Искусственная коррекция движений (91563)

Посмотреть архив целиком

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ


кафедра ЭТТ







РЕФЕРАТ на тему:

«Искусственная коррекция движений»















МИНСК, 2008


Метод и устройство программируемой электростимуляции мышц при патологической ходьбе.


Реабилитация больных с вялыми параличами нижних конечностей до сих пор является актуальной проблемой. В течение длительного времени проблема восстановления двигательных функций сводилась к применению различных методов лечебной физкультуры (ЛФК), физиотерапии и протезирования.

Различают периферические (вялые) парезы и параличи (ограничение активных движений) возникающие при травмах или заболеваниях нервов, нервных сплетений, нервных корешков. Периферические парезы и параличи характеризуются дряблостью (вялостью) пораженных мышц. Другая группа - это центральные (спастические) парезы и параличи (ограничение активных движений) возникающие при травмах и заболеваниях головного и спинного мозга. Центральные парезы и параличи характеризуются плотностью (спастикой) пораженных мышц.

В результате углубленных клинических и биотехнических исследований разработаны метод и устройства искусственной коррекции движений (ИКД), предназначенные для медицинской реабилитации большого контингента больных с нарушениями опорно-двигательной системы.

Метод ИКД. Сущность метода ИКД состоит в применении многоканальной электростимуляции (ЭС) мышц в точном соответствии с естественной программой возбуждения и сокращения мышц в двигательном акте. Благодаря этому в процессе многодневной тренировки повышается жизнедеятельность мышц, корректируются нарушенные движения и вырабатывается приближенный к норме двигательный стереотип.

Помимо терапевтической функции (усиления работы мышц и выработки стереотипа) метод ИКД имеет диагностическую и прогностическую функции.

Диагностическая функция состоит в распознавании дефицита мышечной функции (ДМФ) при ходьбе, его степени и фазы проявления в цикле.

Прогностическая функция тесно связана с предыдущей: эффективная коррекция движений во время пробного сеанса ЭС мышц при ходьбе дает основание для благоприятного прогноза.

Установлено также, что метод ИКД имеет значительные преимущества перед ЛФК и ЭС в покое, благодаря высокой избирательности, точности воздействия и эффектам быстрого восстановления координации движений.

Благодаря этой концепции значительно расширяется сфера применения метода ИКД: практически она распространяется на пять областей медицины: неврологию, нейрохирургию, травматологию, ортопедию и протезирование, однако не исключена возможность ее применения в других медицинских дисциплинах (ангиологии и кардиологии).

Реализация метода ИКД складывается из пяти основных операций.

  1. Выбор корректируемых движений и стимулируемых мышц, определяющий их наиболее рациональную комбинацию. Выдвинуты три основные принципа выбора: энергетический (применение наименьшего числа, но наиболее эффективных коррекций), синдромологический (независимость коррекционных воздействий от этиологии и патогенеза заболеваний) и динамический, в соответствии с которым в первую очередь к ЭС должны быть привлечены мышцы-разгибатели нижних конечностей и туловища, обеспечивающие устойчивость тела и локомоторную функцию при ходьбе, а лишь затем мышцы-сгибатели, имеющие коррекционную функцию. Предложена оригинальная классификация коррекционных воздействий: основные, дополнительные и вспомогательные.

  2. Установление вида и параметров ЭС мышц. На основе биотехнических исследований определены следующие параметры стимулирующих импульсов (СИ): последовательность СИ прямоугольной формы (однофазных и бифазных) с частотой следования до 50 - 60 Гц, длительностью от 20 до 255 мкс, амплитудой до 60 - 70 В (или силой тока до 255 мА). Приведенные параметры обеспечивают в пределах комфортной (безболевой) зоны достаточный коррекционный эффект.

  3. Определение алгоритма временной программы ЭС мышц в течение цикла. Построение временной программы ЭС в соответствии с фазами возбуждения и сокращения мышц в локомоторном цикле при разных темпах ходьбы. Во всех вариантах построения временной программы для согласования ЭС с фазами шага использованы датчики, регистрирующие угловые перемещения в суставах нижних конечностей.

  4. Выбор типа, размеров накожных электродов. Разработаны эластичные многослойные электроды, содержащие углеродистую токопроводящую ткань; установлена прямоугольная форма электродов. Расположение электродов на теле соответствует анатомической локализации мышц.

