СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСТОЙЧИВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТЕЛА И КОНЕЧНОСТЕЙ ПАЦИЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК A61H1/02 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в отделениях травматологического, неврологического профиля, для реабилитации пациентов с параличами нижних и верхних конечностей, в качестве средства для воссоздания различных положений пациента и средства, облегчающего вертикализацию и передвижение на земле и в воде.

Известен протез положения тела больного, образующий стабилизирующий статичный каркас, который состоит из нагрузночных поперечных шин и двух продольных шин на каждую ногу. Ножные шины регулируются при помощи болтов под рост пациента, а также при помощи винтообразных осей и -образных полубранш регулируются разведение и углы наклона этих шин [1].

Однако недостатками этого изобретения являются: большая вероятность травматизации больного жесткими элементами, из которых состоит устройство; сложность крепления устройства к телу больного затрудняет использование его больным самостоятельно; устройство не создает достаточной устойчивости в вертикальном положении; устройство не изменяет положение тела больного в пространстве, так как оно предусматривает одну фиксированную позу - "стоя на поверхности"; устройство нельзя использовать для тяжелобольных с тетраплегиями, при отсутствии тонуса мускулатуры всего тела и конечностей, так как этот тип устройства-протеза лишь облегчает возможность создать вертикальную позу у больных с частичными видами парезов.

Другие известные костюмы, типа "Адели", "Гравитон" и "Гравистат", предназначены для лечения больных с легкими формами парезов и для исправления осанки, их нельзя использовать у больных с параплегиями, тетраплегиями и диплегиями, они также не обеспечивают устойчивости положения больного пациента в пространстве, не способны воспроизводить пассивных движений конечностей, стоп и пальцев кисти [2].

Наиболее близким техническим решением к изобретению является "Способ выпрямления и облегчения вертикализации больных и устройство для его осуществления" по заявке 2000117786/14. Способ включает в себя крепление опорного элемента к пациенту фиксирующими манжетами в области плечевых, тазобедренных, коленных и голеностопных суставов, воссоздание нового положения тела и конечностей пациента, близкого к физиологическому, и дозированный во времени тренаж этого положения в лечебных целях. Для этого опорный элемент вставляют в чехол-корд и нагнетают в него воздух под давлением 100-200 мм рт.ст., после чего сбрасывают давление на 1/10 часть для осуществления возможности движения за счет сгибания конечностей в суставах.

Опорный элемент выполнен в этом устройстве в виде λ-образной эластичной шины, а не в виде Λ-образных жестких полубранш, как в описанном выше протезе положения тела.

Однако и это изобретение можно применять только у больных с частичными парезами, у которых сохранена, но нарушена возможность движения. Это устройство лишь облегчает пациентам возможность совершить движение и не обеспечивает устойчивости в вертикальном положении, если пациент не в состоянии его удерживать самостоятельно. Это устройство невозможно применять у больных с тяжелыми формами параличей и тетраплегиями, оно не обеспечивает пассивных движений конечностей, стоп, кистей и пальцев.

Все перечисленные устройства имеют сложную форму крепежа к телу больного и поэтому их невозможно использовать тяжелобольными самостоятельно.

Задачей изобретения является создание простого и надежного в управлении атравматичного способа и устройства, позволяющего больным не только с легкими, но и тяжелыми формами параличей, в том числе с тетраплегиями, самостоятельно использовать его для изменения положения тела и конечностей в пространстве, обеспечивать надежную устойчивость в основных положениях больного в пространстве - "лежа, сидя, стоя, стоя на четвереньках", переход из одного положения в другое и помогать в переворотах в лежачем положении. Создаваемые способ и устройство не должны иметь сложных креплений, в устройстве должны быть механизмы, воспроизводящие пассивные движения конечностей, стоп, кистей и пальцев кисти, что позволило бы использовать его в качестве тренажера для обучения навыкам движения.

Указанный технический результат достигается тем, что способ создания устойчивого положения тела и конечностей пациента, включающий крепление к пациенту костюма при помощи фиксирующих элементов и изменение положения тела и конечностей в пространстве, отличается тем, что после крепления костюма к пациенту внутренний объем костюма заполняют жидкостью от 1/2 до 4/5 своего объема, а оставшийся объем заполняют воздухом или инертным газом под давлением 50-90 мм рт.ст., обеспечивая создание упругой системы "костюм - человек", затем пациентом или врачом задаются основные положения: "лежа, сидя, стоя, стоя на четвереньках" путем раскачивания системы "костюм - человек" до перехода в следующее положение и воссоздания самопроизвольного равновесия разнонаправленных сил упругости системы, приводящего к фиксированию устойчивого нового положения пациента.

