437643, МПК A61H 3/06, A61H 3/00, опубл. 27.12.2011, содержащее две боковые прямоугольные несущие опоры, имеющие закругленные углы, с поперечной, верхними и срединными продольными перекладинами, коленный упор, который прикреплен к срединным продольным перекладинам. Боковые несущие опоры снабжены нижними поперечной и продольными перекладинами. Коленный упор выполнен с полукруглыми вогнутостями для упора суставов. Недостатком данного аналога является то, что он не предназначен для обучения ходьбе пациентов, у которых отсутствуют навыки ходьбы.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей технической сути к заявляемому техническому решению, выбрано устройство для тренировки ходьбы на тредмилле (англ. Treadmill - бегущая дорожка), описанное в статье: Спецификация оборудования для тренировки ходьбы на тредмилле с поддержанием веса тела: техническая записка (выложено в Интернет-ресурсах на сайте ). Данная статья опубликована в источнике: Journal of Rehabilitation Research and Development, Vol. 37, 4, July/August, 2000, оригинал статьи на сайте http://www.vard.org. Данное устройство предназначено для восстановления ходьбы у больных с повреждением спинного мозга или другой дисфункцией верхнего мотонейрона. Устройство содержит бегущую дорожку, выполненную в виде закольцованной ленты определенной длины и ширины (длина бегущей дорожки выбирается равной приблизительно двойному шагу взрослого пациента, а ширина - приблизительно ширине плеч пациента), которая приводится в движение электродвигателем. Электродвигатель и лента бегущей дорожки установлены на раме, к которой жестко крепится стойка с поручнями, за которые пациент держится руками. На стойке размещена система поддержки веса тела пациента, позволяющая уменьшить нагрузку на ноги, а также предотвращает возможные травмы пациента при падении и выполняется либо в виде противовеса, либо в виде системы пружин. К системе поддержки веса крепится подвеска, выполняемая в виде корсета из нерастяжимых лент, охватывающая грудную клетку, бедра и ягодицы пациента. На пациента одевают подвеску, задают необходимую величину поддержки веса тела пациента для разгрузки его ног, включают электродвигатель бегущей дорожки с необходимой скоростью движения дорожки, и пациент начинает ходьбу (при помощи физиотерапевта) по движущейся дорожке. Недостатком данного устройства является то, что при отсутствии навыков ходьбы у пациента устройство не эффективно, поскольку у пациента отсутствует стереотип движения.
Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей устройства-прототипа, заключающихся в том, чтобы при отсутствии у пациента навыков ходьбы научить его основным движениям, сопровождающим процесс ходьбы, а затем закрепить их при самостоятельном движении пациента либо при его движении по движущейся дорожке.
Достигается это тем, что в устройстве, содержащем основание, жесткую стойку, крепящуюся к основанию с возможностью расположения к ней лица пациента и с установленными на ней поручнями для рук пациента, и систему поддержки веса пациента, выполненную в виде корсета из нерастяжимых лент, охватывающего грудную клетку, бедра и ягодицы пациента и выполненного с возможностью подъема-опускания пациента относительно поверхности основания, согласно полезной модели:
- устройство дополнительно оснащено сменным модулем для обучения основным движениям, сопровождающим процесс ходьбы, при отсутствии у пациента навыков ходьбы.
Кроме того, сменный модуль может быть выполнен в виде двух жестко установленных на оси дисков, расположенных над поверхностью основания без механического контакта с ней и выполненных с возможностью вращения, при этом ось дисков проходит через втулку, жестко установленную на силовом элементе, жестко крепящемся к поверхности основания;
- над дисками расположены два консольных элемента, кинематически связанные с дисками посредством шарнирных соединений и жестких, равной длины толкателей, а противоположные концы консольных элементов закреплены на оси опорного элемента с возможностью вращения относительно оси, жестко установленного на основании;
- один из толкателей крепится к одному из дисков в верхней точке относительно основания, а второй - в нижней точке другого диска относительно основания;
- с противоположных точкам крепления толкателей к дискам сторон консольных элементов установлены крепления для ступней ног пациента;
- один из дисков кинематически связан с узлом его привода во вращательное движение.
