Интерактивный тренажер для реабилитации двигательной функции руки после неврологического поражения Российский патент 2024 года по МПК A61H1/00 A61B5/11 

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и медицинской реабилитации и может быть использовано для реабилитации пациентов с нарушениями двигательной функции руки (парезами центральными и периферическими) при последствиях таких заболеваний как инсульт, черепно-мозговая травма, спинномозговая травма, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и прочих заболеваниях, вызывающих поражения моторных структур нервной системы.

В России заболеваемость инсультом 2-3 на 1000 населения, из них 70% имеют нарушение функции верхней конечности [Мачинский П.А., Плотникова Н,.А., Улъянкин В.Е., Рыбаков А.Г., Макеев Д.А. Сравнительная характеристика показателей заболеваемости ишемическим и геморрагическим инсультом в России // Известия вузов. Поволжский регион. Медицинские науки. 2019. №2 (50). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnaya-harakteristika-pokazateley-zabolevaemosti-ishemicheskim-i-gemorragicheskim-insultom-v-rossii (дата обращения: 30.03.2023; Калинина С.Я., Семенова Т.Н., Григорьева В.Н. Нарушение функции руки в клинической картине инсульта // ПМ. 2017. №1 (102). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/narushenie-funktsii-ruki-v-klinicheskoy-kartine-insulta (дата обращения: 30.03.2023].

Черепно-мозговой травмой в России заболевают 600 тыс. человек в год, из них у 18% наблюдается нарушение функции руки [Акулов М.А., Хатъкова С.Е., Мокиенко О.А., Орлова О.Р., Усачев Д.Ю., Захаров В.О., Орлова А.С., Томский А.А. Эффективность ботулинотерапии в лечении спастичности верхней конечности у пациентов с черепно-мозговой травмой. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016; 116(8): 30-35.].

В России болезнь Паркинсона встречается 19-51 случаев на 1000 населения, точный % вовлечения верхней конечности неизвестен [Раздорская В.В., Воскресенская О.Н., Юдина Г.К. Болезнь Паркинсона в России: распространенность и заболеваемость // Саратовский научно-медицинский журнал. 2016. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bolezn-parkinsona-v-rossii-rasprostranennost-i-zabolevaemost].

Согласно современным теориям моторного контроля и сетевой теории строения головного мозга, возможность совершать движения зависит от того, насколько хорошо функционирует сеть нейронов головного мозга, отвечающих за тот или иной моторный навык. Чем она толще, чем больше в ней задействовано нейронов и синапсов, тем лучше движение. При нейропоражении моторная цепочка нейронов разрушается полностью или частично (становится тоньше, нейронов меньше) [Guggisberg AG, Koch PJ, Hummel FC, Buetefisch CM. Brain networks and their relevance for stroke rehabilitation. Clin Neurophysiol. 2019 Jul; 130(7): 1098-1124. doi: 10.1016/j.clinph.2019.04.004. Epub 2019 Apr 15. PMD: 31082786; PMCID: PMC6603430.]. Для успешного восстановления моторного навыка в руке после неврологического поражения недостаточно просто накачать нужную мышцу, а нужно нарастить в головном мозге функциональную связь нейронов, отвечающих за движения в руке, увеличить количество задействованных нейронов в этой области и число синапсов, связывающих их между собой [Boccuni L, Marinelli L, Trompetto С, Pascual-Leone A, Time to reconcile research findings and clinical practice on upper limb neurorehabilitation. Front Neurol. 2022 Jul 19; 13: 939748. doi: 10.3389/fheur.2022.939748. PMID: 35928130; PMCID: PMC9343948.]. Исследования показали существование законов, в соответствии с которыми происходят восстановления нейронных сетей и связей между нейронами в головном мозге. Эти законы получили название «принципы нейропластичности», а сама способность головного мозга изменяться под действие опыта, окружающей среды или болезни - нейропластичность. Соблюдение принципов нейропластичности и принципов моторного обучения во время тренировок при нейрореабилитации помогает создать условия для более быстрого, простого для пациента и полного восстановления неврологических функций [Levin MF, Demers М. Motor learning in neurological rehabilitation. Disabil Rehabil. 2021 Dec; 43(24): 3445-3453. doi: 10.1080/09638288.2020.1752317. Epub 2020 Apr 22. PMID: 32320305.].

За последние пять лет происходит интенсивное исследование принципов нейропластичности. Ранее существовавший список из 6 принципов, пополнился новыми принципами, и скорее всего этот список будет расширяться со временем.

Выделяют следующие принципы нейропластичности [Maier М, Ballester BR, Verschure PFMJ. Principles of Neurorehabilitation After Stroke Based on Motor Learning and Brain Plasticity Mechanisms. Front Syst Neurosci. 2019 Dec 17; 13: 74. doi: 10.3389/fhsys.2019.00074. PMID: 31920570; PMCID: PMC6928101.]:

1. Многократные повторения - чтобы тот или иной моторный навык хорошо выработался, нужно многократно его практиковать, т.е. многократно повторять нужное движение.

2. От простого к сложному - упражнение или задание для пациента должно быть выполнимым, нельзя давать пациенту слишком сложное задание, с которым он не сможет справиться. В то же время, каждый раз следует усложнять упражнение, как только пациент хорошо стал с ним справляться. Всегда поддерживать задания на сложном, но выполнимом уровне. Усложнение упражнений можно обеспечить разными параметрами: давать большую силовую прогрессирующую нагрузку, большую амплитуду, высоту, скорость, аккуратность, продолжительность и т.д.

3. Принцип специфичности (специфичность упражнений для каждой восстанавливаемой зоны мозга). Этот принцип говорит о том, чтобы эффективно восстановить нейронную сеть, отвечающую за тот или иной навык, нужно упражнение, тренирующее именно этот навык. Т.е. для восстановления движения в локте - нужно чтоб во время упражнений пациент двигал локтем; для восстановления щипкового захвата - захватывал щипковым методом; чемоданный захват - хватать чемоданным способом; для восстановления пронации-супинации - пронировал / супинировал предплечье и т.д. Таким образом, упражнение должно быть проблемно ориентированным и задача специфичным (ориентировано на очень конкретную задачу и двигательную проблему в руке).

4. Интервальность тренировок. Исследования показывают, что наиболее эффективными для стимуляции нейропластичности являются тренировки короткими подходами - 45-60 секунд, с последующим коротким отдыхом. Это объясняют тем, что через определенное время нейроны перестают воспринимать предъявляемый во время тренировки стимул (перестают усваивать информацию), наступает их деполяризация и торможение. Короткий отдых между подходами позволяет отдохнуть мотонейронам, и вновь быть готовыми к восприятию информации. При интервальных тренировках лучше усваивается новый двигательный навык.

5. Интенсивность и доза. Сложно измерить дозу тренировок. Обычно ее считают в часах, потраченных на упражнения, чем их больше, тем эффективнее курс реабилитации. Упражнения должны выполняться с максимально возможной для пациента скоростью и интенсивностью для стимуляции нейропластичности (следует обратить внимание, что такой тип выполнения упражнений отличается от реабилитации опорно-двигательной, кардио, легочной, где принципы выполнения упражнений - умеренность нагрузки на интенсивности ниже максимально возможной).

