Искусственная коррекция движений

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