Кроме того, сменный модуль может быть выполнен в виде двух пар дисков, жестко установленных на осях, расположенных равноудаленно от основания друг за другом и выполненных с возможностью вращения без механического контакта дисков с поверхностью основания, при этом оси дисков проходят через втулки, жестко установленные на силовом элементе, жестко крепящемся к поверхности основания;
- с каждой из сторон диски соединены между собой посредством шарнирных соединений жесткими штангами равной длины, при этом с одной стороны диски соединены в верхних точках, а с другой - в нижних точках относительно поверхности основания, равноудаленных от осей;
- к каждой из штанг жестко крепятся жесткие элементы с расположенными на них креплениями для ступней ног пациента, при этом один из дисков кинематически связан с узлом его привода во вращательное движение.
Кроме того, устройство укомплектовано блоком управления с контроллером и дисплеем для отображения информации.
Кроме того, в сменных модулях в креплениях для ступней ног пациента установлены вибраторы, электрически связанные с блоком управления.
Кроме того, со стороны лица пациента расположена видеоаудиосистема, отображающая видео- и аудиоэффекты, сопровождающие процесс ходьбы, электрически соединенная с блоком управления.
Кроме того, устройство содержит датчик частоты пульса пациента, электрически соединенный с блоком управления.
Кроме того, устройство содержит аппарат для электромиостимуляции мышц конечностей пациента, электрически соединенный с блоком управления.
Перечисленные выше отличительные признаки заявляемого устройства, как показал проведенный информационный поиск, не являются известными из уровня техники, следовательно устройство соответствует критерию «новизна».
Устройство может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Технический результат заключается в развитии у пациента, не имеющего навыков ходьбы, основных движений, сопровождающих процесс ходьбы, а также в ускоренной реабилитации пациентов путем восстановления двигательных функций ходьбы после операций и заболеваний.
Суть полезной модели поясняется на фиг.1-фиг.4, на которых приведены: на фиг.1 и фиг.2 - вид устройства с первым вариантом исполнения сменного модуля и вид на модуль сверху (первый модуль), на фиг.3 и фиг.4 - вид устройства со вторым вариантом исполнения сменного модуля и вид на модуль сверху (второй модуль).
Устройство с первым модулем (см. фиг.1 и фиг.2), как вариант исполнения, содержит основание 1, выполненное, например, из жесткой массивной плиты, жесткую стойку 2, которая может быть выполнена из металлической трубы, крепящуюся к основанию 1 со стороны лица пациента с установленными на ней поручнями 3 для рук пациента, и систему поддержки веса пациента, выполненную в виде корсета 4 из нерастяжимых, например, капроновых лент, охватывающего грудную клетку, бедра и ягодицы пациента и выполненного с возможностью подъема-опускания пациента относительно поверхности основания 1. На фиг.1, как вариант исполнения, показано крепление корсета 4 к стойке 2. Другим вариантом исполнения может быть крепление, например, к потолку помещения. Механизм подъема-опускания корсета на фиг.1 не показан. К основанию 1 жестко крепится силовой элемент 5, который может быть выполнен, например, из трубы прямоугольного сечения, в котором жестко установлена втулка 6, через которую проходит ось 7 с жестко насаженными на нее дисками 8. При этом диски 8 с осью 7 вращаются во втулке 6, не касаясь поверхности основания 1. Над дисками 8 расположены два консольных элемента 9, кинематически связанные с дисками 8 посредством шарнирных соединений 10 и жестких, равной длины толкателей 11, а противоположные концы консольных элементов 9 закреплены на оси 12 опорного элемента 13, выполненного, например, из металлической трубы прямоугольного сечения, жестко крепящегося к основанию 1, при этом консольные элементы 9 выполнены с возможностью вращения относительно оси 12. Один из толкателей 11 шарнирно крепится к одному из дисков 8 в верхней точке относительно основания 1, а второй толкатель 11 шарнирно крепится в нижней точке другого диска 8 относительно основания 1, т.