[1]Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть применено при лечении заболеваний суставов, посттравматических состояний, спастических параличей и при активном коррегировании различных видов патологий конечностей.
[2]Известен ортопедический аппарат на верхнюю конечность, содержащий гильзы плеча, предплечья и кисти, соединенные между собой шарнирами (см. патент A61F 5/08, DE 4410439 А1, DE 944410439, 25.03.94 Vinke, Herbert, 0024.12.007.97).
[3]Недостатком известного устройства является то, что гильзы аппарата, изготовленные из традиционных полимерных материалов, в любых продольно-поперечных сечениях имеют одинаковую прочность на сопротивление к изгибу. При этом прочностные свойства гильзы задаются исходя из медицинских показаний, а также физических данных пациента. Также гильзы характеризуются одинаково высокой жесткостью во всех сечениях и, следовательно, обладают плохой раскрываемостью. Плохая раскрываемость гильз не позволяет выполнять их в виде оболочкового замкнутого контура, полностью охватывающего сегменты верхней конечности, что резко снижает функциональные свойства аппарата при позиционировании и ротации кисти, плеча и предплечья пациента относительно друг друга.
[4]К недостаткам известного устройства следует отнести также то, что известная конструкция гильз, обладающих одинаковой жесткостью во всех сечениях, не может обеспечить принудительную статическую или динамическую ротацию плеча и предплечья пациента в пределах одного сегмента аппарата, что не позволяет осуществлять активную коррекцию различных видов патологии, например, при проведении сеансов лечебной физкультуры.
[5]Другим недостатком известного устройства является и то, что гильзы аппарата соединены между собой одноосевыми шаровыми шарнирами, снабженными возвратно-поступательным компенсатором, работающим по одной линейной координате. Такая конструкция шарниров не обеспечивает при проведении лечебных мероприятий клинически оправданного близкого к естественному позиционирования сегментов верхней конечности относительно друг друга, а отсутствие в конструкции шарниров упругих элементов (эластомеров) не позволяет осуществлять микродинамические перемещения гильз аппарата в каждом заданном в соответствии с показаниями положении, что при использовании известного устройства в значительной мере снижает эффективность лечения различного вида патологий и особенно при лечении спастических параличей верхней конечности у детей.
[6]В реальном суставе отсутствует такое понятие, как центральные оси, а биомеханику сегментов конечности определяет положение индивидуальной геометрической оси сустава. Поскольку суставы не имеют центральных осей, а снабжены геометрическими «плавающими» осями, то в них присутствуют обкатывающие движения, аналогичные обкатывающим движениям в кулачковых механизмах, поэтому при осуществлении функции сгибания-разгибания, например, в локтевом суставе помимо углового перемещения плечо и предплечье смещаются относительно друг друга и по линейной координате.
[7]Еще более сложной биомеханикой обладает лучезапястный сустав, так как он работает в режиме сгибание-разгибание и отведение-приведение, следовательно, в нем существуют не одна, а две геометрические «плавающие» оси, работающие в ортогональных плоскостях. Поэтому лучезапястный шарнир аппарата должен быть снабжен двумя взаимно перпендикулярными компенсационными линейными координатами. В известном шаровом шарнире существует лишь одна линейная компенсационная координата.
[8]Таким образом, вышеперечисленные недостатки известного устройства не могут в силу названных причин обеспечить при позиционировании и фиксации гильз аппарата биокинематически выгодных положений сегментов верхней конечности. Разработанные же в последнее время методики лечения требуют не только качественного позиционирования и фиксации сегментов верхней конечности в заданном положении, но и требуют (в режиме активной коррекции) осуществлять в пределах этого положения регламентированные динамические угловые или ротационные микроперемещения элементов ортеза относительно друг друга. В известном устройстве отсутствуют конструктивные решения, обеспечивающие подобные биометрические параметры ортеза, что в конечном итоге снижает эффективность проводимых лечебных мероприятий.
[9]Задачей изобретения является создание ортопедического аппарата, гарантирующего не только биомеханически оптимальное и надежное позиционирование гильз ортеза относительно друг друга в заданном положении, но и одновременно обеспечивающего принудительные динамические угловые и ротационные микроперемещения сегментов верхней конечности в пределах этого положения.
[10]Поставленная задача решена за счет того, что гильзы аппарата изготавливаются из композиционных материалов, которые при одинаковой толщине в поперечно-продольных сечениях имеют различную местную жесткость, при этом шины аппарата выполнены в виде рычагов, соединенных с шарнирами посредством оси и упругих амортизаторов, а сами шарниры установлены на коромысле с возможностью их линейно-ротационных перемещений относительно продольной оси коромысла.
