PL249238B1 - Urządzenie do badania ruchomości i propriocepcji odcinka szyjnego kręgosłupa oraz zakresu widzenia - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie diagnostyczne do badania ruchomości, propriocepcji odcinka szyjnego kręgosłupa i zakresu widzenia, charakteryzujące się tym, że na konstrukcji nośnej (1) zakładanej na głowę pacjenta (2) zamocowany jest inklinometr trójosiowy lub zespół inklinometrów (3), dioda laserowa (5) oraz kamera (6) połączona z układem mikroprocesorowym (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie diagnostyczne do badania zakresu ruchomości, czucia głębokiego (propriocepcji) kręgosłupa szyjnego oraz zakresu widzenia.

Badanie czucia głębokiego ma na celu ocenę, w jakim stopniu pacjent potrafi odtworzyć położenie stawu bez użycia zmysłu wzroku. Istnieją systemy diagnostyczne wykorzystujące czujniki położenia ciśnienia do badania propriocepcji kończyn dolnych pacjentów z protezami. Przykład tego systemu zaprezentowano w publikacji o numerze US20090069898A1. Znane są również metody poprawy równowagi poprzez stymulację przedsionkową, wzrokową, proprioceptywną i poznawczą, w której do oceny zakresu ruchu wykorzystuje się system wizyjny (publikacja o numerze US20060005846A1).

Kanadyjskie zgłoszenie patentowe CA1325679 A1 dotyczy sposobu i urządzenia, które są specjalnie zaprojektowane do oceny elastyczności odcinka szyjnego kręgosłupa pacjenta w dowolnej płaszczyźnie, a tym samym do wykrywania wszelkich rozbieżności od „normalnej” odpowiedzi, które pomogłyby lekarzowi w ustaleniu i/lub potwierdzeniu diagnozy bólu szyi. Sprzęt składa się z szeregu oddzielnych znaczników skórnych wielkości kropek, które najlepiej składają się z małych diod LED, uruchamianych pod kontrolą komputera, które są przymocowane do skóry pleców pacjenta w linii środkowej kręgosłupa od co najmniej kręgu piersiowego T5 do czaszki.

Irlandzkie zgłoszenie patentowe IE20130368 A2 dotyczy systemu pomiarowego zakresu ruchów kręgosłupa szyjnego. Konstrukcja tego systemu składa się z trzech urządzeń: urządzenia do głowy; urządzenia barkowego oraz wzrokowego i kontrolnego. Urządzenia te komunikują się ze sobą bezprzewodowo, są lekkie, łatwe w obsłudze i zasilane niskim napięciem stałym. Ten mobilny system ma możliwość współpracy z komputerem PC lub innymi urządzeniami mobilnymi.

Chińskie zgłoszenie patentowe CN87100794 A dotyczy miernika do pomiaru zakresu ruchu głowy i kręgów szyjnych. Wynalazek jest urządzeniem do wykrywania ruchu szyjnego, utworzonym jako wysuwany hełm i kulista głowica do pomiaru progu ruchu kręgosłupa szyjnego.

