FI127760B - Kuntoutuslaite ja sen käyttö olkapään alueen harjoittamiseen - Google Patents

Abstract

Esillä olevan keksinnön kohteena on kuntoutuslaite, joka on sovitettu olkapään alueen kuntouttamista ja/tai harjoittamista varten, sekä tällaisen kuntoutuslaitteen käyttö. Kuntoutuslaitteessa on tuentaelimet (3, 4, 5), jotka mahdollistavat ylävartalon pystyasennon harjoittelun aikana, kaksi liikevartta (2), jotka ohjaavat liikkeen ennalta määrättyyn liikesuuntaan, sekä kaksi kahvatonta käsitukea (1), jotka on kiinnitetty kunkin liikevarren päähän, ja jotka on järjestetty tukemaan käyttäjän käsivarsia estäen käsivartta kannattelevan lihasaktivaation.

Description

20165286 prh 03 -02- 2017

Kuntoutuslaite ja sen käyttö olkapään alueen harjoittamiseen

Esillä oleva keksintö koskee laitetta, joka on sovitettu olkapään alueen kuntouttamiseen ja harjoittamiseen olkapään alueen kipujen ehkäisemiseksi, helpottamiseksi ja/tai parantamiseksi.

Olkapääkipu on valtava ongelma maailmanlaajuisesti. Kaikista tuki-ja liikuntaelinongelmista olkapäävaivat aiheuttavat eniten sairauspoissaoloja. Olkapääkipu on yleisin tuki- ja liikuntaelinvaiva yli 65-vuotiailla ja sen esiintyminen on kolminkertaistunut 10 viimeisten 40 vuoden aikana. Joka toinen ihminen tulee kärsimään olkapääkivuista elämänsä aikana. Näistä luvuista huolimatta olkapään kuntouttaminen ja harjoittelu mitattavasti, seurattavasi! ja toistettavasti biomekaanisesti optimaalisella menetelmällä ei ole ollut mahdollista.

Olkapään pinnetilasta kärsivillä kipupotilailla lapaluuta eri suuntiin liikuttavien ja stabiloivien lihasten välillä vallitsee usein merkittävä lihasepätasapaino. Osa näistä lihaksista on siis heikkoja ja osa puolestaan yliaktiivisia. Tällöin kuntoutuksessa käytettävät harjoitukset on suunniteltava aktivoimaan lihaksistoa siten, että Iihasepätasapainon korjaaminen on mahdollista. Esimerkiksi epäkäslihaksen eli trapeziuksen (muscutus trapezius) yläosan yliaktiivisuus on tyypillistä olkapääkipupotilailla. Näin ollen harjoituksen avulla on pyrittävä aktivoimaan trapeziuksen keski- ja alaosia ilman, että yläosa aktivoituu merkittävästi. Lihasepätasapainoa ilmenee hyvin usein myös kolmipäisessä hartialihaksessa (musculus deltoideus). Sen etu-ja keskiosat ovat usein huomattavasti kehittyneemmät lihaksen takaosaan verrattuna. Myös tä25 män epätasapainon korjaaminen on tärkeää.

Trapeziuksen keski-ja alaosien harjoittelu ilman yläosan aktivaatiota on mahdollista poistamalla trapeziuksen käsivartta kannatteleva aktivaatio. Fysioterapiassa harjoitus suoritetaan yleensä vatsallaan maaten, jolloin trapeziuksen yläosan ei tarvitse 30 kannatella kättä painovoimaa vastaan. Tutkimuksien mukaan erinomainen trapeziuksen keski-ja alaosien aktivaatio saavutetaan ns. overhead arm raise-harjoituksella, jonka alkuasennossa potilas makaa vatsallaan hoitopöydällä tai riittävän korkealla penkillä siten, että harjoitettava käsi roikkuu suoraan alas maata kohden.

20165286 prh 03 -02- 2017

Käsi nostetaan sivulle (horisontaalinen abduktio) ja hieman eteenpäin, jolloin loppuasennossa käsivarsi muodostaa vartalon kanssa 125 asteen kulman (ylhäältä/ selkäpuolelta katsottaessa). Tässä harjoituksessa käden tai mahdollisesti pienen käsipainon aiheuttama harjoituskuorma on vipuvarren kasvaessa suurin loppuasen5 nossa, mutta harjoitettavien lihasten voimantuottokäyrä on täysin päinvastainen kuormakäyrään verrattuna. Näin ollen harjoituksen tuottama harjoitusvaste on kaukana optimaalisesta, sillä harjoituskuorman suuruus voi olla korkeintaan niin suuri, kuin harjoitettavien lihasten voimantuotto on liikkeen loppuasennossa. Kuorma ei siis ole riittävä koko liikelaajuudella ja harjoituksen teho ei ole optimaalinen.