Причем внутренний объем трубопровода заполняют жидкими средами с различной плотностью: больший объем заполняют жидкостью с большим показателем плотности, а меньший объем заполняют жидкостью с меньшим показателем плотности.

Задача также решается тем, что устройство для создания устойчивого положения тела и конечностей пациента, содержащее костюм, выполненный в виде эластичного трубопровода, установленного в чехол-корд с упругими тягами, крепящегося к пациенту фиксирующими элементами с зажимами-регуляторами и соединенного через шланги с компрессором, отличается тем, что трубопровод выполнен конусообразным с переменным внутренним сечением, уменьшающимся к дистальным отделам конечностей и головному концу.

Трубопровод выполнен из соединенных между собой при помощи дополнительных штуцеров модулей, среднего, который выполнен в виде λ-образного трубопровода, двух нижних голеностопных модулей, одного верхнего модуля для головы пациента и двух боковых модулей для верхних конечностей пациента.

Также трубопровод выполнен из материала, плотность, коэффициенты упругости и эластичности которого равны плотности, коэффициентам упругости и эластичности кожи пациента.

Способ создания устойчивых положений тела и конечностей пациента и изменения этих положений заключается в том, что после крепления к пациенту устройства-костюма, заполненного жидкостью, создается упругая система "костюм - человек", в которой 4 основных положения: "лежа на поверхности", "сидя на поверхности", "стоя на поверхности" и "стоя на четвереньках" задаются пациентом или врачом, а устойчивость системы в этих положениях обеспечивается самопроизвольно, равновесием сопряженных разнонаправленных сил упругости системы (упругие тяги костюма и мышцы сгибатели пациента) и силами давления внутри контура трубопровода (давление жидкости и газа внутри контура трубопровода и мышц разгибателей пациента), суммарный вектор которых направлен против вектора силы тяжести, вращающей систему вокруг сагитальной и поперечной осей. При этом устойчивость системы не является статической, носит колебательный характер, обеспечивается упругими свойствами, конструктивными геометрическими особенностями устройства-костюма и тем, что смещаемый центр масс системы "костюм - человек" располагается ниже оси вращения и при малых колебаниях системы не выходит за пределы площади опоры системы, а стремится вернуться в исходное положение.

После надевания на пациента устройства-костюма, контур которого заполнен жидкостью и газом, образуется система "костюм - человек" со смещаемым центром масс. Устойчивое положение системы достигается за счет возникновения равновесия между сопряженными разнонаправленными силами упругости и давления в контуре трубопровода костюма и силой тяжести. Образующиеся вокруг осей вращения разнонаправленные моменты сил при малых амплитудах колебаний системы стремятся вернуть систему в исходное положение, а при наращивании амплитуды колебаний вызывают возникновение вращательных моментов сил вокруг осей вращения частей системы и приводят к изменению положения системы в пространстве, обеспечивая ее передвижение и устойчивость в новом положении.

Причем передвижение системы "костюм - человек" в положении "стоя на поверхности" начинается с предварительного упора и последующего пассивного отталкивания одной из подошвенных частей от поверхности земли.

Устойчивость системы в любом заданном положении дополнительно регулируется врачом или пациентом путем перемещения с помощью компрессора массы жидкости с большей плотностью в передние, задние, боковые отделы модулей костюма относительно продольной и вертикальной осей, чем обеспечивается смещение центра тяжести системы в целом.

Изобретение поясняется чертежами:
где на фиг.1 изображено устройство в виде λ-образного трубопровода для спины и нижних конечностей;
на фиг.2 - вид сбоку на фиг.1;
на фиг.3 - модуль трубопровода для верхней или нижней конечности;
на фиг.4 - он же в горизонтальном положении при натянутой упругой тяге;
на фиг.5 - дистальная часть модуля для верхней конечности;
на фиг.6 - голеностопная часть нижнего модуля "Сапожок";
на фиг.7 - общий вид поперечных частей модулей для конечностей и головы;
на фиг. 8 - иллюстрация к положениям пациента в костюме и распределению жидких и газообразных сред во внутреннем объеме костюма;
на фиг.9 - иллюстрация к распределению сил при разных положениях тела и конечностей.