6. Целенаправленное упражнение (кинуть мяч в корзину, поставить книгу на полку) - выполнение конкретных целей, паттернов движений стимулирует процессы формирования сетей движений руки лучше, чем классические упражнения.

7. Разнообразие задач и упражнений. Чем разнообразнее выполняемые рукой задачи и упражнения, тем шире корковые представительства, отвечающие за движения руки, а значит и лучше, точнее, сильнее, быстрее моторные навыки руки.

8. Явная обратная связь (наглядность результата / успеха и способность увидеть ошибку / неправильное действие - возможность увидеть результат движения сразу же после его завершения: донес три кубика и не уронил; получилось перевернуть домино другой стороной; биологическая обратная связь; нейрофитбэк. Обратная связь указывает сразу же об успешности или не успешности действия. Паттерн движений, приведший к ошибочному результату, будет «забыт» головным мозгом, в то время как успешный результат, скорее всего, мозг попытается автоматически запомнить [Loriette С, Ziane С, Ben Hamed S. Neurofeedback for cognitive enhancement and intervention and brain plasticity. Rev Neurol (Paris). 2021 Nov; 177(9): 1133-1144. doi: 10.1016/j.neurol.2021.08.004. Epub 2021 Oct 19. PMID: 34674879.].

9. Неявная обратная связь - отсроченная, графики успехов, видео сравнивающие результаты за несколько дней, повышают мотивацию пациента и способствуют лучшему усвоению двигательного навыка [Loriette С, Ziane С, Ben Hamed S. Neurofeedback for cognitive enhancement and intervention and brain plasticity. Rev Neurol (Paris). 2021 Nov; 177(9): 1133-1144. doi: 10.1016/j.neurol.2021.08.004. Epub 2021 Oct 19. PMID: 34674879.].

10. Мотивация, игра, вознаграждение - способствует лучшему усвоению навыка по сравнению с классическими упражнениями [Ali A S, Arumugam A, Gururaj S, Kumaran D S. Effects of game-based rehabilitation on upper limb function in adults within the first six months following stroke: protocol for a systematic review and meta-analysis. JBI Evid Synth. 2021 Aug; 19(8): 1954-1963. doi: 10.11124/JBIES-20-00349. PMID: 33720108.].

11. Модуляция работы более слабой руки (модуляция выбора) - препятствие действовать не вовлеченной конечностью во время тренировок (фиксация «здоровой» руки, «отправь в отпуск здоровую руку»), помогает нормализовать межполушарные взаимодействия, делает навык автоматическим, способствует торможению конвергентной нейропластичности (ненужной, в здоровом полушарии) [Mattson MP, Leak RK. The hormesis principle of neuroplasticity and neuroprotection. Cell Metab. 2024 Feb 6; 36(2): 315-337. doi: 10.1016/j.cmet.2023.12.022. Epub 2024 Jan 10. PMID: 38211591.].

Исследования показывают, что использование хотя бы 6 принципов нейропластичности во время физической терапии делает ее не просто эффективной, а высокоэффективной.

Практическая медицина должна перестраиваться под научные данные, внедряя их в повседневное использование. Тренажеры для реабилитации руки нужно конструировать так, чтоб они позволяли проводить тренировки с соблюдением современных принципов нейропластичности.

Несоблюдение принципов нейропластичности в медицинских реабилитационных тренажерах делает процесс формирования функциональной сети нейронов, а значит и восстановления навыка, более медленным и менее полным. Создание новых тренажеров для реабилитации функции руки после нейропоражений, работающих по принципам нейропластичности, ускорит восстановление пациентов и увеличит степень восстановления, сделает доступными активные тренировки для пациентов с низкими функциональными возможностями руки.

Известен стол для ручной терапии Manualex M12 - стол для разработки мелкой моторики рук [Бренд Technomex, страна производитель Польша https://medpribor.pro/product/manualex-m12/] Тренажер Manualex М12 предназначен для улучшения мобильности суставов, силы и выносливости мышц после травм и оперативных вмешательств. Имеет 12 отдельных тренажеров (рукояток), расположенных на столе, для тренировки различных групп мышц и отработки отдельных движений: сгибание пальцев; хватка цилиндрических поверхностей; упражнения на противопоставление большого пальца; упражнения «щипцы»; «тяга к себе»; «тяга вверх»; упражнение на сгибание пальцев; упражнение на дорсальное сгибание запястья; упражнение на мультифункциональную хватку (шар); упражнение на выпрямление пальцев; упражнение на пронацию-супинацию предплечья; упражнение на локтевое и лучевое отведение кисти. На каждой рукоятке регулируется сила ее сопротивления от 250 до 2750 г, таким образом создается возможность упрощать или усложнять упражнения по силе тяжести. К недостаткам можно отнести то, что во время тренировки одномоментно совершается движение (а значит и тренируется) только строго в одной отдельной мышце / группе мышц (только разгибание локтя или только сгибание пальцев), в то время как при использовании заявляемого изобретения тренируются паттерны сложных движений, что не просто накачивает какую-то отдельную мышцу, увеличивая ее объем и силу, а восстанавливает сложные двигательные навыки. Manualex M12 соблюдает принцип многократных повторений заявленных движений, но на нем невозможно усложнить упражнение по точности захвата, точности движений, стимулировать скорость выполнения заданий. Во время работы с тренажером пациент хватается за рукоятку и более ее не отпускает до конца упражнения, то есть, нет повторений захватов - не соблюдается принцип специфичности тренировки захвата. В заявляемом изобретении соблюдается принцип специфичности тренировки захвата. Недостатком Manualex M12 является то, что тренировки на нем не соблюдают принцип целенаправленности задачи - нет конкретной цели упражнения (отвести большой палец-привести большой палец - не является целью, на которой мог бы сосредоточить внимание пациент, кроме механики своего тела, что является минусом для нейрореабилитации). Успех выполнения задания измеряется не анатомическим движением, а достижением цели - манипуляция предметом. Принцип разнообразия задач и упражнений в Manualex M12 достигается двенадцатью упражнениями. Использование заявляемого тренажера позволяет разнообразить упражнения каждый день, каждую тренировку, подбирая предметы любой формы, величины, веса (цилиндры, конусы, кубы, шары, домино, карты, надеть на руку цветную перчатку и т.д.). Недостатком Manualex M12 так же является то, что он не содержит интерактивный компонент, не выдает явную обратную связь (нет сигналов о правильности упражнения, баллов, нет игрового момента), нет не явной обратной связи (графика успеха тренировок).