е. точки крепления толкателей 11 к дискам 8 смещены друг относительно друга на 180 градусов. С противоположных точкам крепления толкателей 11 к дискам 8 сторон консольных элементов 9 установлены крепления 14 для ступней ног пациента. При этом один из дисков 8 кинематически связан с узлом 15 его привода во вращательное движение, например, электродвигателем. Кинематическая связь может осуществляться, например, посредством ременной передачи 16, как показано на фиг.1 и фиг.2, или передача может быть осуществлена посредством шестерен или цепи. На стойке 2 размещен блок управления 17 с контроллером и дисплеем для отображения информации, например, о пациенте, динамике и длительности нагрузок на него, частоте пульса и т.д. В креплениях 14 для ступней ног пациента могут быть размещены вибраторы 18, имитирующие механическое воздействие на ступню пациента с заданной длительностью, частотой и амплитудой при ее мнимом наступании на опорную поверхность (на землю при ходьбе). Вибраторы 18 электрически соединены с блоком управления 17 (связь не показана). Узел привода 15 и диски 8 с целью безопасности могут быть закрыты защитным кожухом 19, в верхней крышке которого выполняются щелевидные вырезы для толкателей 11 (вырезы не показаны). Со стороны лица пациента заявляемое устройство содержит видеоаудиосистему, состоящую из экрана 20 (видеопроектор на фиг.1-фиг.4 не показан) и источников звука 21, соединенных электрической связью 22 с блоком управления 17, с помощью которых на экране 20 отображается видеоинформация, сопровождающая процесс ходьбы (движущиеся навстречу пациенту предметы и объекты, герои мультфильмов и др.) и звуковые эффекты, сопровождающие процесс ходьбы (шуршание листьев, скрип снега и т.д.), которые подаются с блока управления 17. Кроме этого, устройство содержит датчик частоты пульса пациента, электрически соединенный с блоком управления 17 (датчик и связь не показаны) для контроля состояния пациента, а также аппарат 23 электромиостимуляции пациента, электрически соединенный связью 24 с блоком управления 17. Электрод 25 аппарата 23 закрепляется на мышцах нижних конечностей пациента и предназначается, при необходимости, для кратковременного возбуждения мышцы электрическим током с заданной частотой и напряжением с целью стимуляции слабых мышц.
Второй сменный модуль (см. фиг.3 и фиг.4) устанавливается на то же основание 1 со стойкой 2 и поручнями 3, что и первый модуль, и выполнен в виде двух пар дисков 26, жестко установленных на осях 27, расположенных равноудалено от основания 1 друг за другом и выполненных с возможностью вращения без механического контакта дисков 26 с основанием 1. Оси 27 дисков проходят через втулки 28, жестко установленные на силовом элементе 29, который может быть выполнен из трубы прямоугольного сечения, жестко крепящемся к основанию 1. С каждой из сторон диски 26 соединены между собой посредством шарнирных соединений жесткими штангами 30 равной длины, при этом с одной стороны диски 26 соединены штангой 30 в верхних точках дисков 26. а с другой стороны - в нижних точках относительно поверхности основания 1. При этом точки крепления штанг 30 к дискам 26 равноудалены от осей 27. К каждой из штанг 30 жестко крепятся жесткие элементы 31 с расположенными на них креплениями 14 для ступней ног пациента. Один из дисков 26 (левый на фиг.3) кинематически связан, например, посредством ременной передачи 16, как и в первом модуле, с узлом 15 его привода во вращательное движение, например, электродвигателем. В креплениях 14, также как и в первом модуле, могут быть размещены вибраторы 18, электрически соединенные с блоком управления 17 (связь не показана). Узел привода 15 и диски 26 во втором модуле с целью безопасности могут закрываться защитным кожухом 19 (показан пунктирной линией) со щелевыми вырезами для жестких элементов 31. Аналогично устройству с первым модулем, устройство со вторым модулем содержит видеоаудисистему, состоящую из экрана 20 и источников звука 21, соединенных связью 22 с блоком управления 17, датчик частоты пульса пациента (не показан) для контроля состояния пациента и аппарат 23 электромиостимуляции, электрически соединенный связью 24 с блоком управления 17.