Устройство для создания устойчивого положения тела и конечностей пациента содержит костюм 1, выполненный в виде эластичного трубопровода 2, вмонтированного в чехол-корд 3, с упругими тягами 4. Чехол крепится к пациенту фиксирующими элементами 5 с зажимами регуляторами 6. Трубопровод через шланги 7 соединен с компрессором 8. Трубопровод 2 выполнен конусообразным с переменным внутренним сечением, уменьшающимся к дистальным отделам конечностей и головы.

Трубопровод может быть выполнен из соединенных между собой при помощи дополнительных штуцеров 9 модулей и соединенных индивидуальными шлангами 11 с компрессором 10.

Трубопровод выполнен из материала, плотность, коэффициенты упругости и эластичности которого равны плотности, коэффициентам упругости и эластичности кожи пациента. Параметры: плотность 1,05-1,15 г/см³, коэфф. упругости 29-33 МН/м², эластичность 60-70%. Такой материал выбран потому, что он не повреждает кожу и психологически не угнетает пациента.

Внутренний объем трубопровода заполняется 1/2-4/5 жидкостью Ж с большим показателем плотности, например водой р=1 г/см³, а оставшаяся часть объема заполняется жидкой или газообразной средой с более низким показателем плотности, например маслом или жидким силиконом р=0,7-0,9 г/см³, газом Г - воздухом или гелием, плотность которых ниже плотности жидкости. Разность объемов сред при заполнении и разность показателей их плотностей, обеспечивают свободное перетекание жидких сред при изменении положения. При плотном заполнении контура трубопровода жидкой средой с одинаковой плотностью свободного перетекания жидкости не происходит и устройство не будет функционировать. Разность объемов разноплотностных жидких сред создает также неравновесность центров масс относительно осей вращения, так как среда с меньшей плотностью всегда будет вытесняться средой с большей плотностью, и при наращивании амплитуды колебаний жидкости внутри контура приведет к появлению вращательных моментов сил, направленных против вектора движения. Больший объем жидкой среды с большей плотностью обеспечивает смещение общего центра масс (центра тяжести) ниже оси вращения, что является одним из условий устойчивости тела при заданных положениях. После заполнения костюма средой давление в трубопроводе 50-90 мм рт.ст. увеличивает упругие свойства костюма, но не является травматичным, так как аналогичное давление используется в аппаратах для измерения артериального давления. Избыточное давление несколько удлиняет продольный размер устройства, обеспечивая при этом тракцию позвоночника пациента по длине и его декомпрессию при вертикальном положении тела пациента.

Трубопровод может быть выполнен, например, из 6 модулей, соединенных между собой дополнительными штуцерами 9. Средний модуль представляет собой λ-образный трубопровод с внутренним сечением, уменьшающимся к дистальным частям трубопровода, и крепится фиксирующими элементами к грудному, поясничному отделу пациента и в области тазобедренных суставов. Верхняя часть этого λ-образного трубопровода идет вдоль позвоночника до 1 грудного позвонка и имеет конусообразную форму, диаметр которой уменьшается в направлении от крестца до 1-го грудного позвонка. Нижние части λ-образного трубопровода идут вдоль задней поверхности нижних конечностей до голеностопных суставов. Нижние 2 модуля могут быть выполнены из разнообъемных трубопроводов 12 и иметь вид сапожек 13. Боковые плечелоктевые 2 модуля выполнены из разнообъемных трубопроводов 14, соединенных с запястными трубопроводами 15. В области кистей запястный модуль имеет вид перчаток с прорезями на ладонной поверхности. Верхний модуль выполнен из несомкнутого кольцеобразного трубопровода 16, соединенного при помощи штуцера 9 со средним модулем, и крепится на голове пациента.

Каждый модуль может работать отдельно в зависимости от поставленной задачи. Костюм и модули изготавливаются по нескольким стандартным размерам (детским и взрослым).

Костюм изготовлен из современных эластичных материалов, например, из латекса и силикона, не отличается по форме, визуально и при пальпации, от тела пациента с сохранением своих функциональных возможностей, то есть коэффициенты упругости и эластичности костюма совпадают с коэффициентами упругости и эластичности кожи пациента и не травмируют ее и не вызывают неприятных ощущений у пациента.