Известен тренажер Fitlight - система беспроводных программируемых датчиков для тренировки скорости и рефлексов [Бренд XMSJ, Китай, https://aliexpress.ru/item/1005004683252839.html?ysclid=lvg9h9xalq546200112&sku_id=12000030087681583]. Состоит из отдельных модулей, содержащих датчики движения и вибрации, которые крепятся на поверхность (стену, стол, пол). Так же на модулях загораются лампочки-подсветка, в тот момент, когда к ним нужно приблизить руку, в последовательности, заданной программой. Датчики реагируют на приближения к ним любого предмета, и удара по ним. Позволяют тренировать крупную моторику. Недостатки данного прибора: реагируют на любой приближающийся к ним предмет, не зависимо от того, нужной стороной приближается он или нет, не позволяет проводить контроль упражнений на пронацию-супинацию, отведения большого пальца руки. В отличие от тренажера Fitlight, заявляемый тренажер содержит датчики цвета, по разному реагирующие на красную или синюю поверхность предмета (руки в перчатке, ладонная сторона которой одного цвета, а тыльная - другого цвета), что расширяет технические возможности аппарата и позволяет контролировать выполнение таких упражнений, как переворот лежащего на поверхности предмета, во время которого выполняется пронация/супинация предплечья, отведение большого пальца, требуется ловкость пальцев руки (перчатки с пальцами различных цветов, которые по заданной программе нужно подносить к датчикам тренажера). Недостатком тренажера Fitlight также является то, что модули системы располагаются на поверхности, выступают над ней, не позволяя двигать предметы над ними по плоской поверхности, что не позволяет проводить тренировку, в процессе которой пациенту необходимо двигать предметы по поверхности (для пациентов с низкими функциональными возможностями руки). В отличие от этого датчики предлагаемого тренажера встроены в столешницу, которая является ровной поверхностью и позволяет двигать предметы по поверхности пациентам даже с низкими функциональными возможностями руки. Недостатком так же является то, что тренировки на тренажере Fitlight не соблюдают принцип специфичности тренировки захвата - датчик среагирует даже на руку без предмета, поднесенную к нему. В отличие от этого, датчики в заявляемом тренажере реагируют на цвет поднесенного предмета и не среагируют, если предмет не был захвачен и не донесен (не реагируют на пустую руку, если она не в цветной перчатке) или предмет был донесен не той стороной. Недостатком тренажера Fitlight так же является отсутствие модуляции работы нужной руки (нет соблюдения принципа стимуляции модуляции выбора). Тренажер Fitlight не контролирует нужной рукой выполнено упражнение или нет, что создает возможность для «мошенничества» пациентом, помощи себе рукой, не подлежащей тренировке. В отличие от этого, разные режимы тренировок в заявляемом тренажере позволяют контролировать манипуляции только одной тренируемой рукой (на нее надевается цветная перчатка).

Известен тренажер - реабилитационный комплекс для функциональной терапии верхних конечностей с расширенной обратной связью ArmeoSpring [Производитель - Hocoma (Швейцария) https://beka.ru/katalog/mekhano-i-robotizirovannaya-terapiya/vosstanovlenie-funktsiy-verkhnikh-konechnostey/armeo-spring/]. Комплекс предназначен для реабилитации двигательных функций верхних конечностей для пациентов с инсультами, травмами головного и спинного мозга и другими неврологическими патологиями верхних конечностей. Эргономичный ортез-экзоскелет с интегрированной системой поддержки веса компенсирует вес верхней конечности, позволяя пациенту даже с небольшими остаточными функциональными возможностями (мышечная сила от 2 баллов по MRC), выполнять тренировочные задачи в режиме 3D симуляции реальных жизненных ситуаций. Экзоскелет крепится на поврежденную руку, позволяя выполнять следующие движения: сгибание / разгибание, отведение / приведение, горизонтальное отведение / приведение, внутренняя / наружная ротация, круговые движения в плечевом суставе; сгибание / разгибание в локтевом суставе; пронация / супинация предплечья; хватательные движения кисти (чувствительный к давлению джойстик улавливает даже небольшое по силе сжатие кисти, облегчая выполнение упражнений для развития хватательной функции кисти). Имеет интерактивный интерфейс, явную и неявную обратную связь, игровой компонент, хорошо повышает мотивацию. Недостатком ArmeoSpring является то, что рука пациента во время тренировки фиксируется к экзоскелету, а ладонь захватывает джойстик, который не отпускает полностью до конца тренировки, имея возможность только на него надавливать с разной силой. Таким образом, не происходит соблюдения принципа специфичности тренировки захвата (во время тренировки нет многократного повторения движения: захватить-отпустить предмет). Так же джойстик имеет цилиндрическую форму, поэтому нет возможности тренировать другие вида захвата: щипковый, чемоданный, ключевой, шарообразный, или их разнообразие ограничено формой и величиной джойстика. Не предусмотрена возможность тренировать отведение большого пальца кисти, разгибание пальцев кисти, и проводить тренировки с пациентами с высокими функциональными возможностями руки - усложнять упражнения по тяжести, сопротивлению. Это возможности предусмотрены в заявляемом тренажере.

Известно устройство для реабилитации, содержащее n датчиков (n натуральное) для фиксации на верхней конечности человека, блок отслеживания, блок управления, вход которого связан по сигналу с блоком отслеживания, а выход выполнен с возможностью подключения к компьютеру, взаимодействующему с блоком визуализации. Блок визуализации выполнен с возможностью отображения на экране монитора компьютера положения и ориентации в пространстве каждого из датчиков. Датчики выполнены с возможностью размещения и фиксации, соответственно, на дистальных фалангах пальцев, на средней части кисти, на предплечье. Каждый датчик является датчиком ориентации и содержит акселерометр, магнитометр и гироскоп. Блок отслеживания выполнен с возможностью регистрации и передачи данных о положении и ориентации в пространстве каждого из датчиков [патент RU 198065 U1, 2020 г.]. Недостатком устройства является размещение датчиков на пациенте; визуализируется сама рука, без удерживаемого в ней объекта, что не дает возможности получить непрямую обратную связь об успехе достижения цели во время тренировки (не предоставляет информацию, донесен объект рукой до цели или нет). Недостатком также является то, что тренировки на данном устройстве предполагают использование виртуальных объектов, что не дает возможность проводить силовые упражнения с прогрессивным увеличением силы тяжести захватываемых предметов.

Известна система реабилитации конечностей RehabKit [разработка компании Evolv, Россия, https://www.medicalexpo.ru/prod/evolv/product-84105-1005903.html], состоящая из встроенной сенсорной 3D-камеры Azure Kinect, для отслеживания положения тела в пространстве и отображения его виртуального аватара на экране компьютера. Недостатком системы является невозможность проведения тренировок на мелкую моторику, пронацию / супинацию, усложнять упражнения по силе тяжести захватываемых предметов (захват предметом во время тренировок не предусмотрен), нет специфичности тренировок захвата.

Известна система реабилитации руки, в которой пациент во время тренировки удерживает рукой джойстик для манипуляции им в виртуальной реальности [Система реабилитации рук CUREO® CUREosity Германия https://www.medicalexpo.ru/prod/cureosity/product-303086-1045473.html]. Недостатком системы является то, что во время тренировок нет многократного повторения захвата (нет движений отпустил-захватил-отпустил-захватил, а пациент постоянно удерживает джойстик) - т.е. нет его специфичной тренировки. Так же нет возможности увеличить / уменьшить силовую нагрузку на мышцы, участвующие в захвате (форма и вес удерживаемого джойстика не меняются).