[11]На Фиг.1 показан общий вид ортопедического аппарата для верхней конечности, содержащего гильзу кисти 1, гильзу предплечья 2, гильзу плеча 3, соединенные между собой шарнирными узлами.
[12]На Фиг.2 схематично изображена конструкция одной из гильз аппарата.
[13]На Фиг.3 показана конструкция шарнирного узла (совмещенного с кинематической схемой) для аппарата «кисть-предплечье», содержащего гильзы аппарата 1-2, прижимы 4, коромысло 5, опоры 6, шины 7, оси 8, амортизаторы 9, шпильки 10 и гайки 11-12.
[14]Сущность изобретения состоит в том, что гильзы аппарата (см. Фиг.2), изготовленные из композиционных материалов в виде оболочковых форм и имеющие одинаковую толщину в любых продольно-поперечных сечениях, могут обладать на разных участках различной степенью жесткости (податливости), причем местная степень жесткости того или иного участка задается в зависимости от показаний и обусловлена последовательностью технологических приемов, применяемых при изготовлении гильз аппарата.
[15]Так для того чтобы выполнить гильзу в виде оболочкового замкнутого контура, полностью охватывающего сегмент верхней конечности, и одновременно при этом обеспечить ее хорошую раскрываемость, участкам гильзы, расположенным в зоне технологического зазора (см. Фиг.2 поз.1), сообщают большую податливость по отношению к участкам, несущим основные каркасные функции. Для осуществления статических или принудительных динамических ротационных эффектов в пределах одного сегмента аппарата топология жестких и эластичных участков, а также величина приводящих сил зависят как и в первом случае от показаний и носят сугубо индивидуальный характер. Так для реализации статического или принудительного ротационного момента Rм в случае патологических установок верхней конечности в конструкцию сегмента ортеза закладываются (см. Фиг.2 поз.2) или предварительно-напряженные эластичные участки, обеспечивающие статический ротационный эффект, или за счет этих участков осуществляется принудительное динамическое скручивание дистального конца гильзы относительно ее проксимальной части.
[16]Как видно на Фиг.1, гильзы аппарата связаны между собой шарнирными узлами, состоящими (см. Фиг.3) из коромысла с установленными на его концах шарнирами. Сборка шарнирных узлов с гильзами аппарата осуществляется при помощи шин, выполненных в виде рычагов, которые посредством осей и амортизаторов присоединены к шарнирам.
[17]На Фиг.3 изображена конструкция шарнирного узла совмещенная с кинематической схемой. Из схемы видно, что положение гильз аппарата в пространстве определяется положением шин, присоединенных к шарнирам. Шарниры установлены на коромысле с возможностью их перемещения по двум линейным компенсационным координатам L1 и L2, если угол «α» равен 90°, то перемещение шарниров вдоль осей коромысла осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Помимо этого, каждая из шин независимо одна от другой снабжены двумя ротационными R1, R3 и R2, R4 координатами, работающими попарно в ортогональных плоскостях. Далее, в шарнирном узле присутствуют еще две ротационно-угловые координаты R5 и R6. Они реализуются следующим образом: если освободить один из прижимов шарнирного узла, то появляется возможность перемещения второго шарнира вместе с гильзой относительно первого, причем это перемещение может осуществляться как при повороте (до 360°) коромысла относительно одной из своих продольных осей, так и по (отведение-приведение) угловой координате.
[18]Возвратно-угловые микроперемещения гильз M1 и М2 после фиксации сегментов аппарата в заданном положении осуществляются при приложении к ним знакопеременных сил, приводящих к упругой деформации амортизаторов. Амплитудно-векторные характеристики таких микроперемещений определяются упругими свойствами эластомера, длинами рычагов и величиной прилагаемых к ним сил. Кинематическая подвижность верхней конечности в локтевом и лучезапястном суставах, а следовательно, и положение кисти и предплечья в трехмерном пространстве определяется количеством заложенных в них биологических координат. В лучезапястном суставе таких координат четыре: сгибание-разгибание, приведение-отведение и две линейные, в локтевом суставе - три координаты: сгибание-разгибание, ротация и линейная координата, что в сумме составляет семь координат.
[19]В предлагаемом устройстве каждый из шарнирных узлов снабжен четырьмя ротационными R1, R3 и R2, R4, двумя ротационно-угловыми R5, R6 и двумя линейными L1 и L2 координатами, в сумме восемь. Поскольку в аппарате содержится два шарнирных узла, то суммарное количество координат, определяющих положение сегментов ортеза в трехмерном пространстве, равно шестнадцати, что в значительной мере превышает не только количество координат, заложенных в известном устройстве, но и количество координат, имеющихся в биокинематической системе верхней конечности.