Костюм 1 крепится к наружной поверхности конечностей или телу пациента при помощи фиксирующих элементов 5 широкой частью проксимальнее, а узкой частью - дистальнее осей вращения в суставах. При спастических формах параличей и гипертонусе мышц-сгибателей упругие тяги 4 не используют. При тетраплегиях, параплегиях и вялых формах параличей упругие тяги 4 натягивают так, чтобы вызвать сгибание тела и (или) конечностей вокруг поперечной оси в суставах под углом и фиксируют при помощи зажимов-регуляторов 6 это положение. Через шланг 7 большую часть внутреннего объема трубопровода заполняют жидкостью (Ж) таким образом, чтобы сила тяжести жидкости, противодействуя силе упругости тяг, вызвала разгибание согнутой вокруг поперечной оси конечности при ее горизонтальном или вертикальном положении относительно поверхности земли. Оставшуюся часть трубопровода заполняют воздухом или инертным газом или жидкостью с низким показателем плотности под давлением 50-90 мм рт.ст. для создания необходимой упругости контура трубопровода.

Жидкость с более высокой плотностью внутри контура трубопровода при любых его положениях будет перемещаться в нижние отделы трубопровода и соответственно смещать центр тяжести относительно оси вращения в суставах. Силы действия упругих тяг устройства действуют постоянно и стремятся согнуть конечности и тело вокруг поперечных осей суставов, моделируя действие мышц-сгибателей, а силы тяжести и давления свободно перемещающейся жидкости в трубопроводе устройства противодействует им, моделируя попеременную работу разгибателей. Несмотря на то что действуют разноименные силы, суть их действия сводится к изменению разнонаправленных сил упругости в системе "костюм - человек".

Врач или пациент своими воздействиями на устройство вызывает в трубопроводе 2 устройства колебания жидкости, нарушает установившееся равновесие между сопряженными силами упругости F_у, силами давления жидкости и газа Р_жг и силой тяжести F_Т = mg. Преобладание вращающего момента сил упругости тяг F_у>Р_жг+F_Т вызовет сгибание конечностей и (или) тела, а преобладание вращающего момента сил давления жидкости и газа Р_жг, силы тяжести (F_Т) над силами упругости F_у<Р_жг+F_Т приведет к разгибанию конечностей и (или) тела. Этим объясняется эффект моделирования сгибаний или разгибаний конечностей и тела при изменении их положений относительно горизонтальной поверхности.

Передние и задние части трубопровода от голеностопного сустава опускаются вниз. Задние части, раздваиваясь сразу ниже сустава, огибают стопы по внешней и внутренней поверхности и переходят на подошвенные части трубопровода, по контурам и по размерам совпадающие с подошвенной поверхностью пациента. По передней поверхности ниже голеностопных суставов трубопровод раздваивается и переходит на тыл стоп, доходит до суставов, проксимальных фаланг пальцев стоп, и направляется вниз, огибает стопы с внешней и внутренней стороны и соединяется с подошвенной частью трубопровода. Передняя и задняя части трубопровода соединяются между собой выше голеностопного сустава поперечными частями трубопровода.

На уровне 1 грудного позвонка слева и справа отходят ответвления трубопровода, которые доходят до плечевых суставов в проекции акромиально-ключичных сочленений, где соединяются с поперечной частью трубопровода, огибающей плечевой сустав. От места соединения с поперечной частью трубопровод по проекциям ключиц справа и слева доходит до грудинно-ключичных сочленений. Здесь он разворачивается и в виде двух параллельных стоек опускается вниз вдоль грудины по проекциям грудино-реберных сочленений слева и справа до проекции дуг 12 ребер, где совершает разворот и по проекции дуг ребер уходит назад, и на уровне 12 грудного позвонка соединяется с верхней частью λ-образного трубопровода.

Продольные части трубопровода проходят по передней и задней поверхности верхних конечностей от лучезапястных суставов до плечевых суставов. Выше и ниже локтевых суставов, в области плечевых суставов и ниже лучезапястных суставов передние и задние части трубопровода соединены поперечными частями.

В области кистей модуль выполнен в виде перчаток, проходит вдоль пальцев по межпальцевым промежуткам, а ладони по боковым сторонам, повторяя их контуры, поднимается выше лучезапястных суставов и поперечными частями соединяется с передними и задними частями трубопровода верхних конечностей. В области лучезапястного сустава трубопровод модуля огибает сустав в виде несмыкающегося кольца со слепыми концами. В области суставов пальцев продольные части трубопровода соединены поперечными частями, выполненными в виде несмыкающихся колец и располагающимися выше и ниже суставов пальцев. В области ногтевых фаланг пальцев модуль выполнен в виде колпачков, надеваемых на концевые фаланги, или крепится к ногтевым пластинкам при помощи клеевой основы. В области суставов, соединяющих основные фаланги 2-5 пальцев с ладонью, и от основания 1 пальца поперечные части трубопровода модуля проходят по тылу ладони и соединяют все пальцевые части трубопровода между собой и с боковыми частями ладонной поверхности модуля.