Известны реабилитационные перчатки с датчиками движения, размещенными на пальцах, передающими информацию на компьютер: ПЕРЧАТКА-ТРЕНАЖЕР «SENSO REHAB» производитель ООО "СенсоМед", Россия https://sensorehab.com/ru; реабилитационная перчатка Аника [производитель Мадин, Россия https://colibri.group/product/аника-реабилитационная-перчатка/?ysclid=lv13erypjw577827б24]. Тренировки в перчатке соблюдают принципы многократных тренировок, специфичности, предоставляют обратную связь, мотивацию, игровую форму. Недостатком перчаток является необходимость подбора нужного размера и нужной стороны перчатки (иметь полный размерный ряд левых и правых перчаток), размещение перчатки на пациенте, упражнения не предусматривают манипуляцию реальными объектами, что не дает возможность проводить силовые упражнения с прогрессивным увеличением силы тяжести захватываемых предметов, контролировать точность захвата, нет тактильной обратной связи. Заявляемый тренажер позволяет проводить тренировки захвата предметов, формирует паттерны сложных движений, а не отдельные движения, с постепенным увеличением их силы тяжести, точности, предусматривает предоставление тактильной обратной связи, что эффективнее восстанавливает навык захвата предметов.

Известен стол для реабилитации рук Эрго Плюс [производитель Интегро https://integro.site/tovar/stol-dlya-terapii-ruk-ehrgo-plyus/?ysclid=lv15fsycgc781687588] и реабилитационный стол для эрготерапии [производитель Reatech https://kalina-sm.ru/catalog/reabilitacionnyi-kompleks-dlja-jergoterapii/?ysclid=lv164zg0v1225553524]. Представляют собой столы, на горизонтальной поверхности которых размещены предметы для захвата и манипуляций: колышки и лунки для них, цилиндры различной величины, бусины, замки, гайки для раскручивания. Недостатками данных столов являются отсутствие возможности изменения высоты расположения предметов, интерактивного компонента, неявной обратной связи, нет контроля скорости выполняемых упражнений, игрового компонента, повышающего мотивацию.

Наиболее близким аналогом изобретения является стол для тренировок для реабилитации руки [производство компании TOPMED Physio Rehab Со, Китай; Режим доступа: https://www.czrehab.com/ru/product/medical-hand-exercise-rehabilitation-table/. Дата доступа: 08.05.2024], представляющий собой стол с расположенными на поверхности столешницы цветными кнопками, загорающимися в случайном порядке, оснащенный дисплеем, на котором показывается скорость выполнения заданий. Задача пациента во время тренировки нажимать на загоревшуюся кнопку (тренажер содержит датчики давления). Поверхность стола может быть повернута под углом, переходя из горизонтального положения в вертикальное. Устройство позволяет контролировать тренировку упражнений в плече, локте и навык нажимания на кнопки. Недостатком прототипа является ограниченное число упражнений, выполняемых на тренажере (не соблюдается принцип разнообразия): нет возможности тренировать пронацию / супинацию, отведение / приведение большого пальца, разгибание пальцев, невозможно тренировать способность захватывать предметы (т.е. не соблюдается принцип специфичности). Недостатками прототипа также являются невозможность изменять расстояние между кнопками, что не дает возможности усложнять или упрощать упражнение по амплитуде движений, отсутствие неявной обратной связи (графики успехов во время тренировок).

Предлагаемый тренажер позволяет размещать предметы на поверхности стола, тренировать их захват, перемещение и отпускание (соблюдение принципа специфичности тренировки захвата), тренировать пронацию / супинацию, и контролировать модуляцию выбора действовать нужной рукой. Тренажер имеет две панели, расстояние между которыми можно увеличивать или уменьшать, что дает возможность усложнять / упрощать упражнение по амплитуде движений, по силе тяжести предмета, по точности выполнения движений. Наш тренажер имеет возможность предоставлять пациенту явную и неявную обратную связь от упражнений.

Задачей изобретения является разработка тренажера, обеспечивающего выполнение реабилитационных упражнений с соблюдением 11 принципов нейропластичности, что сделает тренировки более простыми для пациента и более эффективными.

Технический результат при использовании изобретения - расширение технических возможностей устройства за счет возможности размещения предметов на поверхности стола, тренировки их захвата, перемещения и отпускания (соблюдение принципа специфичности тренировки захвата), возможности тренировать пронацию / супинацию, контролировать модуляцию выбора действовать нужной рукой, возможности усложнять / упрощать упражнение по амплитуде движений в высоту за счет перемещения уровня подвижной панели и глубину за счет перемещения подвижной панели назад и вперед, по силе тяжести предмета, точности выполнения движений, возможности получать пациентом явную и неявную обратную связь от упражнений, сокращение срока восстановительного периода за счет стимуляции процесса функциональной корково-подкорковой реорганизации моторной коры тренировками, соблюдающими принципы нейропластичности.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими фигурами: на фиг. 1 изображен общий вид тренажера в исходной форме (до изменения положения панелей), где: 1 - первая панель размером (длина х ширина х толщина) 80 х 40x5 см; 2 - вторая панель 80 х 20х5 см; 3 - бортики высотой 5 см по левому, правому и заднему краях второй панели для предотвращения скатывания устанавливаемых на нее предметов; 4 -крепление для возможности перемещения второй панели по вертикали вверх до 60 см вверх с шагом в 1 см, с возможностью фиксации на любом шаге / уровне; 5 - крепление для перемещения второй панели по горизонтали - вперед на 18 см и назад на 18 см с шагом в 1 см с возможностью фиксации на любом шаге / уровне; 6 - датчики цвета, встроенные внутрь панели; 7 - отверстия / окна над датчиками цвета, обеспечивающие доступ света к датчику, отраженного от предмета, помещенного на панель. 8 - светодиодная лента-подсветка на панели вокруг каждого датчика; 9 - компьютер; 10 - стойка, на которой размещены 11 - ножки стола, имеющие 12 - механизм регулировки высоты, 13 - колесики; 14 - выдвижной ящик под панелью 1 для хранения предметов. На фиг. 2 - тренажер в работе, где: 15 - предметы для захвата, одна сторона которых красная, другая синяя, 8 - светодиодная подсветка поля, светящаяся синим цветом, на которую нужно поставить предмет синей стороной к поверхности панели; 8 - светодиодная подсветка поля, светящаяся красным цветом, на которую нужно поставить предмет красной стороной к поверхности панели; 16 - отображение на экране компьютера тайминга и обратной связи в ходе выполнения упражнений.