Trapeziusta harjoitetaan tyypillisesti monenlaisilla vetoliikkeillä, joissa vastuksena voivat toimia vastuskuminauhat, taljat, erilaiset kuntosali laitteet tai vapaat painot. Variaatiota on lukemattomia. Lukuun ottamatta hyvin suunniteltuja laitteita, edellä mainitut harjoitusmuodot eivät tuota optimaalista kuormakäyrää.

Jotta ns. overhead arm raise-harjoituksen voi tehdä vartalon ollessa pystyasennossa, käsivarret täytyy tukea alapuolelta siten, että niiden kannatteluun ei tarvita lihasaktivaatiota. Näin vältytään trapeziuksen yläosan aktivaatiolta. Lisäksi liikkeen tulee suuntautua hiukan yläviistoon, jolloin liikkeen suunta on lähempänä trapeziuk20 sen alaosan lihassolujen orientaatiota ja alaosaan saadaan parempi aktivaatio. Edellä mainittuja ominaisuuksia ei markkinoilla olevista harjoituslaitteista löydy. Nk. TRXnauhoilla, joissa kuormana toimii oma kehon paino, yllä kuvattu harjoitus (Y-raise) on mahdollista toteuttaa laadukkaasti. Lukuisten vapausasteiden takia TRX-nauhat eivät kuitenkaan sovellu harjoitteluun tottumattomille henkilöille, sillä liikkeen suorittaminen TRX-nauhoilla vaatii hyvää koko kehon koordinaatiota ja keskivartalon hallintaa ja niiden oikeaoppinen käyttö vaatii asiantuntevaa opastusta ja lukuisia harjoituskertoja.

Ennalta tunnetaan julkaisusta CN204092497U laite, jossa on kaksi Iiikevartta ja kaksi 30 liikuteltavaa käsitukea, joissa on kiristettävät siteet.

Ennalta tunnetaan julkaisusta US5179939A laite, jossa käsituki on nivelöity liikevarteen.

20165286 prh 03 -02- 2017

Edelleen ennalta tunnetaan julkaisusta US5171198 laite, jossa liikevarsien akselit ovat kallistettavissa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista yllä mainitut ongelmat ja saada aikaan kuntoutuslaite, jonka avulla olkapään alueen kuntouttaminen tai harjoittaminen saadaan kohdistettua optimaalisella kuormituksella haluttuihin lihaksiin ja/tai lihasten osiin, harjoittelun tapahtuessa pystyasennossa istuen.

Tämä tarkoitus voidaan saavuttaa käyttämällä keksinnön mukaista kuntoutuslaitetta, 10 johon on järjestetty tuentaelimet, jotka mahdollistavat kuntoutuslaitteen käyttäjän ylävartalon pystyasennon harjoitusta tehdessä, ja johon on järjestetty kahvattomat käsituet, jotka tukevat käyttäjän käsivarsia siten, että käsivarsia kannattelevat lihakset tai lihasten osat eivät aktivoidu, ja jossa harjoituksen liike on mahdollistettu vain sellaiseen suuntaan, jossa halutut lihakset tai lihasten osat aktivoituvat käsitukia ja 15 liikevarsia liikuttamalla.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kuntoutuslaitteelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Esillä olevaa keksintöä kuvataan seuraavaksi lähemmin seuraaviin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 esittää erään keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisen laitteen kuntoutusharjoituksen alkuasennossa; ja

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen edullisen suoritusmuodon mukaisen laitteen kuntoutusharjoituksen loppuasennossa.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä, keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa 30 laitteessa käyttäjä istuu harjoituksen aikana istuimella 3, selkänojaan 4 ja niskatukeen 5 nojaten. Laitteeseen kuuluvat liikevarsien 2 päähän kiinnitetyt kahvattomat käsituet 1, joihin käyttäjä asettaa käsivartensa, ja joita liikuttamalla harjoitus suoritetaan. Käsituet 1 on liitetty liikevarsiin 2 edullisesti nivelöinnin 6 avulla, jolloin käsitukia 1 voidaan liikuttaa liikevarsiin 2 nähden siten, että ne sopivat erimallisiin ja

20165286 prh 03 -02- 2017 kokoisiin käsivarsiin. Edullisessa suoritusmuodossa käsituki 1 pääsee pyörimään nivelen 6 akselin ympäri ja asettumaan täten käsivarren muodosta riippuen oikeaan asentoon.