По задней поверхности шеи трубопровод идет вдоль позвоночника от 1 грудного позвонка до проекции бугорка затылочной кости, где расходится на две части и, проходя чуть выше ушных отверстий, огибает череп слева и справа, переходит на лицевой череп в области лобной кости и заканчивается слепыми концами, соединяемыми эластичной тягой с зажимом-регулятором. В области проекции сосцевидных отростков имеются также ответвления трубопровода, которые идут косо вниз над грудинно-ключичными сосцевидными мышцами и соединяются с передней грудной частью трубопровода в области грудинно-ключичных сочленений.

Незамкнутость кольцеобразной формы поперечных частей обеспечивает сохранение внутреннего диаметра кольцеобразной формы поперечной части трубопровода при повышении давления в трубопроводе, так как при повышении давления незамкнутое кольцо будет стремиться к распрямлению.

Подготовка устройства к работе.

Костюм крепится к телу лежащего на спине пациента зажимами-регуляторами таким образом, чтобы между поверхностью тела пациента и костюмом оставался небольшой зазор.

Упругими тягами регулируют углы между голенями и бедрами, между голенями и стопами, плечами и туловищем, бедрами и тазовыми костями, тазом и поясничным отделом позвоночника. При регулировке углов соблюдают следующие требования: продольные оси бедер и стоп, голеней и верхней части λ-образной шины должны быть параллельны между собой. Продольные оси плечей должны быть параллельны между собой, а продольная ось плечей с продольной осью грудного отдела позвоночника должна составлять угол от 70 до 90^o.

После заполнения трубопроводов костюма носителем - жидкими средами с разными плотностями - устойчивость системы "костюм - человек" обеспечивается тем, что силы упругости устройства, сгибающие и вращающие конечности и тело вокруг поперечных осей, уравновешиваются противодействующими им силами давления столбов жидкости, которая под действием силы тяжести заполняет наиболее низкие участки трубопровода и блокирует вращение вокруг осей суставов.

Силы упругости и силы давления в контуре устройства сопряжены и противодействуют вращающему моменту силы тяжести в любом из указанных положений системы.

Момент инерции в системе "костюм - человек" при колебаниях гасится противодействием перетекающей жидкости в контуре трубопровода устройства.

А. При смещении центра тяжести ближе к земле вдоль вертикальной оси системы "костюм - человек" увеличивается расстояние между ним и метацентром системы, расположенным на этой же оси (БСЭ. 1974 г., т. 16, с.424).

Б. Метацентром системы является точка пересечения векторов упругих сил и сил давления в контуре системы, которые противодействуют вращательному моменту силы тяжести (БСЭ. 1974 г., т.16, с.424).

В. Центр тяжести при малых колебаниях системы не выходит за площадь ее опоры, а стремится вернуться в исходное положение (БСЭ. 1974 г., т.16, с. 424).

Площадью опоры системы в любом из указанных положений является проекция площади сечения, проведенная через центр тяжести системы параллельно поверхности, на которой располагается система.

Устойчивость системы "костюм - человек" в положении "стоя на поверхности" обеспечивается перемещением более плотной жидкости в контуре трубопровода к ножному концу и соответствующим смещением центра тяжести системы ниже оси вращения в поясничном отделе системы "костюм - человек",
Сила давления столба жидкости в контуре трубопровода блокирует вращение конечностей в коленных и тазобедренных суставах.

В положении "стоя на поверхности" пациент осуществляет давление своей массой на подошвенную часть трубопровода устройства, и выдавливает из нее жидкость, которая, перемещаясь вверх по эластичным трубопроводам, частично изменяя их объем, усиливает упругие силы устройства, противодействующие вращательному моменту силы тяжести. А упругие тяги в области голеностопных суставов противодействуют наклону системы вперед.

Одновременно при колебаниях системы вдоль сагитальной оси по направлению вперед столб жидкости, располагающийся в трубопроводе устройства по передней поверхности, давит на тыл стоп и вместе с силами упругости противодействует вращательному моменту силы тяжести.