Предлагаемый интерактивный тренажер для реабилитации двигательной функции руки после неврологического поражения содержит стол, столешница которого выполнена в виде двух прямоугольных панелей с гладкой поверхностью. Одна из панелей выполнена размером 80х40х 5 см, вторая размером 80х20х5 см выполнена с возможностью перемещения относительно первой в вертикальной плоскости на расстояние до 60 см с шагом в 1 см и фиксации на любом уровне, а также в горизонтальной плоскости вперед и назад на расстояние до 18 см. Подвижная панель имеет бортик высотой 5 см по боковому краю и торцевые бортики с дугообразным верхним краем при полном уменьшении его высоты от верхнего края бортика по боковому краю подвижной панели к противоположному боковому краю этой панели для предотвращения скатывания устанавливаемых на нее предметов. Интерактивные панели крепятся к держателям-ножкам стола. Ножки размещены на стойке, снабжены механизмом регулировки высоты и колесиками, что позволяет пользоваться тренажером сидя, стоя, а также лежа в функциональной кровати. Внутри панелей встроены датчики цвета, соединенные микроконтроллером для каждого датчика. Внутри неподвижной панели их 16 штук, расположенных в два ряда параллельно переднему краю панели, внутри подвижной 8 штук, расположенных в один ряд параллельно переднему краю панели. Над датчиками в панелях выполнены отверстия (окна), пропускающие свет таким образом, что датчик цвета улавливает цвет предмета, расположенного на поверхности панели непосредственно над ним. Вокруг каждого датчика цвета в панель встроена отдельная светодиодная лента-подсветка в виде квадрата таким образом, что панель сохраняет ровную поверхность. Микроконтроллеры и светодиодные ленты соединены с компьютером (фиг. 1). Каждый из датчиков представляет собой микрочип с микросхемой, преобразующей интенсивность цветового спектра в сигнал различной частоты, обратно пропорциональной частоте выходного сигнала. Датчики могут быть выполнены, например, на основе микросхемы Tcs3200 датчика определения цвета производитель Kuongshun Electronic Limited, Китай [https://ru.made-in-china.com/co_kuongshun/product_Color-Sensor-Tcs230-Tcs3200-Color-Recognition-Sensor-Detector-Module-DC-3-5V_rhnguisvg.html?ysclid=lvfirc54ah816081148], позволяющей распознавать красный, синий, зеленый спектры цвета предмета на расстоянии 1 см при любом освещении. Датчики цвета и светодиодные ленты соединены с микроконтроллерами и далее с компьютером, управляющим работой устройства через встроенную программу. Стол может иметь выдвижной ящик под панелью для хранения предметов. Устройство работает от бытовой электрической сети питания.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Тренажер-стол для реабилитации двигательной функции руки после неврологического поражения включается путем подключения к сети питания, затем включается компьютер, на нем запускают приложение для тренажера, которое контролирует работу тренажера, включает / выключает подсветку нужных полей, звуковые сигналы, считает количество случаев срабатывания датчиков, выводит результаты на экран. Пациент садится на стуле за столом-тренажером, стоит возле него или находится в кровати, к которой придвинуто устройство. В зависимости от выбранного режима тренировок на первой панели устройства или рядом с ним располагают необходимые предметы для манипуляции в исходном положении.

В качестве примера предметов, которые могут быть использованы для тренировок можно привести следующие в количестве от 2-ух до 24 штук:

1. Кубы деревянные размером 3x3x3 см с одной красной и одной синей сторонами.

2. Кубы деревянные размером 10x10x10 см с одной красной и одной синей сторонами.

3. Цилиндры полые 7 см в диаметре и 20 см высотой, с красным основанием и синим верхом - крышкой и возможностью заполнения их песком (для возможности изменения веса от 250 до 2500 г).

4. Шашки деревянные с красной и синей сторонами, диаметром 6 см, высотой 6 см.

5. Домино 7x3x1 см с красной и синей сторонами.

6. Карты картонные 9x6x0,05 см с красной и синей сторонами.

7. Тканевые салфетки тонкие, одна сторона которых красная, изнаночная - синяя - размер 17x17 см.

8. Тканевые салфетки толстые (из фланелевой ткани) одна сторона которых красная, изнаночная - синяя размер 10x10 см.

9. Перчатка тканевая, тыльная сторона красного цвета, ладонная сторона синего цвета (или наоборот).

10. Напальчники тканевые красного и синего цвета

и другие предметы со сторонами красного и/или синего цвета.

Предметы для манипуляций имеют красную и синюю стороны, например, деревянные плашки, или цилиндры (фиг. 2). Вторую панель фиксируют в нужном положении, в зависимости от необходимого упражнения. За один сеанс тренировки для пациента выбирают от 3 до 5 упражнений (в меню выбора программ упражнений на компьютере). Далее запускают старт компьютерной программы, после чего загорается подсветка тех полей панели, на которые нужно поместить предметы. Как только один предмет будет помещен на нужное поле, раздается звуковой сигнал и на мониторе прибавляется +1 игровой балл за выполненное задание. Когда над всеми подсвеченными полями будут размещены предметы правильно, они гаснут и загораются следующие поля, на которые необходимо переместить эти же предметы. Тренировки происходят в непрерывном режиме длительностью 600 секунд или подходами, каждый подход длится от 30 до 90 секунд (настраивается в программе) с периодом отдыха 20 секунд или до нажатия команды начать следующий подход (настраивается). После каждого подхода указывается общий балл очков. После 10 подходов можно посмотреть график результатов в каждом подходе. После 10 подходов одного и того же упражнения, оно меняется на другое, при необходимости изменяется положение второй панели и заменяются предметы для захвата и манипуляций.

Подсветка на панелях может загораться в разных режимах - с разной скоростью, разным числом подсвечиваемых полей, разной последовательностью, положением и цветовыми режимами. Примерами режимов работы могут являться:

1. Загорается подсветка полного ряда (8 полей) красным цветом. Она горит до тех пор, пока на все поля не будут размещены предметы красной стороной к панели. Как только все предметы будут расположены нужным образом, загораются эти же поля синим цветом. Для выполнения этого задания следует эти же предметы перевернуть синей стороной к панели. После того, как и это задание выполнено, цвет подсветки снова меняется. Данное задание заставляет пациента выполнять упражнение на пронацию / супинацию предплечья (если выбраны для манипуляции кубы, цилиндры, салфетки) или работу большим пальцем руки (если пациент работает с домино, картами, плашками). Режим может быть интервальным: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение или непрерывным продолжительностью упражнения 600 секунд.

2. Загорается подсветка полного ряда (8 полей) красным цветом. Она горит до тех пор, пока на все поля не будут размещены предметы красной стороной к панели. Как только все предметы будут расположены нужным образом, загораются все поля следующего ряда этим же цветом. После того, как и это задание будет выполнено, загорятся все поля следующего ряда и т.д. Данное задание заставляет пациента выполнять упражнение на тренировку захвата предметов, перемещение и отпускания их, а также тренирует контроль движений в плече, локте, кисти. Режим может быть интервальным: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение или непрерывным продолжительностью упражнения 600 секунд.

3. Загорается одно поле (в случайном порядке) случайным цветом, как только на него был помещен предмет нужного цвета (рука в красно-синей перчатке), загорается следующее поле в случайном порядке и т.д. Упражнение тренирует скорость, движения в локтевом суставе. Режим может быть интервальным: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение.

4. Положение панелей: вторая панель поднята вверх относительно первой панели на высоту, максимально достижимую пациентом рукой. Загорается подсветка на поле первой панели, в случайном порядке случайным цветом, как только на него был помещен предмет нужного цвета (рука в красно-синей перчатке), загорается подсветка случайного поля со второй панели в случайном порядке. Как только на него был помещен предмет нужного цвета (рука в красно-синей перчатке), вновь подсвечивается случайное поле первой панели и т.д. Тренируется контроль движений в плечевом суставе. Режим интервальный: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение. 5. Загорается подсветка одновременно для любых двух рядом расположенных полей. Баллы даются только при срабатывании датчиков обоих полей. Поля загораются на 4 секунды, далее загорается подсветка двух других, рядом расположенных полей на 5 секунды и т.д. Предусмотрена возможность увеличения времени на выполнения задания. Тренируется разгибание пальцев, увеличение ширины захвата, скорость движений. Режим интервальный: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение.

