Устройство для биомеханического исследования кисти

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для исследования функции кисти, и содержит вертикальную стойку, укрепленную на основании, шарнирный узел и подпружиненный зажим фаланги, элементы крепления кисти и пальца выполнены в виде подпружиненных одноименных зажимов, элемент передачи движения выполнен в виде передающей штанги, на свободном конце которой расположен подпружиненный зажим фаланги с возможностью перемещения в различных плоскостях, поддерживающий столик выполнен с возможностью перемещения по вертикальной стойке в горизонтальном и вертикальном направлениях относительно основания, вспомогательное ложе выполнено из термопластического материала с возможностью перемещения вдоль основания и изменения угла наклона, а измерительный блок установлен в верхней части вертикальной стойки и выполнен в виде двух идентичных регистрирующих пар, расположенных взаимоперпендикулярно на шарнирном соединении и передающей штанге, возможностью изменения расстояния в одной системе координат для каждой регистрирующей пары, выполненной в виде оптически соединенных источника инфракрасного излучения и фотоприемника, причем вспомогательное ложе и поддерживающий столик снабжены отверстиями для фиксации в них подпружиненных зажимов соответственно кисти и пальца. Электрические импульсы фототока поступают с измерительного блока через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на компьютер, результаты анализа которых выводятся на экран монитора и используются в качестве обратной связи для коррекции и тренировки движений с последующей распечаткой на принтере. Устройство позволяет одновременно получать и анализировать комплексную биомеханическую информацию, повышать эффективность реабилитации, объективность и достоверность диагностики. Возможно использование устройства в качестве тренажера. 8 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для исследования функции кисти, может быть использовано для функциональной диагностики в травматологии, ортопедии, неврологии, спортивной медицине, для профотбора, исследований в физиологии труда, экспертиз трудоспособности, графологических экспертиз и др. целей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения параметров сгибательных движений пальцев, которое включает в себя корпус с поворотной муфтой, муфта имеет пазы, внутри корпуса расположен цилиндр, снабженный выступами, контактирующими с пазами муфты и элемент крепления пальца, выполненный в виде петли с площадкой, снабжено самописцем. Это устройство выбрано за прототип.

Существенными недостатками данного устройства являются: 1. конструкция устройства не позволяет изучать движение более, чем по одной осевой координате, что неадекватно отражает движения в суставах кисли, 2. цена деления шкалы перемещения кончика пальца составляет всего 0,5 см, что делает исследование недостаточно точным, 3. устройство не позволяет регистрировать и скорость перемещения пальца, хотя данные параметры являются важными для характеристики его движений, 4. конструкция устройства не позволяет измерять сгибательные движения пальца раздельно по суставам, что не дает возможности дифференцировать патологические изменения как в них, так и в соответствующих мышцах и нервах, 5. Устройство не предусматривает возможности исследования разгибательных и ротационных движений, одной из причин которой является недостаточная фиксация кончика пальца элементом крепления.

Для проведения функциональной диагностики и реабилитации больных с повреждениями и заболеваниями кисти, пальцев в целом и раздельно по суставам необходимо точное определение качественных и количественных биохимических параметров, высокая скорость регистрации и анализа полученных данных для экспресс-коррекции лечебных воздействий с целью повышения эффективности восстановительных процессов.

Для этого предлагается устройство, с помощью которого возможно решить поставленную задачу и достичь следующего технического результата, заключающегося в одновременном получении и анализе комплексной биохимической информации, повышающей эффективность реабилитации, объективность и достоверность диагностики. В качестве параметров, характеризующих движение исследуемой кисти используются: путь, угловое перемещение, время, скорость, угловая скорость, величина тремора и их производные.

Технический результат достигается тем, что в устройство дополнительно введена вертикальная стойка, укрепленная на основании, шарнирный узел и подпружиненный зажим фаланги, элементы крепления кисти и пальца выполнены в виде подпружиненных одноименных зажимов, элемент передачи движения выполнен в виде передающей штанги, на свободном конце которой расположен подпружиненный зажим фаланги с возможностью перемещения в различных плоскостях, поддерживающий столик выполнен с возможностью перемещения по вертикальной стойке в горизонтальном и вертикальном направлениях относительно основания, вспомогательное ложе выполнено из термопластического материала с возможностью перемещения вдоль основания и изменения угла наклона, а измерительный блок установлен в верхней части вертикальной стойки и выполнен в виде двух идентичных регистрирующих пар, расположенных взаимоперпендикулярно на шарнирном соединении и передающей штанге, возможностью изменения расстояния в одной системе координат для каждой регистрирующей пары, выполненной в виде оптически соединенных источника инфракрасного излучения и фотоприемника, причем вспомогательное ложе и поддерживающий столик снабжены отверстиями для фиксации в них подпружиненных зажимов соответственно кисти и пальца.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 (общий вид), фиг.2 (измерительный блок: А вид спереди, В вид сбоку), фиг.3 измерительный блок вид сверху), фиг.4 (фиксирующий зажим пальца, С вид спереди, поддерживающий столик, D вид сверху), фиг.5 (схема подключения блоков), фиг.6 (пример биохимического исследования 4 пальца правой кисти здорового), фиг.7 (пример биомеханического исследования 4 пальца левой кисти через неделю после операции), фиг.8 (пример биомеханического исследования 4 пальца левой кисти через две недели после операции).