Устойчивость системы в положении "стоя на поверхности" обеспечивается также тем, что во фронтальной проекции нижние части опоры трубопровода с конечностями пациента расположены на ширине плеч, при этом стопы пациента развернуты кнаружи в соответствии с конструктивными особенностями устройства.

В боковой проекции углы между продольными осями бедер и голеней, бедер и поясничного отдела, поясничного и грудного отдела позвоночника открыты в противоположные стороны, непостоянны и при колебаниях системы изменяются в пределах от 170 до 180^o, но не достигают 180^o. Углы между продольными осями стоп и голеней изменяются в пределах от 80 до 90^o, но не достигают 90^o. Такое ограничение изменений углов увеличивает упругость системы в положении "стоя на поверхности".

Эти особенности геометрии формы и равновесие сил приводят к тому, что при малых колебательных движениях относительно вертикальной, сагитальной и поперечных осей центр тяжести не выходит за площадь опоры системы "костюм - пациент" в положении "стоя на поверхности", что и обеспечивает ее устойчивость.

Примеры изменения положений пациента:
1. Переворот со спины на бок. Сгибая конечность пациента в коленном суставе и одновременно вращая ее в сторону поворота, добиваются перемещения жидкости внутри контура трубопровода. В области таза жидкость, выдавливаемая массой тела пациента из нижних отделов контура, поднимется вверх, центр тяжести в этой области сместится выше продольной оси вращения таза. Появляется вращательный момент сил вокруг продольной оси, который заставляет систему перейти в промежуточное положение "лежа на боку". В таком положении вращательный момент сил, заставляющий систему вращаться вокруг продольной оси, уравновешивается упором согнутой конечности пациента в поверхность, на которой лежит пациент.

2. Переворот на живот. Верхние и нижние конечности вытягивают вдоль продольной оси тела и придерживают их в таком положении, а перемещающаяся жидкость формирует вращающий момент сил и довершает поворот системы "костюм - пациент" на живот.

3. Установка "на четвереньки". Приподнимая таз пациента, находящегося в положении "на животе", добиваются перераспределения жидкости к головному и ножному концу. Силы упругости при этом начинают сгибать нижние конечности в тазобедренных и коленных суставах, а верхние конечности в плечевых и локтевых суставах. Перераспределение жидкости в нижние отделы приводит к нарастанию сил упругости, вектор которых направлен вверх и к центру системы. Центр масс при этом расположен в пределах площади опоры, между 4 конечностями. Пациент переходит в устойчивое положение: "на четвереньках".

Поэтапный подъем пациента, лежащего на спине. Приподнимая головной конец системы или осуществляя давление на подошвы стоп, пациент или врач вызывает колебательные движения в системе и нарушает неустойчивое равновесие системы в положении "лежа на поверхности", при этом жидкость внутри устройства под действием силы тяжести перемещается к ножному концу. Под действием упругих сил системы "костюм - пациент" происходит сгибание частей системы вокруг оси тазобедренных суставов по направлению вперед, а по осям коленных и голеностопных суставов по направлению назад. Таким образом, происходит пассивное сгибание конечностей пациента в области коленных и тазобедренных суставов и разгибание конечностей в голеностопных суставах. Надавливая на систему в области коленных суставов сверху, частично распрямляют конечности, что вызывает дополнительное перераспределение жидкости в системе "костюм - пациент" к ножному концу и возникновение момента сил, вращающих тело пациента вокруг оси тазобедренных суставов. Силы упругости и момент сил вращения в системе сгибают систему вместе с туловищем пациента вокруг поперечных осей поясничного отдела и тазобедренных суставов, обеспечивая подъем верхней части устройства вместе с туловищем пациента над поверхностью и переводя систему из положения "лежа на спине" в положение "сидя на поверхности".

Затем пациент сам или с помощью врача свешивает голени и стопы ног с кровати таким образом, чтобы передние концы стоп коснулись пола. Наклоняя туловище вперед, пациент самостоятельно или с помощью врача осуществляет переход системы "костюм - пациент" в положение "стоя на поверхности".

Поступательные колебательные движения системы "костюм - человек" по направлению вперед осуществляются циклами, состоящими из 4-х тактов, и происходит за счет внешнего импульса сил, формируемого врачом или пациентом и вызывающего колебания жидкости внутри контура устройства. В этот момент происходит перенос центра тяжести системы на одну из опор системы с последующим предварительным пассивным отталкиванием этой опоры от поверхности земли, происходящим за счет упругих свойств системы в целом и упругих свойств трубопровода в области стопы этой опоры.