5. Загорается подсветка одновременно для любых двух рядом расположенных полей. Баллы даются только при срабатывании датчиков обоих полей. Поля загораются на 4 секунды, далее загорается подсветка двух других рядом расположенных полей на 5 секунд и т.д. Предусмотрена возможность увеличения времени на выполнение задания. Тренируется разгибание пальцев, увеличение ширины захвата, скорость движений. Режим интервальный: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всегго 10 подходов на одно упражнение.

Вышеперечисленные примеры программ тренировки могут быть расширены различными комбинациями, последовательностью, числом вовлеченных в задание полей, скоростью, временем и расположением панелей.

Показания: активная реабилитация двигательной функции руки при центральных и периферических заболеваниях нервной системы у пациентов с минимальными, средними и высокими функциональными возможностями руки. Показаниями к занятиям на заявляемом тренажере являются общие показания к проведению эрготерапии, а именно: пациент может активно двигать на 10 градусов и более в трех суставах руки - отведение большого пальца руки и двух любых пальцев, разгибание в запястье / плече и локте (правило трех десяток); пациент может захватить кусак ткани любым способом, поднять его в воздух и отпустить.

Противопоказания (совпадают с противопоказаниями к эрготерапии рук): неспособность самостоятельно совершать минимальные движения в руке (полная плегия в кисти, плече и локте); отсутствие анатомически обусловленного реабилитационного потенциала; общие противопоказания к активной лечебной физкультуре (включая лихорадку, гипергликемию, острейший период ишемии, измененное сознание, неспособность выполнять инструкции, гиперкалиимию, некотролируюмую аритмию, АД выше 180 мм рт. ст. и прочее).

Предлагаемый тренажер был использован в реабилитации 8 пациентов в возрасте от 20 лет до 62 с центральными парезами руки после перенесенного инсульта (6 чел.) и травмы головного мозга (2 чел.) в отделении ранней нейрореабилитации Республиканской клинической больницы им. Куватова г. Уфа.

Сущность изобретения поясняется следующими клиническими примерами.

Пример 1.

Пациентка А., 73 года, находилась на стационарном лечении в отделение ранней нейрореабилитации спустя три недели с момента начала заболевания. Диагноз: ранний восстановительный период острого нарушения мозгового кровообращения по ишемическому (тромбоэмболическому типу) в бассейне правой средней мозговой артерии. Гемипарез правосторонний средней степени тяжести.

Неврологически у больного имелся спастический левосторонний гемипарез. Мышечная сила 3,5 балла в дистальных и 3,5 в проксимальном отделах левой руки, разгибание пальцев руки и отведение большого пальца - 3 балла, сгибание пальцев - 4 баллов. Мышечный тонус в сгибателях предплечья 3 балла по Ашворту. Объем пассивных движений не изменен, активные движения, замедленные в левой руке, ограничен подъем и отведение плеча до 60 градусов. Возможности руки пациента были расценены как низко функциональные. Пациентка тренировалась в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. Перед лечением показатели шкалы Фугл-Майер для верхней конечности составили 80 баллов, (максимально возможный балл 126) и увеличился после лечения до 96 баллов. Увеличился активный подъем в плече до 90 градусов, сила в предплечье и пальцах левой руки до 4-4,5 баллов. Тест «2 ящика и 150 кубиков» составил 3 кубика/мин до лечения, после лечения 15 кубиков/мин. Самооценка функции руки, по визуально-аналоговой шкале (где 0 - это рука совсем не работает, 100 - работает «превосходно, лучше и мечтать нельзя») до лечения составила 0 баллов, после - 45 баллов. Тест Френчай до лечения 0 баллов, после лечения 3 балла.

Функциональные возможности руки пациентки были расценены как низкие; легко утомляемая пациентка. Пациентка тренировалась в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. В день выполняла по четыре упражнения. Каждое упражнение делилось на подходы по 30 секунд с интервалами отдыха между подходами 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.

Основными целями тренировок были: 1. тренировка контроля и подъема плеча, захвата и удержания предметов; 2. тренировка отведения большого пальца кисти; 3. тренировка цилиндрового захвата, удержания предмета и пронации / супинации предплечья; 4. тренировка на скорость, контроль плеча и работа предплечья

Проведена тренировка из четырех упражнений в течение десяти дней.

Упражнение 1.

Задача: тренировка контроля плеча, захвата и удержания предметов

Задание: устанавливать шашки 6 см в диаметре и высотой 6 см на подсвеченные поля. Использовали 8 шашек.

Режим: загорается подсветка всех полей одного первого ряда второй панели, как только на весь ряд предметы размещены на нужные поля, загорается один ряд полей на первой панели. Как только на этом ряду будут размещены предметы - подсвечивается ряд полей на второй панели и т.д. Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл.

Исходное положение панелей: Вторая панель поднята на 5 см в горизонтальной плоскости и максимально выдвинута вперед: на 18 см относительно своего исходного состояния. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.

Способ усложнения задания: подъем второй панели выше исходного состояния на 6-14 см.

Результаты представлены в таблице 1.

Упражнение 2.

Задача: тренировка отведения большого пальца кисти

Задание: переворачивать домино нужно стороной вниз, использовали 16 деревянных домино 7x3x1 см с красной и синей сторонами.

Исходное положение панелей: на одном вертикальном уровне, края панелей сомкнуты. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.

Усложнение: упражнение усложняется изменением толщины предмета, чем она меньше, тем сложнее (предметы в порядке усложнения: толстые домино, мелкие домино, картон, карты).

Режим: загорается подсветка всех полей одного / двух рядов, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Результаты представлены в таблице 2.

Упражнение 3.

Задача: тренировка цилиндрового захвата, удержания предмета и пронации / супинации предплечья

Задание: переворачивать цилиндры нужно стороной вниз, использовали 8 цилиндров первые 5 дней и 16 цилиндров следующие 5 дней с красной и синей сторонами массой 250 г.

Исходное положение панелей: на одном вертикальном уровне, края панелей сомкнуты. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.

Режим: загорается подсветка всех полей одного первого ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.

Способ усложнения задания: увеличение массы цилиндров, использование нескольких рядов, расположенных дальше от переднего края.

Результаты представлены в таблице 3.

Упражнение 4.

Задача: тренировка на скорость, контроль плеча и работа предплечья

Задание: поднести руку в красно-синей перчатке к подсвеченному полю нужно стороной.

Режим: загорается подсветка одного поля в случайном порядке на 5 секунд попеременно то на одной, то на другой панели. Если через 5 секунд рука не была помещена на нужное поле, загорается подсветка на другом поле, балл не засчитывается. Если пациент успел донести руку в течение 5 секунд до нужного поля, загорается следующее, прибавляется балл.

Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.

Исходное положение панелей: Вторая панель поднята на 10 см в горизонтальной плоскости и каждый день ее положение устанавливают на 5 см выше предыдущего дня. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.

Способ усложнения задания: подъем второй панели выше исходного состояния на 15-55 см.

Результаты представлены в таблице 4.