Устройство содержит вертикальную стойку 2, укрепленную на основании 1, шарнирный узел 6 и зажим фаланги 8 с пружиной 9, элементы крепления кисти 17 и пальца 14 выполнены в виде подпружиненных одноименных зажимов 8, элемент передачи движения выполнен в виде передающей штанги 7, на свободном конце которой на гильзе 10 расположен подпружиненный зажим фаланги 8 с возможностью перемещения в различных плоскостях, фиксатор столика 11, крепит поддерживающий стоик 12 к стойке 2, выполненный с возможностью перемещения по вертикальной стойке 2 в горизонтальном и вертикальном направлениях относительно основания 1, вспомогательное ложе 16 выполнено из термопластического материала с возможностью перемещения вдоль основания 1, изменения угла наклона и имеет отверстие для помещения осевой ножки 15 фиксирующего зажима кисти 17, прорезь 18, через которую оно крепится моделирующим винтом 19 к основанию 1, а измерительный блок 3 установлен в верхней части вертикальной стойки 2 и выполнен в виде двух идентичных регистрирующих пар, расположенных взаимоперпендикулярно на шарнирном соединении 6 и передающей штанги 7, с возможностью изменения расстояния в одной системе координат для каждой регистрирующей пары, выполненной в виде оптически соединенных источника инфракрасного излучения 4 и фотоприемника 5, причем поддерживающий столик 12 снабжен отверстиями 13 для фиксации, в них подпружиненных зажимов пальца (фиг. 1, 2, 3, 4). Измерительный блок через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) подключен к компьютеру с монитором и принтером (фиг.5).

Устройство работает следующим образом. Ложе для расположения кисти и предплечья 16 нагревают (например, от источника инфракрасного излучения или путем помещения в горячую воду), моделируют по форме исследуемого предплечья, крепят под необходимым углом винтом 19 к основанию 1. Руку испытуемого располагают на ложу в среднем положении между проницаемой и супинацией, кисть фиксируют зажимом 17. Поддерживающийся столик 12 устанавливают на необходимую высоту, перемещая его по стойке 2, прикрепляя к ней с помощью фиксатора столика 12 и подводя под исследуемый палец. Основную фалангу фиксируют зажимом пальца 14, помещаемого осевой ножкой 15 в одно из отверстий 13 столика 12. Ногтевую фалангу крепят к штанге 7 с помощью элемента крепления к фланге пальца, выполненного в виде зажима 8. Испытуемый сгибает и разгибает палец. Движение пальца на плоскости описывается двумя координатами по оси Х и Y, и определяется изменением расстояния между двумя регистрирующими парами источник инфракрасного (ИК) излучения 4 и фотоприемник 5. Изменение расстояния в регистрирующих парах, расположенных взаимоперпендикулярно на шарнирном соединении 6 передаются с помощью штанги 7, прикрепляемой к ногтевой фаланге с помощью зажима 8, приводит к пропорциональным колебаниям фототока. Необходимо отметить, что при линейном движении кончика пальца только по оси Х регистрирующая пара фотоисточник-фотодатчик, располагаемые по оси Y остаются неподвижными и измерение происходит только в паре по оси Х. В случае движения по оси происходит обратное. При движении пальца на плоскости одновременно независимо друг от друга происходит пропорциональные изменения расстояний в двух регистрирующих парах между фотодатчиком и фотоисточником. Колебания фототока выводятся через АЦП на компьютер, который запоминает, анализирует их и выводит на экран монитора в виде сложной кривой. Вычисляется путь, угловое перемещение, время, скорость, угловая скорость и их производные для всей кривой и по выделяемым участкам, величина тремора. При получении нескольких кривых проводится их сравнительный корреляционный анализ. Использование в схеме предлагаемого изобретения компьютера позволяет создавать банк получаемых данных, сохранять архив, копировать в требуемом количестве, составлять отсчет и т. д. Скорость обработки данных зависит только от типа используемого компьютера. При необходимости данных распечатываются.

Возможно использование устройства в качестве тренажера с обратной связью. Регистрируется кривая движения здорового пальца характеристики которой запоминаются, выводятся на монитор, измерительный блок крепится к тренируемому пальцу, задаются параметры движений. Обследуемый выполняет заданные движения, стремясь повторить кривую здорового пальца. Полученные отклонения анализируются и даются рекомендации по коррекции параметров движений.