  5. Поиск рационального режима ЭС при ходьбе. Выяснена средняя интенсивность электрического раздражения мышц, вызывающая прирост на 20 - 25% их произвольного сокращения при ходьбе, выбрано время коррекционной тренировки (40 - 60 мин.), предельное расстояние, проходимое больным с коррекцией движения (2 км), максимальное число ежедневных сеансов (15 - 20 в течение месяца).


Средства аппаратной реализации метода ИКД.


На основе метода ИКД разработаны два типа многоканальных корректоров, представляющих собой электронные стимуляторы, обеспечивающие подачу стимулирующих сигналов в соответствующие фазы шага.

В настоящее время разработан восьмиканальный корректор движений, управляемый персональным компьютером. Главное его отличие от ранее применявшейся системы коррекции движений состоит в том, что этот корректор полностью адаптирован к темпу выполняемых движений.

Алгоритм работы корректора состоит в том, что измеряется длительность цикла между экстремальными значениями суставных углов и программируются фазы электростимуляции мышц в % к длительности цикла в соответствии с электромиографическим профилем мышц. Параметры ЭС: последовательность электрических прямоугольных импульсов по восьми каналам частотой 40 - 100 Гц, амплитудой от 30 до 255 мА (дискретность установки 1 мА), длительностью от 20 до 255 мкс (дискретность установки 1 мкс). Точность выполнения временной программы ЭС - 1% цикла предыдущего шага.

Портативные системы предназначены для использования средств ИКД с целью закрепления двигательных навыков, сформированных во время лечения в стационаре.

В 1987г. начат серийный выпуск портативного корректора движений, названного аппаратом ортопедическим АН8-27. Прибор предназначен для коррекции ходьбы больных с парезами ног и инвалидов на протезах нижних конечностей.

Ортопедический аппарат АН8-27 предназначен для кор­рекции элементов ходьбы больных с паралитическими забо­леваниями нижних конечностей, а также для тренировки ос­лабленных мышц посредством их стимуляции при ходьбе и в покое с целью улучшения стояния и ходьбы больного.

Стимулятор питается от аккумулятора напряжением 9 В. Масса стимулятора 310 г. Габаритные размеры 124 х 93 х 43 мм.

Аппарат состоит из двухканального портативного электростимулятора, датчиков синхронизации стимуляции с фазами шага, электродов и креплений узлов аппарата на теле боль­ного (см. рис. 1).


Рис. 1. Ортопедический аппарат АН8-27.

Основные части аппарата: 1—двухканальный электростимулятор, 2—зарядное устройство, 3—датчик синхронизации, 4 — электроды, 5 — манжета бедра, 6 — манжета голени, 7—бандаж.


Внутри пластмассового корпуса электростимулятора расположены печатная плата, источник питания — аккумуляторная батарея, подстроечные резисторы и переключатель режимов работы. На передней панели электростимулятора находятся элементы управления.

Переключатель предназначен для выбора режима работы электростимулятора: «Т» — тренировка, «К»— коррекция. Электроды и датчики синхронизации подключают к электростимулятору с помощью многоштырькового разъема. Для ви­зуального контроля стимулирующего сигнала на выходе стимулятора на его передней панели находится световой индикатор.

В конструкции печатной платы предусмотрена возмож­ность переключения входа узлов, задающих программу элект­ростимуляции, к датчикам синхронизации в фазу сгибания или разгибания в суставе конечности. Для каждого больного по усмотрению врача осуществляется выбор фазы синхронизации. С помощью переключателя амплитуды напряжение стимулирующих импульсов можно устанавливать в пределах 30 или 60 В.

Внутри корпуса на печатной плате находятся подстроечные резисторы. С их помощью индивидуально подбирают задержку стимулирующих сигналов относительно момента синхронизации в пределах от 0,09 до 0,90 с, а также устанавливают частоту следования стимулирующих импульсов в диапазоне от 30 до 60 Гц и длительность стимуляции.

Датчик синхронизации представляет собой устройство контактного типа и содержит верхнюю и нижнюю бранши, соединенные осью вращения. На оси установлен кулачок, с помощью которого при заданной величине угла между браншами осуществляется включение контактного элемента. Вращением кулачка с последующей его фиксацией можно установить необходимый угол срабатывания датчика синхронизации.

Тканные электроды, имеющие многослойную структуру и содержащие токопроводящую ткань, укрепляют на теле больного над стимулируемой мышцей. Электроды имеют различные типоразмеры: от 30X30 мм до 60x260 мм (в зависимости от того, какие мышцы должны быть подвергнуты стимуляции).


Случайные файлы

Файл
referat.doc
ref-15217.doc
37417.rtf
ref-17668.doc
CBRR2028.DOC




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.