Пример 2.

Пациент В., 24 года, поступивший на стационарное лечение с диагнозом последствия тяжелой ЧМТ в виде правостороннего гемипареза от 2022 года. С момента начала заболевания прошло 28 месяцев. Неврологически у больного имелся спастический правосторонний гемипарез. Мышечная сила 4 балла в дистальных и 3 в проксимальном отделах правой руки. Мышечный тонус в сгибателях предплечья справа 3 балла по Ашворту. Объем пассивных движений не изменен, активные движения ограничены: сгибание правого плеча до 80 градусов, сгибание плеча 160, пронация / супинация при согнутом предплечье 70/60 градусов. Ограничение активного разгибания правого локтя до 100 градусов, разгибание / тыльное сгибание запястья 30/25 градусов, легкая дисметрия в правой руке. Сила мышц левой руки - 5 баллов, объем активных и пассивных движений слева - полный.

Возможности руки пациента были расценены как средние. Пациент тренировался в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. В день выполнял по четыре упражнения. Каждое упражнение делилось на подходы по 60 секунд с интервалами отдыха между подходами 20 секунд. Основными целями были тренировка 1. движений в локте, 2. Плече 3. Захваты крупных предметов 4. Пронация супинация

Перед лечением показатели шкалы Фугл-Майер для верхней конечности составили 98 баллов, (максимально возможный балл 126) и увеличился после лечения до 108 баллов. Изменились значения по субшкале «upper extremity)) с 21 до 25 баллов, активное разгибание локтя увеличилось до 180 градусов. Тест «2 ящика и 150 кубиков» составил 11 кубиков/мин до лечения, после лечения 27 кубиков/мин. Тест Motor Activity Log до лечения был 14 баллов по шкале "частота использования руки" и 9 баллов по шкале "насколько хорошо удается действие" (из максимально возможных 150 баллов). Мера функциональной независимости FIM до лечения составила 85 баллов. Самооценка функции руки, по визуально-аналоговой шкале (где 0 - это рука совсем не работает, 100 - работает «превосходно, лучше и мечтать нельзя») до лечения составила 0 баллов, после - 50 баллов. Тест Френчай до лечения 4 балла, после лечения 5 баллов.

Проведена тренировка из четырех упражнений в течение десяти дней.

Упражнение 1.

Задача: тренировка щипкового захвата, контроль и подъем плеча

Задание: положить салфетки на загоревшиеся клетки. Первые пять дней использовали восемь салфеток из фланелевой ткани, одна сторона которых красная, изнаночная - синяя размер 10x10 см; вторые пять дней - четыре тканевые салфетки 17x17 см.

Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается следующий ряд и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Исходное положение панелей: вторая панель выше первой на 2 см; пациент сидит на стуле за тренажером.

Способ усложнения задания: подъем второй панели выше исходного состояния.

Результаты в баллах представлены в таблице 5.

Упражнение 2.

Задача: отведение большого пальца руки

Задание: переворачивать домино нужно стороной вниз (первые пять дней использовали 8 штук домино 7x3x1 см с красной и синей сторонами; последние пять дней использовали домино размером 5x3x0,5 см с красной и синей сторонами).

Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Исходное положение панелей: вторая панель на уровне первой, их края сомкнуты; пациент сидит на стуле за тренажером.

Способ усложнения задания: изменение задействованных в тренировке полей, уменьшение толщины используемых предметов.

Результаты представлены в таблице 6.

Упражнение 3.

Задача: тренировка ладонного, кулачного захвата; тренировка контроля в локте.

Задание: размещать предметы на нужных рядах, первые пять дней использовали 8 штук кубиков 3x3 см; последние пять дней использовали шашки диаметром 6 см.

Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается другой ряд, на который нужно переместить предметы и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.

Исходное положение панелей: вторая панель на уровне первой, их края сомкнуты; пациент сидит на стуле за тренажером.

Способ усложнения задания: увеличение размера используемых предметов; увеличение расстояния между рядами: отодвигается вторая панель назад относительно первой на 2 см в день.

Результаты представлены в таблице 7.

Упражнение 4.

Задача: тренировка пронации-супинации предплечья; контроль движений в запястье

Задание: переворачивать цилиндры нужной стороной вниз, использовали 8 цилиндров первые 5 дней и 16 цилиндров следующие 5 дней с красной и синей сторонами массой 250 г.

Исходное положение панелей: на одном вертикальном уровне, края панелей сомкнуты.

Способ усложнения задания: увеличение массы цилиндров, использование нескольких рядов, расположенных дальше от переднего края.

Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.

Результаты представлены в таблице 8.

Пример 3.

Пациентка Д., 52 года, с диагнозом последствия диссекции задней левой мозговой артерии с ОНМК по ишемическому типу, левосторонний гемипарез легкой степени, атаксия справа. С момента начала заболевания прошло 75 месяцев. Неврологически: мышечная сила 4,5 балла в дистальных и 4 балла в проксимальном отделах руки. Мышечный тонус в сгибателях предплечья 2 балла по Ашворту. Объем пассивных движений не изменен, активные движения не ограничены, дисметрия, мимопопадание при пальценосовой пробе в правой руке.

Возможности руки пациентки были расценены как высокие функциональные возможности. Пациентка тренировалась амбулаторно (специально посещала поликлинику с целью тренировки, без других процедур) в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. В день выполняла по четыре упражнения. Каждое упражнение делилось на подходы по 90 секунд с интервалами отдыха между подходами 20 секунд. Основными целями были тренировка 1. движений в локте, 2. Плече 3. Захваты крупных предметов 4. Пронация супинация

Перед курсом тренировок показатели шкалы Фугл-Майер для верхней конечности составили 115 баллов, (максимально возможный балл 126) и увеличился после лечения до 119 баллов. Тест «2 ящика и 150 кубиков» составил 24 кубиков/мин до лечения, после лечения 56 кубиков/мин. Тест Motor Activity Log до лечения был 6 баллов по шкале "частота использования руки" и 6 баллов по шкале "насколько хорошо удается действие" (из максимально возможных 150 баллов), после курса тренировок баллы теста Motor Activity Log повысились по обеим шкалам до 54 и 63 баллов соответственно. Мера функциональной независимости FIM до лечения составила 104 баллов. Самооценка функции руки, по визуально-аналоговой шкале (где 0 - это рука совсем не работает, 100-работает «превосходно, лучше и мечтать нельзя») до лечения составила 45 баллов, после - 70 баллов. Тест Френчай до лечения 4 балла, после лечения 5 баллов.

Проведена тренировка из четырех упражнений в течение десяти дней.

Упражнение 1.

Задача: тренировка ладонного захвата; контроль движений в плече

Задание: перемещать предметы на заданные поля; 8 цилиндров массой от 250 до 500 г.; 8 кубов деревянных 10 см на 10 см.

Исходное положение панелей: подвижная панель на 40 см выше передней панели.

Способ усложнения задания: изменение массы предметов, увеличение высоты положения второй панели, изменения размера предметов. Каждый день задание усложняли только по одному из параметров (по массе предмета, размеру или высоте его перемещения).

Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда первой панели, как только на весь ряд положены предметы, загорается весь ряд полей на второй панели и т.д. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Результаты представлены в таблице 9.