Amerykańskie zgłoszenie patentowe US4928709 A dotyczy urządzenia do pomiaru zakresu ruchu szyi. Urządzenie i sposób pomiaru zakresu ruchu szyi wokół trzech osi zawiera ramkę, która jest podparta na nosie pacjenta i która ma boczne części zauszników do umieszczania oprawki na głowie osoby noszącej. Zakres ruchów szyjnych głowy osoby noszącej można zmierzyć za pomocą kątomierzy grawitacyjnych i kątomierza magnetycznego, które są zamontowane na ramach i można je łatwo odnieść do ramy.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe PCT/AT83/00009 dotyczy urządzenia do pomiaru położenia i/lub ruchu części ciała.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe PCT/US2021/033115 dotyczy systemu do testowania pełnego ruchu głowy i szyi. Urządzenie do pomiaru ruchu kręgosłupa szyjnego posiada ramę główną z wieloma ramionami lub utrzymującą głowę osoby w pozycji oraz układ skrętny przymocowany do ramy głównej w sposób regulowany w celu ustawienia układu skrętnego, z wałem wejściowym, względem do ramy głównej.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe PCT/US2014/063529 dotyczy zintegrowanego systemu oceny ruchu. Zintegrowany system oceny ruchu według tego wynalazku monitoruje ruch pacjenta za pomocą elektromiografii (EMG), zakresu ruchu (ROM) i oceny wydolności funkcjonalnej (FCA). EMG, ROM i FCA są używane w połączeniu z oprogramowaniem, które pozyskuje dane z czujników bezprzewodowych, które są podłączone do podmiotu i mogą przesyłać dane bezprzewodowo.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe PCT/US84/01249 dotyczy urządzenia do mierzenia i wyświetlania zakresu ruchu.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe PCT/IL2009/001135 dotyczy systemu i sposobu oceny ruchu. System i sposób oceny ruchu jest do wykorzystania w analizie medycznej i leczeniu zaburzeń ruchu. System jest skonfigurowany do stymulacji, monitorowania i analizowania dowolnych ruchów podmiotu. Wyświetlacz dookólny służy do stymulacji ruchu obiektu, monitor ruchu monitoruje ruchy obiektu, a procesor odbiera dane z urządzenia do śledzenia ruchu i może być skonfigurowany do sterowania wyświetlaczem dookólnym. W szczególności opis obejmuje sposób oceny kinematycznego parametru ruchu szyi u pacjenta, który to sposób obejmuje etapy: (a) stymulowania powtarzających się i ciągłych ruchów szyi u wspomnianego pacjenta, bez powrotu do nieruchomej pozycji środkowej i do czasu, gdy wspomniany pacjent nie zwiększa zakresu ruchu szyi (CROM), przy czym stymulacja jest wykonywana przez wyświetlenie wymienionemu pacjentowi interaktywnej gry wideo na wyświetlaczu przestrzennym, przy czym wymieniona interaktywna gra wideo zapewnia zdarzenia, na które podmiot ten reaguje; (b) trójwymiarowe monitorowanie wspomnianych ruchów szyi za pomocą trójwymiarowego urządzenia śledzącego, wspomniane urządzenie śledzące zawiera czujnik umieszczony wokół wspomnianego podmiotu; oraz (c) analizowanie danych odebranych ze wspomnianego urządzenia śledzącego przez procesor.

Badanie ruchomości odcinka szyjnego kręgosłupa polega na określeniu kątów stanowiących zakres ruchu w trzech płaszczyznach: S (wyprost-zgięcie), F (skłon boczny lewo-skłon boczny prawo), R (rotacja lewo-rotacja prawo). Najbardziej popularnym przyrządem mierzącym ruchomość odcinka szyjnego kręgosłupa jest CROM (ang. Cervical Range of Motion). Urządzenie to, zakładane na głowę, wyposażone jest w trzy analogowe inklinometry, na podstawie wskazań których diagnosta określa zakresy ruchu (Criterion validity study of the cervical range of motion (CROM) device for rotational range of motion on healthy adults, Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy 36(4), https://www.jospt.Org/doi/10.2519/jospt.2006.36.4.242). Pomiar odbywa się w sposób manualny.

Kolejną metodą pomiaru ruchomości odcinka szyjnego jest pomiar za pośrednictwem elektronicznych inklinometrów znajdujących się w smartfonach (Reliability of Smartphone Inclinometry to Measure Upper Cervical Range of Motion, Journal of Sport Rehabilitation, 28(1), https://doi.org/10.1123/jsr.2018-0048). Autorzy badania wykazali powtarzalność pomiarów wykonanych proponowaną metodą. Do oceny ruchomości odcinka szyjnego wykorzystywano także wirtualną rzeczywistość (Assessment of the cervical spine mobility by immersive and non-immersive virtual reality, Journal of Electromyography and Kinesiology, 51, https://doi.org/10.1016/jjelekin.2020.102397). Większość powyższych rozwiązań bazuje na inklinometrach - czujnikach mierzących położenie kątowe względem wektora grawitacji.

Kolejnym urządzeniem do prowadzenia tego typu pomiarów jest urządzenie według rozwiązania opisanego w dokumencie CN210727748. Posiada ono elastyczną opaskę zakładaną na głowę z zamocowanymi na niej elektronicznymi inklinometrami. Elektroniczne inklinometry są również wykorzystywane w urządzeniu do pomiarów zakresu ruchów żuchwy według patentu JP2017164399.