Tässä keksinnössä termillä kahva tarkoitetaan kaikkia sellaisia elimiä, välineitä tai laitteiden tai vastaavien osia, joihin tartutaan kiinni kämmenellä ja/tai sormilla liikkeen suorittamisen aikana. Termillä käsituki tarkoitetaan puolestaan käsivarren (kyynär- ja olkavarren) tukemiseen tarkoitettua välinettä.

Harjoittelu suoritetaan edullisen suoritusmuodon mukaisessa laitteessa istuen hieman takakenossa. Istuimen korkeus säätyy edullisesti sähköisesti. Istuin 3 on edullisesti kiinnitetty suoraan laitteeseen, mutta istuin voidaan järjestää laitteen yhteyteen myös irrallisena rungosta. Selkänoja on muotoiltu siten, että se ei rajoita lapaluiden liikettä. Niskatuen rooli on tärkeä taaksepäin nojaavasta asennosta johtuen.

Käsivarret sijoitetaan liikevarsissa oleviin käsitukiin, jotka kannattelevat käsivarsia, edullisesti siten, että kyynärpää on mahdollisimman keskellä käsitukea. Edullisesti käsituki tukee käsivarsia noin kyynärvarren puolivälistä noin olkavarren puoliväliin ulottuvalla alueella. Käsivarsi on olennaisesti suorassa asennossa koko harjoituksen 20 ajan. Alkuasennossa (kuvio 1) käsivarsien ollessa suorana edessä olkavarren ja vartalon välinen kulma on edullisesti 80-90 astetta käsivarren paksuudesta riippuen.

Tämä saadaan aikaan järjestämällä kukin käsituki liikevarren päähän siten, että käsituen pitkittäissuuntaisen akselin L, sekä laitteen pystysuuntaisen keskilinjan kautta kulkevan tason Y suhteen kohtisuoraan poikittaisen tason välinen kulma on noin 8025 90 astetta. Laitteessa ei ole kahvoja, vaan voima välitetään liikevarsissa olevien käsitukien kautta, jolloin liikkeen voi suorittaa olkavarren ollessa ulkokierrossa. Optimaalisesti olkavarsi on harjoituksen aikana ulkokierrossa aktivoiden näin tehokkaasti myös kiertäjäkalvosimen ylempää lapalihasta (m. supraspinatus). Mikäli ulkokierto tuottaa oikapääpotilaalle kipua, olkavarren kierto voidaan pitää neutraalina.

Käsivarsien tukeminen kahvattomilla käsituilla on harjoituksen kannalta erittäin tärkeää, jotta käsiä kannattelevat lihakset (mm. trapeziuksen yläosat) eivät aktivoidu. Kuminauhoilla, taljoilla tai vapailla painoilla tämä ei pystyasennossa onnistu. Tuet on suunniteltu siten, että käsivarret on helppo asettaa tukien päälle. Käsitukien muotoi

20165286 prh 03 -02- 2017 lu mahdollistaa voiman tuottamisen vain haluttuun suuntaan eliminoiden näin eihaluttujen lihasten aktivaation.

Liike suoritetaan viemällä käsivarsia alkuasennosta sivuille hieman yläviistoon. Vaik5 ka liikkeen liikerata suuntautuu hieman yläviistoon, käsitukien muotoilu estää voiman tuottamisen ylöspäin. Erityisesti tuet on muotoiltu siten, että ei-haluttuja lihaksia aktivoimalla ei voi saada liikettä aikaan. Esimerkiksi trapeziuksen yläosan aktivaatiolla ei siis voi tuottaa voimaa liikkeen suuntaan.