[20]Таким образом, функциональные возможности предлагаемого ортопедического аппарата в значительной мере превышают биокинематические возможности известного устройства.
[21]Для практической оценки функциональных возможностей предлагаемого устройства бал изготовлен опытный образец ортопедического аппарата для верхней конечности, при этом в качестве сборочных единиц использовались многокоординатные шарнирные узлы, снабженные упругими амортизаторами, и гильзы плеча, предплечья и кисти, выполненные из композиционных углепластиков, оболочковые конструкции которых были снабжены участками, имеющими различную местную жесткость.
[22]Кинематические испытания опытных образцов разработанного аппарата показали, что при пространственных эволюциях в трехмерной системе координат гильз аппарата относительно друг друга в пределах естественной биокинематики верхней конечности отсутствуют «мертвые зоны», а динамические микроперемещения M1 и М2 регулируются в широком диапазоне, амплитуда которых может регулироваться в широких (0-15°) пределах в зависимости от длины рычага, прилагаемых к «точке» знакопеременных сил «Р».
[23]В оболочковую конструкцию сегментов были заложены эластичные участки, которые обеспечивали стабильный статический ротационный эффект, за счет этих же участков осуществлялось принудительное знакопеременное скручивание дистального конца гильзы относительно ее проксимальной части.
[24]В процессе проведения технических испытаний модуля было также установлено, что:
[25]- аппарат характеризуется хорошей раскрываемостью, легко устанавливается и снимается с пациента;
[26]- многократные шарнирные узлы обеспечивают перемещение и фиксацию гильз аппарата в трехмерном пространстве в соответствии с биокинематикой естественной верхней конечности;
[27]- при приложении и снятии функциональных нагрузок к сегментам аппарата упругие элементы шарнирных узлов возвращают его в заданное при позиционировании положение.
[28]Прототип: патент A61F 5/08, DE 4410439 A1, DE 944410439, 25/03/94 Vinke, Herbert, 0024.12/007/97.
[30]Самсонова Растя 11 лет поступила в ортопедическое отделение предприятия 20.08.2006 г. с диагнозом: детский церебральный паралич с жалобами на резкие патологические сгибательные и приводящие установки лучезапястного сустава правой конечности с угрозой получения стойких контрактур.
[31]Выполнено снятие гипсового негатива с верхних конечностей, изготовление позитивов, а по ним изготовление гильз в виде оболочковых замкнутых контуров с жесткими и эластичными участками в соответствии с вышеприведенной технологией. На гильзы после их обрезки и отделки установлены шарнирные узлы. При этом коромысла установлены в соответствии с медицинскими показаниями, в положении, устраняющем патологические установки. После примерки и окончательной отделки ортопедического аппарата больная отправлена домой для амбулаторного наблюдения с рекомендациями по пользованию: режим носки, уход за изделием. Одновременно назначено традиционно используемое лечение: ЛФК, массаж и активное коррегирование контрактур при использовании дозированных знакопеременных нагрузок к сегментам верхней конечности.
[32]Больная наблюдалась поэтапно. При осмотре в ортопедическом отделении через 4 месяца пользования установленным на верхнюю конечность аппаратом (20.12.2006 г.) выявлено, что сгибательные и приводящие контрактуры уменьшились (на 5-8 соответственно), отсутствует нарастание гипертонуса.
[33]Таким образом, в результате проведенного лечения и применения разработанного ортопедического аппарата снята угроза получения стойких контрактур и появления вторичных деформаций в лучезапястном суставе.
[34]Используя вышеописанный ортопедический аппарат, получены положительные результаты лечения у шести больных.
[35]Преимущества предлагаемого изобретения перед известным базовым объектом следующие:
[36]1. Использование разножестких гильз позволило осуществлять ротацию в сегментах верхней конечности, направленную против патологических ротационных моментов, возникающих у больного вследствие патологических процессов в опорно-двигательной системе.
[37]2. Использование шарнирных устройств позволило осуществлять индивидуальное позиционирование сегментов верхней конечности в зависимости от медицинских показаний, что позволяет устранять различные патологические установки, постоянно воздействуя на контрактуры, предотвращать вторичные деформации, динамически воздействовать на положение сегментов конечности.
[38]3. Благодаря использованию нового ортопедического аппарата удалось получить положительные результаты лечения у больных со спастическими параличами, последствиями травм верхней конечности, заболеваний суставов.
[39]Конструкция ортопедического аппарата легче традиционных, надежнее, функциональней выполняет корригирующие функции в динамике, поддается подформовке в процессе носки, что позволило повысить эффективность реабилитации больных.