Badanie pola widzenia (perymetria) jest badaniem okulistycznym mającym na celu określenie kątów widzenia. Badanie to odbywa się przy nieruchomej źrenicy z wykorzystaniem urządzenia komputerowego (publikacja o numerze JP6033883B2). Po wyświetleniu znacznika w określonym miejscu pacjent potwierdza jego widoczność, np. przyciskiem. Na tej podstawie obliczany jest zakres widzenia. Istnieją urządzenia do określania motoryki oka bazujące na systemach wizyjnych (publikacja o numerze US7931370B2). Urządzenie to w postaci a umożliwiającej założenie go na głowę pozwala na pomiar ruchu oka, mającego za zadnie obserwację punktu emitowanego na ekranie. Kamera lub kamery montowane są u góry urządzenia, tak by źrenice obserwowane były jako odbicie w zastosowanych lustrach. Kolejnymi urządzeniami umożliwiającymi śledzenie ruchu oka są urządzenia opisane w publikacjach US7401920B1 i US20060098087A1. W drugim z wyżej wymienionych ruch kamer został sprzężony z ruchem oka.

W dziedzinie wciąż istnieje zapotrzebowanie na opracowanie nowych urządzeń diagnostycznych umożliwiających badanie ruchomości i propriocepcji odcinka szyjnego kręgosłupa.

Celem wynalazku było opracowanie urządzenia umożliwiającego prowadzenie kompleksowej diagnostyki odcinka szyjnego kręgosłupa podczas jednego badania. W szczególności jednoczesne badanie propriocepcji (czucia głębokiego), ruchomości oraz położenia centralnej linii widzenia, a pośrednio pola widzenia, co jest korzystne ze względu na skrócenie czasu badania.

Cel ten został zrealizowany przez urządzenie diagnostyczne do badania zakresu ruchomości, czucia głębokiego (propriocepcji) kręgosłupa szyjnego oraz zakresu widzenia.

A zatem, przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie diagnostyczne do badania ruchomości, propriocepcji odcinka szyjnego kręgosłupa i zakresu widzenia, charakteryzujące się tym, że zawiera: - konstrukcję nośną o kształcie dopasowanym do ludzkiej głowy zakładaną na głowę pacjenta, przy czym w górnej części konstrukcji nośnej na szczycie głowy pacjenta umieszczony jest inklinometr trójosiowy lub zespół inklinometrów połączony z układem mikroprocesorowym do pomiaru kątów pochylenia i/lub skręcania głowy w trzech płaszczyznach (S, F, R) oraz dioda laserowa skierowana równolegle do linii horyzontu, w celu wskazywania kierunku patrzenia pacjenta,

- kamerę umieszczoną na prowadnicach poprzecznych przymocowanych do pierwszego wózka prowadnic poruszającego się po prowadnicach wzdłużnych, przy czym kamera umieszczona na prowadnicach poprzecznych, na drugim wózku jest połączona z układem mikroprocesorowym, a jej obiektyw jest skierowany bezpośrednio na oczy pacjenta w celu monitorowania położenia gałek ocznych.

Korzystnie, układ mikroprocesorowy jest połączony, bardziej korzystnie bezprzewodowo z komputerem.

Korzystnie, urządzenie dodatkowo zawiera akumulatory, bardziej korzystnie umieszczone w tylnej części urządzenia, czyli po stronie przeciwnej do miejsca, w którym zamocowana jest kamera, z tyłu głowy pacjenta.

Przedmiot niniejszego wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na figurach rysunku, gdzie:

na Fig. 1 przedstawiono schemat funkcjonalny urządzenia, na Fig. 2 przedstawiono przykład zastosowania wynalazku w urządzeniu diagnostycznym zasilanym akumulatorami.

