RU168643U1

RU168643U1 - Устройство для реабилитации больных с переломами нижних конечностей

Info

Publication number: RU168643U1
Application number: RU2016114844U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Михайлович Кавалерский; Николай Викторович Петров; Сергей Васильевич Бровкин; Артем Сергеевич Карев; Борис Михайлович Клименко; Сергей Сергеевич Бровкин
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2017-02-13

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и может быть применена для лечения переломов костей нижних конечностей.Устройство содержит микроконтроллер, соединенные с ним датчик усилий, размещенный в области подошвенной поверхности головки плюсневой кости первого пальца стопы, и вибрационный индикатор нагрузки, позволяющие контролировать динамическое нагружение конечности в процессе ранней активизации.Устройство просто в изготовлении и применении и позволяет выработать правильный стереотип ходьбы на ранних стадиях реабилитации за счет контроля нагрузки на переднюю часть стопы, создать оптимальные условия для консолидации переломов костей нижних конечностей, в том числе голеностопного сустава и стопы.Устройство дает возможность ранней и безопасной реабилитации больных с переломами костей нижних конечностей, восстановления мышечного тонуса поврежденной конечности и сокращения восстановительного периода нетрудоспособности пациента.

Description

Полезная модель относится к медицине, а именно, к травматологии и ортопедии и может применяться при реабилитации больных с переломами костей нижних конечностей, в том числе переломами голеностопного сустава и стоп.

По данным разных авторов неудовлетворительные результаты лечения указанных переломов достигают 20-25%. Одним из самых действенных и распространенных способов лечения таких переломов стал метод ранней активизации, что означает раннюю мобилизацию больных сразу после проведенного оперативного лечения. Кроме того, микродеформация и микроподвижность в зоне перелома, возникающая при дозированной нагрузке, оказывает стимулирующее действие на остеогенез и способствует более быстрому сращению перелома (Томас П. Рюди, АО-принципы лечения переломов, 2013 г).

Несмотря на столь весомые преимущества метода ранней активизации, широкое использование данного способа ведения больных ограничивается повышенной опасностью разрушения имплантатов и образованию ложных суставов вследствие чересчур большой нагрузки на поврежденную конечность. Например, указано, что кратковременные нагрузки на нижнюю конечность при ходьбе могут десятикратно превосходить вес больного уже при скорости ходьбы всего 1 м/с (Образцов И.Ф., Проблемы прочности в биомеханике, М.: Высшая школа, ст. 100, 1988 г.).

Известен способ определения усилий, развиваемых ногами спортсмена при прыжках в длину, с помощью датчика силы (WO 2001/035818 035818 Detecting device for the forces developing under the foot (устройство для определения сил развивающихся под стопой). Недостатком датчика является то, что требуется постоянная связь с ЭВМ (компьютером). Приемопередающее устройство имеет антенну, что не позволяет надевать какую-то обувь. Отсутствует индикатор нагрузки, который сообщал бы пациенту, что он достиг предельного уровня нагрузки.

В патенте FR 2873281, «Sportsshoe, has measurement device to measure physical values, and computerized calculating device and digital display device to calculate and display information concerning values of physical activity» описана спортивная обувь, имеющая датчик силы для измерения физических величин нагрузок, установленный под стопой человека, и снабженная компьютеризированным вычислительным устройством и цифровым дисплеем для расчета и отображения информации о значениях физической активности.

Недостатком данного устройства является то, что пациент привязан к какой-то одной паре обуви. Отсутствует возможность носить то, что ему подходит в данный момент, это немаловажно для лиц, перенесших операцию, так как у них имеется отек оперированной конечности, что затрудняет ношение любой обуви. Также отсутствует индикатор нагрузки, который сообщал бы пациенту, что он достиг предельных чисел, за которые он не может заходить.

Известно «Устройство для реабилитации больных с переломами нижних конечностей» (патент RU №2322208). В данном устройстве датчик, измеряющий усилия на поврежденную конечность, размещается в пяточной области. Конструкция, описанная в патенте, отличается большой сложностью. Программный блок (PIC - процессор, ATMEL) требует специального программатора для прошивки программ. Отсутствие современного микроконтроллера заставляет применять в устройстве отдельно как программный блок, таймер, компаратор, так и дешифратор. Устройство не имеет входа для связи с персональным компьютером, что затрудняет программирование через ПК.

Наши исследования показали, что более опасным случаем при ранней активизации является нагрузка на переднюю часть стопы. Объясняется это следующим. В начале ранней активизации пациент использует костыли, в дальнейшем использует трость. Он ставит ногу осторожно, и ударные нагрузки на пятку при этом практически отсутствуют. При выполнении шага динамическая нагрузка переходит на область головок плюсневых костей. При этом она может быть гораздо меньше нагрузки на пятку, но создает из-за большого плеча от голеностопа значительные изгибные нагрузки на установленные имплантаты, приводя их к разрушению.

Задачей предлагаемой полезной модели является выработка правильного стереотипа ходьбы на ранних стадиях реабилитации за счет контроля нагрузки на переднюю часть стопы и упрощение устройства.

Техническим результатом является возможность ранней и безопасной реабилитации больных с переломами костей нижних конечностей, восстановления мышечного тонуса поврежденной конечности и сокращения восстановительного периода нетрудоспособности пациента.

Поставленная задача достигается устройством для реабилитации больных с переломами нижних конечностей, содержащим основной блок, датчик усилий, выполненный с возможностью размещения на стопе, и тактильный индикатор нагрузки, отличающимся тем, что основной блок выполнен с возможностью размещения на щиколотке и содержит источник питания, микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и полевой транзистор, соединяющий выход микроконтроллера с тактильным индикатором нагрузки с помощью разъемов, к микроконтроллеру подключен датчик усилий, который выполнен с возможностью размещения в области подошвенной поверхности головки плюсневой кости первого пальца стопы.