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Предварительно осматривают пациента и выявляют все особенности его диагноза, после чего начинают тренировать его на первом модуле, приведенном на фиг.1 и фиг.2. Для этого на пациента одевают систему поддержки веса, выполненную в виде корсета 4 из нерастяжимых лент, охватывающих грудную клетку, бедра и ягодицы пациента, после чего корсет 4 с пациентом приподнимают над модулем и фиксируют его положение. Ступни ног пациента устанавливают в крепления 14 и надежно закрепляют в них. Затем путем подъема-опускания корсета 4 регулируют весовую нагрузку на ноги пациента, и приводят в движение с блока управления 17 узел привода 15 (электродвигатель). В процессе тренировки пациент держится руками за поручни 3 стойки 2. Благодаря наличию кинематической связи (ремень 16), диски 8 начинают синхронно вращаться за счет их жесткой посадки на оси 7, и толкатели 11, шарнирно связанные с дисками 8 и консольными элементами 9, начинают перемещать концы консольных элементов 9. В связи с тем, что шарнирное крепление толкателей 11 к краям дисков 8 выполнено со смещением на 180 угловых градусов (при виде сбоку), при движении одной из консолей 9 вверх другая опускается вниз и наоборот. При этом ноги пациента, закрепленные в креплениях 14, перемещаются попеременно вверх-вниз (имитация ходьбы на месте или подъема по лестнице) со сгибанием ног в коленных суставах. Процедура тренировки пациента на первом модуле может начинаться 10-12 минут в день с дальнейшим увеличением времени до 30 минут. Нагрузка, которую испытывает пациент, контролируется датчиком пульса, одеваемым на запястье пациента. Скорость вращения дисков 8 задается с блока управления 17 физиотерапевтом. На экран 20 и источники звука 21 по связи 22 с блока управления 17 подается видеоаудиоинформация, сопровождающая процесс ходьбы. Вибраторы 18 имитируют механическое воздействие на ступню пациента с заданной длительностью, частотой и амплитудой при ее мнимом наступании на опорную поверхность, формируемое блоком управления 17. В случае необходимости стимуляции ослабевших мышц конечностей посредством электрода 25 и связи 24 через блок управления 17 с аппарата 23 электромиостимуляции на мышцы подается соответствующий сигнал, стимулирующий ее деятельность. Таким образом, на первом модуле пациент, не имеющий навыков ходьбы, осваивает движения ног при ходьбе на месте. После прохождения тренировки на первом модуле, проводят тренировки пациента на втором модуле, который работает следующим образом (см. фиг.3 и фиг.4). На пациента одевают корсет 4, пациента приподнимают над устройством и закрепляют корсет 4 на стойке 2 (или на потолке помещения). Ступни ног пациента закрепляют в креплениях 14, находящихся на жестких элементах 31, после этого путем подъема-опускания пациента в корсете 4 регулируют весовую нагрузку на ноги пациента и с блока управления 17 приводят в движение узел привода 15 (электродвигатель). Пациент в процессе тренировки держится руками за поручни 3. Благодаря наличию кинематической связи дисков 26 с узлом привода 15, например, ремня 16, и наличию штанг 30, шарнирно соединяющих диски 26, последние начинают синхронно вращаться за счет жесткой установки на осях 27. При этом крепления 14 для ступней ног пациента, расположенные на жестких элементах 31, совершают циклические движения «вперед-вниз-назад-вверх-вперед и т.д.». При этом при движении одного из креплений 14 в направлении «вперед-вниз-назад-вверх» другое из креплений 14 совершает синхронное движение в направлении «назад-вверх-вперед-вниз», соответственно, ноги пациента, закрепленные в креплениях 14, совершают аналогичные движения, имитирующие полную фазу шага. Отсутствие в данных движениях переноса с пятки на носок компенсируются вибрационным воздействием на пятку заданной длительности, частоты и амплитуды при мнимом наступании пятки на опорную поверхность. Нагрузка на пациента может быть изменена путем ускорения (замедления) скорости вращения узла привода 15 и увеличения (уменьшения) весовой нагрузки на ноги пациента и контролируется датчиком частоты пульса, крепящимся на запястье пациента. Аналогично, как и при работе первого модуля, на экран 20 и источники звука 21 по связи 22 с блока управления 17 подается видеоаудиоинформация, сопровождающая процесс ходьбы, а также посредством аппарата 23 электромиостимуляции через электрод 25 по связи 24 могут стимулироваться мышцы нижних конечностей, участвующие в ходьбе. Тренировка пациента на втором модуле может начинаться с 10-12 минут в начале курса и доходить до 30 минут в конце курса. Курс занятий может продолжаться 10-20 дней и подбирается индивидуально для каждого пациента. После завершения тренировок пациента на первом и втором модулях пациент может приступать к самостоятельной ходьбе с помощью физиотерапевта или тренировкам на бегущей дорожке.