Urządzenie diagnostyczne zwłaszcza do badania ruchomości i propriocepcji odcinka szyjnego kręgosłupa zgodne z wynalazkiem zawiera konstrukcję wsporczą (1) nakładaną na głowę pacjenta (2), przy czym w górnej części konstrukcji wsporczej (1) umieszczony jest trójosiowy inklinometr lub zespół inklinometrów (3) wraz z układem mikroprocesorowym (4) oraz dioda laserowa (5). Urządzenie wyposażono również w kamerę (6) podłączoną do układu mikroprocesorowego (4). Kamera (6) przymocowana do wózka (16) posiada możliwość regulacji położenia przesuwając się po prowadnicach poprzecznych (8) i poprzez wózek prowadnic (15) po prowadnicach wzdłużnych (7). Prowadnice wzdłużne (7) są nieruchome względem konstrukcji nośnej i leżą w płaszczyznach równoległych do płaszczyzny strzałkowej (sagitalnej - S), a drugie (prowadnice poprzeczne (8)) - są prostopadłe do prowadnic wzdłużnych i ruchome wzdłuż tych prowadnic poprzez przymocowanie do wózka (15), oraz leżą w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny poprzecznej (transwersalnej - R). Kąty w trzech płaszczyznach (sagitalnej S, czołowej F, transwersalnej R) rejestrowane są przez układ mikroprocesorowy (4) i przesyłane do komputera (9), przy czym może się to odbywać w sposób przewodowy lub bezprzewodowy. Na komputerze następuje obróbka danych oraz prezentacja wyników w postaci zakresów ruchów w poszczególnych płaszczyznach pomiarowych. Umieszczona w urządzeniu dioda laserowa (6) pozwala na zbadanie propriocepcji. W tym celu układ mikroprocesorowy (4) z inklinometrem (3) rejestruje kąt początkowy pochylenia/skręcenia głowy. Pacjent proszony jest o odtworzenie tego ruchu z zamkniętymi oczami, co jest weryfikowane kamerą (6). Różnica pomiędzy zmierzonymi kątami w odpowiednich położeniach i płaszczyznach jest miarą zdolności pacjenta do propriocepcji (czucia głębokiego). Ponadto kamera (6) może zostać wykorzystana do pomiarów położenia centralnej linii widzenia, co może być przydatne do oceny pola widzenia pacjentów po urazach szyjnego odcinka kręgosłupa.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest możliwość prowadzenia kompleksowej diagnostyki odcinka szyjnego kręgosłupa podczas jednego badania. W szczególności urządzenie według niniejszego wynalazku umożliwia niemal jednoczesne badanie propriocepcji (czucia głębokiego), ruchomości oraz położenia centralnej linii widzenia, a pośrednio pola widzenia, co jest korzystne z uwagi na zmniejszenie czasu badania.

Zastosowanie wynalazku w urządzeniu diagnostycznym uwidoczniono na Fig. 2. W górnej części konstrukcji nośnej urządzenia (1) zabudowano układ mikroprocesorowy wraz z inklinometrem i modułem zasilającym (10) oraz diodę laserową (5). Konstrukcja nośna (1) zamocowana jest na regulowanym stelażu (11) utrzymującym urządzenie na głowie pacjenta (2). Położenie kamery (6) prowadzonej w prowadnicach tocznych wzdłużnych (7) i poprzecznych (8) regulowane jest śrubami (12) i (13). Śruby (12) i (13) służą do blokowania odpowiednio pierwszego i drugiego wózka. Akumulatory (14) zasilające układ pomiarowy umieszczono w tylnej części urządzenia w celu korzystnej lokalizacji jego środka ciężkości.

Wykaz oznaczeń:

- konstrukcja wsporcza

- głowa pacjenta

- zespół inklinometrów

- układ mikroprocesorowy

- dioda laserowa

- kamera

- prowadnice wzdłużne

- prowadnice poprzeczne

- komputer

- moduł zasilający

- regulowany stelaż

- śruba regulacyjna wózka prowadnic

- śruba regulacyjna wózka kamery

- akumulatory

- wózek prowadnic

- wózek kamery

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie diagnostyczne do badania ruchomości, propriocepcji odcinka szyjnego kręgosłupa i zakresu widzenia, znamienne tym, że zawiera:

   konstrukcję nośną (1) o kształcie dopasowanym do ludzkiej głowy zakładaną na głowę pacjenta (2), przy czym w górnej części konstrukcji nośnej (1) na szczycie głowy pacjenta (2) umieszczony jest inklinometr trójosiowy lub zespół inklinometrów (3) połączony z układem mikroprocesorowym (4) do pomiaru kątów pochylenia i/lub skręcania głowy w trzech płaszczyznach (S, F, R), oraz dioda laserowa (5) skierowana równolegle do linii horyzontu w celu wskazywania kierunku patrzenia pacjenta (2), kamerę (6) umieszczoną na prowadnicach poprzecznych (8) przymocowanych do pierwszego wózka prowadnic (15) poruszającego się po prowadnicach wzdłużnych (7), przy czym kamera (6) umieszczona na prowadnicach poprzecznych (8), na drugim wózku (16) jest połączona z układem mikroprocesorowym (4), a jej obiektyw jest skierowany bezpośrednio na oczy pacjenta (2) w celu monitorowania położenia gałek ocznych.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ mikroprocesorowy (4) jest połączony, korzystnie bezprzewodowo z komputerem (9).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że dodatkowo zawiera akumulatory (14), korzystnie umieszczone w tylnej części urządzenia, czyli po stronie przeciwnej do miejsca, w którym zamocowana jest kamera (6), z tyłu głowy pacjenta (2).