Микроконтроллер объединяет функции программного блока, таймера, компаратора и дешифратора, не требует применения специального программатора, необходимую программу вводят в него с ПК. Таким же образом вводят всего две цифры для конкретного случая - величину начальной нагрузки и темп ее изменения в процессе реабилитации. Цифровой выход с микроконтроллера подается непосредственно на затвор полевого транзистора, берущего на себя силовую часть функции дешифратора. Основная часть энергии расходуется только на привод тактильного индикатора нагрузки, включаемого на ограниченное время. Датчик измерения динамических усилий (пьезо, резистивный и др.) при нагружении поврежденной конечности размещают в ортопедической стельке для обуви в области подошвенной поверхности головки плюсневой кости первого пальца стопы травмированной конечности.

В качестве тактильного индикатора используют вибратор, применяемый в мобильных телефонах. Он отличается малыми размерами и незначительным потреблением энергии. Проверки показали, что сигнал от такого индикатора хорошо воспринимается и надежно различается по частоте. Рабочие частоты микроконтроллера достигают мегагерц, поэтому он легко определяет пиковую нагрузку при наступании и переводит ее в сигнал необходимой длительности и частоты. Последняя может составлять доли герца при отсутствии нагрузки (для уверенности, что схема работает), порядка 5-10 герц при попадании в нужный диапазон и 20-30 герц при его превышении.

На фиг. 1 представлена блок-схема полезной модели, где 1 - основной блок, 2 - источник питания, 3 - микроконтроллер, 4 - датчик усилий, 5 - транзистор, 6 - тактильный индикатор.

В качестве источника питания схемы используют полимерные и другие аккумуляторы или батарейки. С помощью ремешка блок закрепляют на щиколотке.

Полезная модель используется следующим образом.

Устройство подключают к ПК и в него заносят программу работы. Таким же образом в него вводят для травмированной конечности величину начальной нагрузки и ее последующего увеличения. Она определяется лечащим врачом с учетом сложности проделанной операции, веса, возраста пациента и др. Основной блок размещают на щиколотке. Датчик измерения динамических усилий (пьезо, резистивный и др.) при нагружении поврежденной конечности размещают в ортопедической стельке для обуви в области подошвенной поверхности головки плюсневой кости первого пальца стопы травмированной конечности и соединяют проводом с основным блоком. В качестве тактильного индикатора используют вибратор, применяемый в мобильных телефонах.

Клинический пример применения устройства

Пациент В., 40 лет.

Диагноз: Закрытый перелом наружной в внутренней лодыжки левой голени со смещением отломков.

Пациенту выполнена операция под спинальной анестезией.

Пациент уложен на ортопедическом столе. Произведен 10 см дугообразный доступ, послойно произведен доступ к наружной лодыжк левой голени. Произведена открытая репозиция, после предварительного моделирования металлического имплантата, он уложен по задне-латеральной поверхности малоберцовой кости, фиксация пластины 3,5 винтами. Произведен линейный разрез до 2 см в области внутренней лодыжки левой голени, выполнена репозиция, фиксация 2 винтами с неполной резьбой. ЭОП контроль. Стояние отломков удовлетворительное. Ушивание раны, асептическая повязка.

Пациенту разрешено давать нагрузку на левую нижнюю конечность до 15 кг массы тела на 2 день после операции. На 2 день пациенту выдано устройство для реабилитации больных с переломами нижних конечностей, устройство запрограммировано на срабатывание при нагрузки на поврежденную конечность в 15 кг. Устройство, закреплено на щиколотке левой голени поверх асептической повязки, ортопедическая стелька с датчиком усилий уложена в домашние тапочки. При отсутствии необходимости ходить, пациент отключал датчик усилий от основного блока на щиколотке от разъема. Швы сняты на 14-е сутки, выписан на амбулаторное лечение с устройством для реабилитации. Через 6 недель на контрольном приеме у пациента отмечен практически полный объем движений в левом голеностопном суставе, пациенту разрешено ходить с полной нагрузкой на оперированную конечность, отказ от устройства для реабилитации. На 7 неделю пациент дал полную нагрузку на поврежденную нижнюю конечность и перешел с костылей на трость.

Через 3 месяца на контрольных рентгенограммах отмечается консолидация перелома. Стояние отломков не изменилось.

Устройство просто в изготовлении и применении и позволяет выработать правильный стереотип ходьбы на ранних стадиях реабилитации за счет контроля нагрузки на переднюю часть стопы, создать оптимальные условия для консолидации переломов костей нижних конечностей, в том числе голеностопного сустава и стопы.

Устройство дает возможность ранней и безопасной реабилитации больных с переломами костей нижних конечностей, восстановления мышечного тонуса поврежденной конечности и сокращения восстановительного периода нетрудоспособности пациента.

Claims

Устройство для реабилитации больных с переломами нижних конечностей, содержащее основной блок, датчик усилий, выполненный с возможностью размещения на стопе, и тактильный индикатор нагрузки, отличающееся тем, что основной блок выполнен с возможностью размещения на щиколотке и содержит источник питания, микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и полевой транзистор, соединяющий выход микроконтроллера с тактильным индикатором нагрузки с помощью разъемов, к микроконтроллеру подключен датчик усилий, который выполнен с возможностью размещения в области подошвенной поверхности головки плюсневой кости первого пальца стопы.