RU2020101607A

RU2020101607A - Способ и устройство электростимуляции спинного мозга человека, система реабилитации пациентов с нарушениями походки разной этиологии

Info

Publication number: RU2020101607A
Application number: RU2020101607A
Authority: RU
Inventors: Елена Юрьевна Шапкова; Екатерина Сергеевна Березий; Елена Валентиновна Письменная
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Экзо"
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-07-16
Also published as: RU2020101607A3

Claims

1. Способ электростимуляции спинного мозга человека в соответствии с которым:

- определяют локализацию мотонейронных пулов спинного мозга, иннервирующих выбранные мышцы нижних конечностей, по крайней мере, одной стороны тела человека,

- в выбранных мышцах ног определяют зоны максимального ответа на электростимуляцию спинного мозга,

- электростимуляцию осуществляют посредством пары электродов, включающей первый электрод, расположенный над соответствующим мотонейронным пулом спинного мозга, и второй электрод, расположенный в зоне максимального ответа мышцы нижней конечности, иннервируемой упомянутым мотонейронным пулом спинного мозга, в фазах, соответствующих естественной активности данной мышцы в цикле шага.

2. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что первый электрод является катодом, а второй электрод является анодом.

3. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что фазы, соответствующие естественной активности мышц ног в цикле шага, определяют на основании сигналов от датчиков положения сегментов нижней конечности.

4. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 3, отличающийся тем, что в качестве датчиков положения сегментов нижней конечности используют датчики углов поворота тазобедренного и/или коленного суставов.

5. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что фазы, соответствующие естественной активности мышц ног в цикле шага, определяют по длительности локомоторного цикла, по крайней мере, одной ноги и/или от датчиков давления, расположенных под стопой, по крайней мере, одной ноги.

6. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что стимуляцию проводят с использованием активного экзоскелета, имеющего датчики для определения текущего положения его составных элементов, а фазы, соответствующие естественной активности мышц ног в цикле шага, определяют на основании данных, полученных с датчиков активного экзоскелета.

7. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что локализацию мотонейронных пулов спинного мозга определяют методом миотомного тестирования, при котором регистрирующие электроды миографа располагают на выбранных мышцах ног, последовательно стимулируют спинной мозг на уровне поясничного утолщения от позвонка Th11 до позвонка L2 путем смещения стимулирующего электрода, и контролируют при этом сигнал на регистрирующих электродах.

8. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 7, отличающийся тем, что смещение стимулирующего электрода осуществляют с шагом 4-10 мм.

9. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 7, отличающийся тем, что в качестве места расположения мотонейронного пула принимают положение стимулирующего электрода, при котором сигнал на соответствующем регистрирующем электроде максимален.

10. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что локализацию мотонейронных пулов спинного мозга определяют методом миотомного тестирования, при котором регистрирующие электроды миографа располагают на выбранных мышцах ног, по крайней мере, одну матрицу стимулирующих электродов располагают на уровне поясничного утолщения спинного мозга, стимулируют спинной мозг путем последовательного переключения стимулирующих электродов указанной матрицы, и контролируют при этом сигнал на регистрирующих электродах.

11. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 10, отличающийся тем, что электроды в матрице располагают с шагом 4-10 мм.

12. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 10, отличающийся тем, что в качестве места расположения мотонейронного пула принимают стимулирующий электрод или электроды матрицы, при котором сигнал на соответствующем регистрирующем электроде максимален.

13. Способ электростимуляции спинного мозга по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что в качестве первых электродов используют стимулирующие электроды матрицы.

14. Способ электростимуляции спинного мозга по любому из пп. 7-12, отличающийся тем, что, в качестве вторых электродов используют регистрирующие электроды.

15. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 1, отличающийся тем, что в качестве дистальной зоны приложения стимуляции принимают брюшко выбранной мышцы.

16. Способ электростимуляции спинного мозга по любому из пп. 7-12, отличающийся тем, что регистрирующие миографические электроды объединяют, по крайней мере, в одну матрицу регистрирующих электродов, для каждого положения или значения стимулирующего электрода последовательно или одновременно определяют параметры миографического сигнала с каждого регистрирующего электрода матрицы, и на основании сравнения указанных параметров выбирают один или несколько электродов для дальнейшей электростимуляции.

17. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 16, отличающийся тем, что электроды в матрице располагают с шагом 4-10 мм.

18. Способ электростимуляции спинного мозга по п. 16, отличающийся тем, что миографические сигналы с матрицы регистрирующих электродов сравнивают по амплитуде и выбирают те, на которых сигнал максимален.

