МЕХАТРОННЫЙ КРАНИАЛЬНЫЙ ОРТЕЗ РЕБЕНКА Российский патент 2025 года по МПК A61F5/01 

Изобретение относится к области медицины, в частности к ортопедическим устройствам для нехирургического лечения, и может быть предназначено для коррекции приобретённых деформаций черепа, а также врождённых деформаций черепа после хирургического вмешательства путём фиксации мехатронного краниального ортеза на голове пациента для обеспечения роста костей черепа в нужных направлениях для получения нормальной формы головы ребёнка.

В качестве прототипа данного технического решения выбран краниальный ортез, представляющий собой шлем с прорезями и креплением между прорезями в виде эластичной ленты с застёжкой-липучкой, с помощью натяжения которой осуществляется фиксация шлема на голове, внутреннее пространство которого может быть увеличено для размещения на голове пациента и впоследствии сокращено для фиксации на голове пациента, чтобы обеспечить рост костей черепа в нужных направлениях для получения нормальной формы головы (Патент US 6,428,494 B1, МПК A61F 5/00, опубликовано 28.03.2000).

Недостатком данного изобретения является неравномерность фиксации из-за одностороннего ручного натяжения человеком, что приводит к неравномерности давления в терапевтических контактах с кожей головы пациента, что с учетом регулярного снятия-одевания ортеза и ростом черепных костей ребёнка приводит к трудностям эксплуатации ортеза и меньшей эффективности лечения, возможности получения травм в виде ран, поверхностных ссадин кожи и повреждений эпидермиса.

Также в качестве прототипа данного технического решения выбран краниальный ортез, представляющий собой шлем с прорезями, на внутренней стороне которого размещены датчики усилия, подключенные к блоку управления, а крепление между частями которого и на голове пациента осуществляется фиксаторами через гибкие связи между частями шлема, натяжение или ослабление которых осуществляется через механические приводы вращательного движения (Патент KR 102110380 B1, МПК A61F 5/05891, опубликовано 13.05.2020). Недостатком данного изобретения является неконтролируемая затяжка фиксаторов шлема, что приводит к увеличению времени фиксации краниального ортеза на голове пациента и неравномерности давления в терапевтических контактах с кожей головы пациента, и, учитывая то, что пациентами являются маленькие дети в возрасте до 1,5 лет, это приводит к несимметричности давления в терапевтических контактах шлема с кожей головы пациента, что приводит к снижению эффективности лечения. Жёсткость всего краниального ортеза, выполненного из 4-частей зависит от степени натяжения в каждом фиксаторе, что при обрыве или непроизвольном ослаблении натяжения в одной из 12-ти точек крепления приведёт к тому, что схема терапевтических контактов изменится, а с учетом регулярного снятия-одевания краниального ортеза (за весь период лечения необходимо снимать и одевать ортез порядка 300 раз и при этом нужно регулировать каждый из 12-ти приводов, в сумме необходимо сделать 3600 регулировок фиксаторов) и ростом черепных костей ребёнка приводит к трудностям эксплуатации ортеза и меньшей эффективности лечения.

Другим недостатком данного изобретения является его неприменимость для диагностирования состояния пациента в процессе ношения краниального ортеза, так как регистрация давления происходит в терапевтическом контакте внутренней поверхности шлема с кожей головы пациента, что позволяет следить за фактом ношения краниального ортеза и симметричностью терапевтических контактов, но не позволяет измерить внутричерепное давление, что является одним из важнейших диагностических параметров состояния пациента.

Предлагаемое изобретение решает данные проблемы путём интеграции в конструкцию краниального ортеза устройства, которое одновременно является одной из точек терапевтического контакта внутренней поверхности шлема с кожей головы пациента и устройством измерения внутричерепного давления, конструктивно выполненного в виде оболочки, заполненной газом (воздухом) под давлением, соизмеримым с давлением ликвора в полостях черепа в нормальных условиях, то есть 10-15 мм рт.ст. с интегрированным датчиком измерения давления газа в оболочке, подключённым к блоку управления, и размещаемого в теменной области над незакрывшимся родничком пациента. Оболочка устройства измерения внутричерепного давления, находясь в соприкосновении с областью головы через кожный покров, фиксирует изменение внутричерепного давления. На внутренней поверхности ортеза размещены датчики усилия, связанные с блоком управления, алгоритм работы которого путём управления электромеханическими приводами, расположенными с двух сторон ортеза, обеспечивает равномерную затяжку тросов двух половин мехатронного краниального ортеза без участия человека, что, в свою очередь, обеспечивает надёжную фиксацию на голове пациента и равномерность терапевтических усилий в контактах с кожей головы пациента на всех этапах лечения.