Harjoituksen loppuasennossa (kuvio 2) käsivarsi muodostaa vartalon kanssa noin 120-130 asteen, ja edullisesti 125 asteen kulman. Tämä saadaan aikaan järjestämällä käsituet loppuasennossa siten, että niiden pitkittäiset akselit L muodostavat laitteen pystysuuntaisen keskilinjan Y kautta kulkevan tason kanssa noin 120-130 asteen kulman a, edullisesti 125 asteen kulman. Harjoituksen kannalta tärkeä ja ainutlaatuinen liikesuunta on saatu aikaan kallistamalla liikevarsien akseleita sisäänpäin, mikä mahdollistaa yläviistoon suuntautuvan liikeradan.

Tarkasti muotoillut liikevarsien käsituet poistavat käsivarsia kannattelevan lihasaktivaation. Samalla olkanivelelle jää enemmän tilaa liikkua ja näennäisesti hankala liike 20 mahdollistuu myös olkapääkipupotilaille. Käsitukien muotoilu eliminoi ei-haluttujen lihasten aktivaation, koska voimaa voi tuottaa vain haluttuun suuntaan. Toisaalta kahvattomuus mahdollistaa kipeille olkapäille kivuttoman harjoitusasennon, koska olkavarren kierto on vapaasti valittavissa. Kipeitä olkapäitä kuntoutettaessa erityisen tärkeää on myös tarkasti suunniteltu kuormakäyrä, joka mahdollistaa liikkeen suorit25 tamisen hallitusti koko liikelaajuudella.

Harjoitusasentoon vaikuttavien säätöjen määrä on pyritty minimoimaan ja ne säätyvät edullisesti automaattisesti sähkömoottorin avulla. Laitteeseen on järjestetty edullisesti välineet käyttäjästä ennalta talletettujen tietojen välittämiseen laitteistol30 le, sekä välineet laitteen ainakin yhden tuentaelimen, liikevarren, käsituen, kuorman tai laitteen muun osan, automaattiseen säätöön tallennettujen tietojen perusteella.

Käyttäjän harjoitustiedot, kuten harjoitusasennon säätötiedot, sarjamäärät, toistot, liikelaajuus (aloitus- ja lopetuskulma), kuorma ja liikkeen suoritusnopeus, on tallennettu

20165286 prh 03 -02- 2017 laitteen muistiin, tai edullisesti pilvipalveluun, tai muuhun vastaavaan laitteen ulkoiseen muistiin, josta harjoitustiedot haetaan käyttäjän tunnistuksen perusteella esimerkiksi käyttäjän kirjautuessa harjoituslaitteeseen rfid-kortilla.

Laitteeseen on järjestetty edullisesti myös välineet tietojen keräämiseksi harjoituksesta, sekä välineet tietojen tallentamiseksi. Edullisesti suorituksen tietoja voidaan kerätä esimerkiksi n. 50 kertaa sekunnissa voima- ja kulma-antureiden välityksellä. Näiden tietojen avulla voidaan suorittaa isometriset mittaukset, joista on hyötyä diagnostiikassa sekä kuntoutuksen seurannassa. Tiedot tallentuvat laitteessa ole10 vaan muistiin, tai edullisesti pilvipalveluun tai vastaavaan laitteen ulkoiseen muistiin.

Kuormana laitteessa on edullisesti painopakka, joka koostuu painolevyistä. Tällainen painopakka on sinänsä ennestään täysin tunnettu, eikä sitä ole esitetty tarkemmin tässä yhteydessä. Kuorma välittyy liikevarsiin voimansiirron kautta. Olennainen osa 15 voimansiirtoa on ns. epäkesko (ei esitetty), jonka ansiosta kuorman suuruus muuttuu liikevarren liikkuessa. Epäkesko sijaitsee edullisesti painopakkarungon sisällä. Erittäin tarkasti suunniteltu epäkesko mahdollistaa turvallisen, kontrolloidun ja tehokkaan harjoittelun koko liikealueella. Harjoituksessa käytettävä kuorma valitaan siirtämällä painopakan valintatappia painolevyjen väliin haluttuun kohtaan. Myös 20 muunlaisia, alalla tunnettuja ratkaisuja voidaan ajatella käytettäväksi kuormana, kuten hydraulista tai sähköistä vastusta.

Keksinnön mukaisella laitteella lapaluuta selkärankaa kohti stabiloivien lihasten sekä kolmipäisen hartialihaksen (m. deltoideus) takaosan (deltoid posterior head), joka 25 osallistuu merkittävästi liikkeen suoritukseen, harjoittelu on turvallista ja tehokasta.