19. Способ электростимуляции по п. 16 или 17, отличающийся тем, что выбранные электроды используют в качестве вторых электродов.

20. Устройство электростимуляции спинного мозга, содержащее

- первые электроды, объединенные, по крайней мере, в одну первую матрицу, предназначенную для накожного размещения на спине над позвонками Th11-L2 пациента,

- по крайней мере, один второй электрод, предназначенный для накожного размещения на мышце нижней конечности пациента,

- по крайней мере, один блок генерации тестового сигнала, предназначенный для подачи воздействия на первые электроды в первом режиме работы,

- по крайней мере, один блок детектирования миографического сигнала, снимаемого со вторых электродов в первом режиме работы,

- по крайней мере, один блок генерации стимулирующего сигнала, предназначенный для подачи воздействия на первые и вторые электроды во втором режиме работы,

- блок переключения режимов работы,

- первый коммутатор, соединенный с блоком переключения режимов работы и предназначенный для подключения электродов первой матрицы в первом режиме работы к блоку генерации тестового сигнала, а во втором режиме работы к блокам генерации стимулирующего сигнала,

- второй коммутатор, соединенный с блоком переключения режимов работы и предназначенный для подключения вторых электродов в первом режиме работы к блоку детектирования миографического сигнала, а во втором режиме работы к блокам генерации стимулирующего сигнала,

- блок управления, предназначенный для управления блоками генерации тестового и стимулирующего сигналов, блоком переключения режимов работы, первым и вторым коммутаторами, и включающий в себя:

- модуль интерфейсов, предназначенный для получения внешних сигналов управления, основанных на информации о текущей фазе движения, соответствующей естественной активности мышц ног в цикле шага;

- контроллер, выполненный с возможностью получения и обработки внешних сигналов управления от модуля интерфейсов, а также с возможностью получения и обработки информации от блока детектирования миографического сигнала, и предназначенный для формирования управляющих команд для блоков генерации стимулирующего сигнала, основанных на внешних сигналах управления, и управляющих команд для первого и второго коммутатора, основанных на информации от блока детектирования миографического сигнала.

21. Устройство электростимуляции спинного мозга по п. 20, отличающееся тем, что вторые электроды объединены, по крайней мере, в одну вторую матрицу, выполненную с возможностью накожного размещения на мышце нижней конечности пациента.

22. Устройство электростимуляции спинного мозга по п. 20 или 21, отличающееся тем, что во втором режиме работы первые электроды являются катодами, а вторые электроды являются анодами.

23. Устройство электростимуляции спинного мозга по п. 20, отличающееся тем, что блок управления включает в себя модуль хранения, предназначенный для хранения информации о режимах работы блоков генерации стимулирующего сигнала.

24. Система реабилитации пациентов с нарушениями походки разной этиологии, включающая:

- устройство обработки и хранения данных, выполненное с возможностью хранения, по крайней мере, одного паттерна движения экзоскелета, основанного на движении человека в норме и/или движениях пациентов, успешно сформировавших компенсаторную ходьбу, и предназначенное для определения фазы движения экзоскелета,

- активный экзоскелет, содержащий:

- по крайней мере, один датчик текущего состояния экзоскелета, связанный с устройством обработки и хранения данных,

- блок управления, связанный с, по крайней мере, одним упомянутым датчиком текущего положения и устройством обработки и хранения данных, и выполненный с возможностью исполнения заданного паттерна движения активным экзоскелетом,

- устройство электрической стимуляции спинного мозга по п. 19, модуль интерфейса которого выполнен с возможностью получения от устройства обработки и хранения данных информации о фазе движения экзоскелета.

25. Система реабилитации по п. 24, отличающаяся тем, что блок управления экзоскелетом выполнен с возможностью смены паттерна движения.

26. Система реабилитации по п. 24, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один блок генерации стимулирующего сигнала выполнен с возможностью изменения параметров электрических сигналов стимуляции.

27. Система реабилитации по п. 24, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство управления системой стимуляции, выполненное с возможностью хранения множества паттернов движения, основанных на движениях человека в норме и/или движениях пациентов, успешно сформировавших компенсаторную ходьбу, и множества параметров электрической стимуляции спинного мозга пациента в зависимости от фазы движения экзоскелета, а также с возможностью передачи управляющих сигналов и данных, включающих паттерны движения и параметры электрической стимуляции, на устройство обработки и хранения данных экзоскелета и устройство электрической стимуляции спинного мозга.