Заявителем разработан опытный образец заявляемого устройства, который был применен для занятий пациентов нескольких возрастных категорий, в том числе пациентов с отсутствующими навыками ходьбы. Благодаря расширенным функциональным возможностям устройства, у пациентов происходили улучшения гемодинамики и нормализация тонуса мышц, стимуляция восстановления движений при параличах и парезах, восстановление (создание) схемы шаговых движений (навыка движений) при диагнозе детского церебрального паралича.
Учитывая новизну и промышленную применимость заявляемого технического решения, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.
1. Устройство для интенсивной нейрофизиологической реабилитации пациента, содержащее основание, жесткую стойку, крепящуюся к основанию с возможностью расположения к ней лица пациента и с установленными на ней поручнями для рук пациента, и систему поддержки веса пациента, выполненную в виде корсета из нерастяжимых лент, охватывающего грудную клетку, бедра и ягодицы пациента и выполненного с возможностью подъема-опускания пациента относительно поверхности основания, отличающееся тем, что устройство дополнительно оснащено сменным модулем для обучения основным движениям, сопровождающим процесс ходьбы, при отсутствии у пациента навыков ходьбы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модуль выполнен в виде двух жестко установленных на оси дисков, расположенных над поверхностью основания без механического контакта с ней и выполненных с возможностью вращения, при этом ось дисков проходит через втулку, жестко установленную на силовом элементе, жестко крепящемся к поверхности основания, над дисками расположены два консольных элемента, кинематически связанные с дисками посредством шарнирных соединений и жестких равной длины толкателей, а противоположные концы консольных элементов закреплены на оси опорного элемента с возможностью вращения относительно оси, жестко установленного на основании, при этом один из толкателей крепится к одному из дисков в верхней точке относительно основания, а второй - в нижней точке другого диска относительно основания, с противоположных точкам крепления толкателей к дискам сторон консольных элементов установлены крепления для ступней ног пациента, при этом один из дисков кинематически связан с узлом его привода во вращательное движение.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модуль выполнен в виде двух пар дисков, жестко установленных на осях, расположенных равноудаленно от основания друг за другом и выполненных с возможностью вращения без механического контакта дисков с поверхностью основания, при этом оси дисков проходят через втулки, жестко установленные на силовом элементе, жестко крепящемся к поверхности основания, с каждой из сторон диски соединены между собой посредством шарнирных соединений жесткими штангами равной длины, при этом с одной стороны диски соединены в верхних точках, а с другой - в нижних точках относительно поверхности основания, равноудаленных от осей, к каждой из штанг жестко крепятся жесткие элементы с расположенными на них креплениями для ступней ног пациента, при этом один из дисков кинематически связан с узлом его привода во вращательное движение.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно укомплектовано блоком управления с контроллером и дисплеем для отображения информации.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в сменных модулях в креплениях для ступней ног пациента установлены вибраторы, электрически связанные с блоком управления.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что со стороны лица пациента оно содержит видеоаудиосистему, отображающую видео- и аудиоэффекты, сопровождающие процесс ходьбы, электрически соединенную с блоком управления.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит датчик частоты пульса пациента, электрически соединенный с блоком управления.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит аппарат для электромиостимуляции мышц нижних конечностей пациента, электрически соединенный с блоком управления.