Колебания жидкости приводят к изменению сил упругости и смещению центра тяжести в устройстве выше оси вращения тазобедренных суставов, уменьшению расстояния между метацентром и центром тяжести системы.

Центр тяжести системы осуществляет колебания относительно вектора движения в вертикальной и поперечной плоскости, кратковременно выходит за площадь опоры по направлению движения системы вперед, осуществляя поступательное вращательное движение. Все точки системы также осуществляют колебательные поступательные движения относительно вектора передвижения.

1 такт характеризуется тем, что пациент или врач осуществляет колебания системы "костюм - человек" во фронтальной плоскости из стороны в сторону и добивается кратковременного переноса центра тяжести системы на одну из ее опор - стоп. За счет упругих свойств системы в целом и упругих свойств опоры происходит отталкивание этой опоры от поверхности и перенос центра тяжести на другую опору. Одновременно на эту сторону перемещается жидкость в контуре устройства. Увеличивается высота столба жидкости с этой стороны и центр тяжести перемещается выше оси тазобедренных суставов, уменьшая расстояние с метацентром. Столб жидкости увеличивает упругость опоры и вызывает сжатие воздуха в верхней части устройства. Силы упругости и сила давления сжатого воздуха изменяют угол между этой опорой и верхней частью системы во фронтальной плоскости, который стремится к 180^o. Происходит вращение системы вокруг сагитальной оси. Центр тяжести перемещается в эту же сторону и вверх в соответствии с направлением движения жидкости по контурам трубопровода, но при этом не выходит за площадь опоры. Формируется импульс сил в замкнутом контуре системы (1 такт).

2 такт. На стороне, где произошло уменьшение массы жидкости, силы упругости, сгибающие конечность, преодолевают уравновешивающие их силы тяжести и начинают сгибать конечность по осям тазобедренных и коленных суставов, отрывая ногу пациента от поверхности, на которой он стоит. Одновременно начинает сгибаться верхняя часть системы вперед и в сторону перемещаемой конечности. Суммарный вектор сил упругости направлен вперед и в сторону, противоположную той, на которую произошло смещение центра тяжести. Система начинает наклоняться и падать в сторону направления вектора импульса сил, а сгибающаяся опора передвигается по направлению вперед и в сторону. Центр тяжести кратковременно выходит за площадь опоры по направлению движения системы. Вращение системы происходит вокруг продольной оси.

3 такт характеризуется тем, что жидкость в контуре устройства под действием упругих сил и силы возросшего давления сжатого воздуха в верхней стойке устройства из опоры, с которой начато движение, перемещается в согнувшуюся и переместившуюся опору (закон сообщающихся сосудов). Возрастающая сила тяжести на этой стороне начинает противодействовать силе упругости, согнувшей опору. Согнувшаяся опора разгибается в тазобедренном и коленном суставах, устанавливается в другой точке поверхности, по которой перемещается система. Перемещаемая жидкость осуществляет смещение центра тяжести на переместившуюся опору. В этой опоре формируется импульс сил, вектор которого направлен вперед и в противоположную сторону. Верхняя часть системы разгибается, угол между ней и перемещенной опорой увеличивается и стремится к 180^o. Одновременно происходит перемещение и сгибание опоры, с которой начато движение, по направлению вперед. Центр тяжести осуществляет движение вокруг сагитальной и поперечной оси. Система начинает осуществлять движение в противоположную сторону вокруг сагитальной оси.

4 такт. Происходит угасание амплитуды колебаний жидкости в контуре, выравнивание сил упругости, силы тяжести, градиентов давления, центр тяжести устройства возвращается в исходное положение. Верхняя часть системы разгибается, углы между верхней и нижними частями системы слева и справа выравниваются.

Система устанавливается в исходном положении, но в другой точке пространства на плоскости передвижения. Восстанавливается исходное расстояние между центром тяжести и метацентром системы, которое было перед началом движения.

Перевод системы из положения "стоя на поверхности" в положение "лежа на поверхности" осуществляется тоже поэтапно.

Сгибая головной конец системы вперед и одновременно производя колебательные движения вдоль вертикальной оси вперед - назад, пациент или врач добивается сгибания системы в области коленных и тазобедренных суставов. При этом таз пациента отклоняется назад и осуществляется кратковременный перевод системы из положения "стоя" в положение "сидя" и обратно, моделируя периодические приседания.