Упражнение 2.

Задача: тренировка ладонного захвата; пронация / супинация предплечья

Задание: размещать предметы на заданные поля нужной стороной; 24 цилиндра весом от 250 г с одной красной и одной синей стороной; 24 деревянных куба 10 см на 10 см с одной красной и одной синей стороной;

24 деревянных кубика размером 3x3x3 см с одной красной и одной синей стороной; 24 деревянные шашки с красной и синей сторонами, диаметром 6 см, высотой 6 см.

Исходное положение панелей: вторая панель на одном уровне с первой панелью, пациент стоит у тренажера

Способ усложнения задания: изменение массы и размера предметов

Режим: загорается подсветка всех 24-ех полей тренажера красным цветом, как только на все поля размещены предметы, нужно стороной вниз, загораются все поля синим цветом и т.д. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Результаты представлены в таблице 10.

Упражнение 3.

Задача: тренировка ловкости пальцев; разгибания пальце; контроль запястья

Задание: размещать пальцы, на которые надеты цветные напальчники, на заданные поля.

Исходное положение панелей: вторая панель на одном уровне с первой панелью, пациент стоит у тренажера

Способ усложнения задания: изменение скорости смены полей

Режим: загорается подсветка двух соседних полей тренажера красным цветом или синим или одно поле синим, другое красным в случайном порядке на 5 секунд попеременно то на одной, то на другой панели. Если через 5 секунд рука не была помещена на нужные поля, загорается подсветка на другом поле, балл не засчитывается. Если пациент успел донести пальцы руку в течение 5 секунд до нужных полей, загорается следующее, прибавляется балл. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждые правильно размещенные два пальца прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Результаты представлены в таблице 11.

Упражнение 4.

Задача: тренировка отведения большого пальца руки; ловкость пальцев

Задание: переворачивать предметы с красной стороны на синюю и обратно по сигналу; используют предметы по 24 штуки, имеющие синюю и красную стороны: салфетки; домино, плотный картон, карты.

Исходное положение панелей: вторая панель на одном уровне с первой панелью, пациент стоит у тренажера

Способ усложнения задания: изменения размера предметов, дальности и высоты расположения предметов

Режим: загорается подсветка всех полей тренажера красным цветом. Как только на все поля размещены предметы, стороной нужного цвета вниз, загораются все поля синим цветом и т.д. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.

Результаты представлены в таблице 12.

В ходе терапии все пациенты улучшили двигательные навыки тренируемой руки, никто не покинул исследование раньше времени, два пациента продолжили тренировки на тренажере более 10 дней. Таким образом, показана возможность тренироваться на тренажере пациентов с разными функциональными возможностями руки, в разных положениях тела. Тренажер показал себя как аппарат на котором можно получить широкий спектр заданий (движения в плече, локте, запястье, пальцах), которые можно разнообразить, усложнять или облегчать по дальности движения, высоте, скорости, силе тяжести; давать расширенную обратную связь и делать эффект от тренировок очень наглядным, благодаря балльной оценке и возможности считать количество успешно выполненных движений. Тренировки на тренажере соблюдают принципы нейропластичности, успешно формируют навык захвата, навык манипуляции предметами, паттерны движений и улучшают показатели у пациентов не только по физиологическим параметрам, но и по шкалам бытовой активности и бытовых, повседневных навыков.

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и медицинской реабилитации и может быть использовано для реабилитации пациентов с нарушениями двигательной функции руки. Тренажер содержит стол, столешница которого выполнена в виде двух прямоугольных панелей с гладкой поверхностью. Одна из панелей выполнена размером 80×40×5 см, вторая размером 80×20×5 см выполнена с возможностью перемещения относительно первой в вертикальной плоскости на расстояние до 60 см с шагом в 1 см и фиксации на любом уровне, а также в горизонтальной плоскости вперед и назад на расстояние до 18 см. Подвижная панель имеет бортики высотой 5 см по левому, правому и заднему краям для предотвращения скатывания устанавливаемых на нее предметов. Интерактивные панели крепятся к держателям-ножкам стола. Ножки размещены на стойке, снабжены механизмом регулировки высоты и колесиками, что позволяет пользоваться тренажером сидя, стоя, а также лежа в функциональной кровати. Внутри панелей встроены датчики цвета, соединенные микроконтроллером для каждого датчика. На неподвижной панели их 16 штук, расположенных в два ряда параллельно переднему краю панели, на подвижной 8 штук, расположенных в один ряд, параллельно переднему краю панели. Над датчиками в панелях выполнены отверстия (окна), пропускающие свет таким образом, что датчик цвета улавливает цвет предмета, расположенного на поверхности панели непосредственно над ним. Вокруг каждого датчика цвета в панель встроена отдельная светодиодная лента-подсветка в виде квадрата таким образом, что панель сохраняет ровную поверхность. Микроконтроллеры и светодиодные ленты соединены с компьютером. Каждый из датчиков представляет собой микрочип с микросхемой, преобразующей интенсивность цветового спектра в сигнал различной частоты, обратно пропорциональной частоте выходного сигнала. Датчики цвета и светодиодные ленты соединены с микроконтроллерами и далее с компьютером, управляющим работой устройства через встроенную программу. Достигается упрощение и повышение эффективности тренировок. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 12 табл., 3 пр.

1. Интерактивный тренажер для реабилитации двигательной функции руки после неврологического поражения, содержащий стол с двумя ножками на стойке и экран, отличающийся тем, что столешница стола выполнена в виде двух прямоугольных панелей с гладкой поверхностью, при этом одна панель выполнена размером 80×40×5 см, вторая размером 80×20×5 см закреплена над первой и выполнена с возможностью перемещения относительно первой в вертикальной плоскости вверх на расстояние до 60 см с шагом в 1 см и фиксации на любом уровне, а также с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вперед и назад на расстояние до 18 см, причем на подвижной панели выполнены бортик высотой 5 см по боковому краю и торцевые бортики с дугообразным верхним краем при полном уменьшении его высоты от верхнего края бортика по боковому краю подвижной панели к противоположному боковому краю этой панели, на неподвижной панели сверху внутрь встроено 16 датчиков цвета, расположенных в два ряда по 8 параллельно боковому краю панели, на подвижной панели сверху внутрь встроено 8 датчиков цвета, расположенных в один ряд параллельно боковому краю панели, при этом каждый датчик соединен с микроконтроллером, вокруг каждого датчика цвета в столешницу встроена отдельная светодиодная лента в виде квадрата, над датчиками в панелях выполнены отверстия, пропускающие свет таким образом, что датчик цвета улавливает цвет предмета, расположенного на поверхности панели непосредственно над ним, микроконтроллеры и светодиодные ленты соединены с компьютером, а ножки стола снабжены механизмом регулировки высоты и колесиками, размещены на одной из боковых сторон стойки.

2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что каждый из датчиков, представляющий собой микрочип с микросхемой, преобразующей интенсивность цветового спектра в сигнал различной частоты, обратно пропорциональной частоте выходного сигнала, выполнен на основе микросхемы Tcs3200 датчика определения цвета.

3. Тренажер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что неподвижная панель стола снабжена выдвижным ящиком для хранения предметов.