Optimaalisen kuormakäyrän, nivelkulmien ja käsitukien ansiosta harjoitus kohdistuu erittäin tarkasti haluttuihin lihaksiin estäen samalla ei-haluttujen lihaksien tai lihasten osien aktivaation. Nivelkulmat ja liikesuunnat on määritelty laajan kirjallisuuskatsauksen sekä omien mittaustemme perusteella.

Liikkeen aloituskulman säätö tapahtuu painopakan yläpuolella olevan vivun avulla. Vipua puristamalla ja liikuttamalla ylös tai alas saadaan säädettyä vaijerin pituutta, joka välittää voiman painopakkaan. Täten myös liikevarret liikkuvat ja kun vivun puristus vapautetaan liikevarret lukittuvat ja määräävät näin liikkeen aloituskulman.

Tällainen vipu on sinänsä ennestään tunnettu, eikä sitä ole esitetty tarkemmin tässä yhteydessä.

Jotta harjoitus on turvallinen, miellyttävä ja tehokas, on liikevarren akselin linjan kuljettava olkanivelen nivelpisteen kautta. Lapaluun liikkeestä johtuen olkanivelen nivelpiste ei kuitenkaan sijaitse nivelkuopassa, vaan nivelestä hiukan mediaalisuuntaan, lähempänä vartalon vertikaalia keskilinjaa. Tämä on erittäin tärkeä ominaisuus harjoituksen oikean biomekaniikan kannalta.

Claims (5)

1. 20165286 prh 03 -02- 2017

   Patenttivaatimukset

   1. Kuntoutuslaite, joka on sovitettu olkapään alueen kuntouttamista ja/tai harjoittamista varten, tunnettu siitä, että laitteessa on

   5 - tuentaelimet (3, 4, 5), jotka mahdollistavat ylävartalon pystyasennon harjoittelun aikana;

   - kaksi liikevartta (2), jotka ohjaavat liikkeen ennalta määrättyyn liikesuuntaan, ja joiden akselit on järjestetty kallistumaan sisäänpäin;

   - kaksi kahvatonta käsitukea (1), jotka on kiinnitetty kunkin liikevarren päähän, jot-

   10 ka kannattelevat käyttäjän käsivarsia, ja jotka on järjestetty tukemaan käyttäjän käsivarsia estäen käsivartta kannattelevan lihasaktivaation.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuntoutuslaite, tunnettu siitä, että liikevarsien käsituet on järjestetty siten, että ne sopivat erimallisiin ja -kokoisiin käsivarsiin.
3. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kuntoutuslaite, tunnettu siitä, että liikevarsien käsituet on nivelöity liikevarsiin siten, että käsituet ovat liikuteltavissa erimallisiin ja -kokoisiin käsivarsiin sopivaksi.

   20
4. 4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kuntoutuslaite, tunnettu siitä, että siihen on järjestetty välineet talletetun tiedon välittämiseen laitteistolle, sekä välineet laitteen ainakin yhden tuentaelimen (3, 4, 5), liikevarren (2), käsituen (1), kuorman tai laitteen muun osan automaattiseen säätöön tallennettujen tietojen perusteella.

   25 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kuntoutuslaite, tunnettu siitä, että tieto on tallennettu pilvipalveluun ja sisältää kunkin käyttäjän henkilökohtaiset tiedot laitteen säätämiseksi.

   6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kuntoutuslaite, tunnettu siitä, että

   30 siihen on järjestetty välineet, joiden avulla voidaan suorittaa isometrisiä mittauksia.

   7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kuntoutuslaite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu aktivoimaan erityisesti epäkäslihaksen (m. trapezius) keski- ja ala osia, ylempää lapalihasta (m. supraspinatus), sekä kolmipäisen hartialihaksen (m. deltoideus) takaosaa.

   8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisen kuntoutuslaitteen käyttö olkapään alu-
5. 5 een harjoittamiseen, tunnettu siitä, että käyttäjä asettaa käsivartensa käsitukiin, ja liikuttaa käsivarsillaan laitteen käsitukia ennalta määritettyä liikerataa pitkin, ja jotka käsituet kannattelevat käyttäjän käsiä siten, että käsivarsia kannatteleva lihasaktivaatio estyy.