Регистрация движений раздельно по суставам пальца осуществляется путем перемещения зажимов на соответствующую фалангу. Для исследования лучезапястного сустава фиксация кисти не проводится зажим фаланги 8 располагают на основной фаланги 3 пальца, далее диагностика выполняется аналогично описанной для пальца. Для изучения ротационных движений пястно-фаланговых суставом исследуемый палец устанавливается по оси штанги 7, которую располагают по тыльной поверхности пальца, зажим 8 крепят к ногтевой фаланге и проводят регистрацию движения.

Пример: Б-ой Р. 46 лет, ист. болезни N 647, лечился в травматологическом отделении с диагнозом "Резаная рана 4 пальца левой кисти с прерывом сухожилий сгибателей и сосудисто-нервного пучка". 8.01.93 выполнена операция: первичная хирургическая обработка раны, шов сухожилия и нерва. В ходе проводимого курса реабилитации через неделю после операции 15.01.93 проведен биохимический контроль с использованием предлагаемого устройства четвертых пальцев обеих кистей (фиг.6 и 7). В процессе лечения движения неповрежденного 4 пальца правой кисти использовались в качестве эталона. В оценку движений включались следующие биохимические параметры: форма кривой, путь, угловое перемещение, время, скорость, величина тремора. Здоровый палец на правой кисти имел следующие характеристики: С-образная форма кривой, путь перемещения кончика пальца (ППКП) 143,977 мм, амплитуда углового перемещения (АУП) составила 278,32 градусов, движение совершалось всеми, суставами, амплитуда тремора (АТ) 0,02 мм с частотой 8-0 в с, скорость изменялась в пределах от 16,3 до 2,2 см/с с преобладающим пиком в первую фазу движения. Оперированный палец левой кисти характеризовался следующими параметрами: зигзагообразная форма кривой, ППКП - 44,340 мм, АУП составила 67,76 градуса за счет пястнофалангового сустава (в других суставах АУП отсутствовала) АТ 2-3 мм с частотой 2-3 в с, изменение скорости составило от 4,2 до 0,9 см/с. носило толчкообразный характер. На фоне проводимого восстановительного лечения через неделю занятий 22.01.93 проведено повторное обследоваание, отмечено улучшение биохимических показателей: дугообразная форма кривой, приближающаяся к С-образной, ППКП увеличился до 67,192 мм, АУП до 102,56 градуса, из них 8,26 приходилось на дистальный межфаланговый сустав, а 22,64 на проксимальный, АТ 0,1 мм с частотой 6-7 в с, изменение скорости составило от 10,3 до 2,0 см/с с преобладающим пиком в первую фазу, аналогично здоровому пальцу (фиг.6 и 8). Проводимые обследования позволили подтвердить эффективность проводимого курса реабилитации и рекомендовать продолжить восстановительное лечение в прежнем объеме.

1. При использовании предлагаемого устройства обеспечиваются следующие положительные эффекты: Устройство позволяет исследовать как суммарные, так и раздельные сгибательные, разгибательные и ротационные движения суставов пальцев и кисти, оценивать состояние отдельных мышц, сухожилий и нервов, 2. Устройство позволяет повысить точность измерения перемещений до 0,001 мм, точность временных параметров до 0,001 с, 3. все параметры регистрируются и анализируются одновременно, 4. оценка перемещения осуществляется по изменению двух осевых координат,
5. сокращается время обследования и документации полученных результатов,
6. конструкция устройства позволяет использовать его в качестве тренажера.

Формула изобретения

Устройство для биомеханических исследований кисти, содержащее основание и расположенное на нем вспомогательное ложе с элементом крепления кисти, поддерживающий столик с элементом крепления пальца, измерительный блок, вход которого кинематически соединен с элементом передачи движения, а выход электрически соединен с блоком вывода информации, отличающееся тем, что в него дополнительно введена вертикальная стойка, укрепленная на основании, шарнирный узел и подпружиненный зажим фаланги, элементы крепления кисти и пальца выполнены в виде подпружиненных одноименных зажимов, элемент передачи движения выполнен в виде передающей штанги, на свободном конце которой расположен подпружиненный зажим фаланги с возможностью перемещения в различных плоскостях, поддерживающий столик выполнен с возможностью перемещения по вертикальной стойке в горизонтальном и вертикальном направлениях относительно основания, вспомогательное ложе выполнено из термопластического материала с возможностью перемещения вдоль основания и изменения угла наклона, а измерительный блок установлен в верхней части вертикальной стойки и выполнен в виде двух идентичных регистрирующих пар, расположенных взаимно перпендикулярно на шарнирном соединении и передающей штанге, с возможностью изменения расстояния в одной системе координат для каждой регистрирующей пары, выполненной в виде оптически соединенных источника инфракрасного излучения и фотоприемника, причем вспомогательное ложе и поддерживающий столик снабжены отверстиями для фиксации в них подпружиненных зажимов соответственно кисти и пальца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8