Если в момент приседания пациент сядет на кровать и оторвет стопы от поверхности, на которой стоял, то он останется в этом равновесном положении "сидя на поверхности".

Из положения "сидя на поверхности" пациент, осуществив колебания из стороны в сторону, может лечь боком на кровать, при этом перемещающаяся жидкость и перераспределение упругих сил создают вращательный момент сил вокруг сагитальной оси в поясничном отделе. Верхняя часть системы уложится боком на кровать, а ножной конец системы поднимется на уровень кровати, одновременно осуществив сгибание в тазобедренных и коленных суставах. После укладки на кровати в системе за счет перетекающей жидкости в устройстве создается вращательный момент сил вокруг продольной оси системы, что облегчает поворот пациента на спину и одновременную укладку ножного конца системы на кровать.

Любые движения пациента приводят к перераспределению сил в устройстве, возникновению различных направленных движений в системе "устройство - человек", обеспечивая пассивную и активную нагрузку на различные группы мышц, что позволяет использовать устройство как тренажер не только на земле, но и в воде.

Источники информации
1. Заявка Франции 2618325, МКИ А 61 F 5/02, публ. 1989 г.

2. Большая Советская Энциклопедия БСЭ, т. 16, с.424, 1974 г.

3. Заявка RU 2000117786, МКИ А 61 Н 1/02, 2000 г. - прототип.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для реабилитации больных с различными формами параличей, в том числе и с тетраплегией. Способ создания устойчивого положения тела и конечностей пациента включает в себя крепление к пациенту костюма при помощи фиксирующих элементов и заполнение от 1/2 до 4/5 своего внутреннего объема костюма жидкой средой с большим показателем плотности, а заполнение оставшегося объема обеспечивают жидкой или газообразной средой с меньшими показателями плотности, под общим давлением в костюме от 50 до 90 мм рт.ст., обеспечивая таким образом создание упругой системы "костюм - человек". Основные положения - "сидя, стоя, стоя на четвереньках, лежа" - задаются пациентом или врачом путем раскачивания системы "костюм - человек" до перехода в следующее положение и воссоздания самопроизвольного равновесия разнонаправленных упругих сил системы, приводящего к фиксированию устойчивого нового положения пациента. Устройство содержит костюм в виде эластичного трубопровода, установленного в чехол с упругими тягами. Костюм крепится к пациенту фиксирующими элементами с зажимами-регуляторами и соединен с компрессором. Трубопровод выполнен конусообразным с переменным внутренним сечением, уменьшающимся к дистальным отделам конечностей и головному концу. Технический результат заключается в обеспечении возможности больным изменять положение тела и конечностей в пространстве с сохранением устойчивости. 2 с.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ создания устойчивого положения тела и конечностей пациента, включающий крепление к пациенту костюма при помощи фиксирующих элементов и изменение положения тела и конечностей в пространстве, нагнетание в костюм воздуха под давлением, отличающийся тем, что после крепления костюма к пациенту внутренний объем костюма заполняют жидкими средами с различной плотностью от 1/2 до 4/5 своего объема, причем больший объем заполняют жидкостью с большим показателем плотности, а меньший объем заполняют жидкостью с меньшим показателем плотности, при этом оставшийся объем заполняют воздухом или инертным газом под давлением 50-90 мм рт.ст., обеспечивая создание упругой системы "костюм - человек", затем задают основные положения: "лежа, сидя, стоя, стоя на четвереньках" путем раскачивания системы "костюм - человек" до перехода в следующее положение и обеспечивания самопроизвольного равновесия разнонаправленных сил упругости системы, приводящего к фиксированию устойчивого нового положения пациента. 2. Устройство для создания устойчивого положения тела и конечностей пациента, содержащее костюм, выполненный в виде эластичного трубопровода, установленного в чехол-корд с упругими тягами, крепящегося к пациенту фиксирующими элементами с зажимами-регуляторами и соединенного через шланги с компрессором, отличающееся тем, что трубопровод выполнен конусообразным с переменным внутренним сечением, уменьшающимся к дистальным отделам конечностей и головному концу, из соединенных между собой при помощи дополнительных штуцеров модулей: среднего, который выполнен в виде -образного трубопровода, двух нижних голеностопных модулей, одного верхнего модуля для головы пациента, и двух боковых модулей для верхних конечностей пациента.