Поставленная задача достигается тем, что мехатронный краниальный ортез, состоящий из шлема с прорезями, блока управления, электродвигателя, промежуточной механической передачи, троса, соединённого с ответной частью краниального ортеза, который наматывается на шкив, установленный на выходном валу промежуточной механической передачи, что позволяет изменять давление в терапевтических контактах внутренней поверхности шлема с кожей головы пациента, контролируемого датчиками давления, размещёнными на внутренней поверхности шлема, и устройства измерения внутричерепного давления в виде оболочки, заполненной газом (воздухом), с интегрированным в неё датчиком давления, что позволяет измерять внутричерепное давление при размещении оболочки в области родничка ребёнка.

Согласно изобретению во внутренней поверхности расположены датчики усилия, передающие сигналы в блок управления и тот, в свою очередь, по заданному алгоритму формирует управляющие сигналы на электродвигатель, который в зависимости от значения давления в терапевтических контактах внутренней поверхности шлема с кожей головы пациента разматывает или сматывает трос. В теменной области во внутренней поверхности краниального ортеза расположено устройство измерения внутричерепного давления, оболочка которого, заполненная газом (воздухом) под давлением, находится в соприкосновении с кожей в области родничка пациента (незакрытого костями участка черепа).

Технический результат применение данного устройства заключается в контролируемой и постоянной силы фиксации шлема на голове пациента за счёт использования электромеханического привода и датчиков обратной связи и измерении внутричерепного давления в процессе использования мехатронного краниального ортеза.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена изометрическая проекция вида спереди мехатронного краниального ортеза с функциями неинвазивного телеметрического измерения внутричерепного давления.

На фиг. 2 изображена изометрическая проекция вида сзади мехатронного краниального ортеза с функциями неинвазивного телеметрического измерения внутричерепного давления.

На фиг. 3 изображена внутренняя поверхность мехатронного краниального ортеза с функциями неинвазивного телеметрического измерения внутричерепного давления (сечение по срединной плоскости) с расположением датчиков усилия и устройства измерения внутричерепного давления.

Мехатронный краниальный ортез с регулируемой силой фиксации состоит из шлема с прорезями 1, на котором закреплены блок управления 2 и аккумулятор 3. На внутренней поверхности шлема закреплены датчики усилия 4. На одной половине краниального ортеза закреплён электромеханический привод вращательного движения 5, на шкив 6 которого наматывается трос 7, который соединён со второй половиной шлема 1. На внутренней поверхности шлема 1 закреплено устройство 8 для измерения внутричерепного давления.

Работа краниального ортеза с регулируемой силой фиксации осуществляется следующим образом.

Изначально шлем имеет зазор для свободного одевания на голову пациента, затем приводится в действие электромеханический привод 5, который уменьшает зазор между половинками краниального ортеза до тех пор, пока датчики усилия 4 не зафиксируют требуемую величину, характеризующую оптимальное усилие для фиксации мехатронного краниального ортеза на голове пациента.

В ходе лечения при росте костей пациента давление со стороны черепа на краниальный ортез увеличивается, что фиксируется датчиками усилия 4, и, соответственно, привод 5 разматывает трос 7 и ослабляет усилие до того момента, когда датчики усилия покажут необходимое значение, определяемое на этапе примерки и калибровки. Устройство для измерения внутричерепного давления 8 позволяет контролировать внутричерепное давление на всех этапах лечения и осуществлять дистанционную телеметрию и прогнозировать возникновение более сложных патологий в виде гипертензии желудочков головного мозга.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ортопедическим устройствам для коррекции приобретённых и врождённых деформаций черепа. Предложен мехатронный краниальный ортез ребёнка, выполненный в виде шлема с прорезями, на котором закреплены блок управления и аккумулятор, а на внутренней стороне шлема размещены датчики усилия, подключенные к блоку управления. С двух сторон шлема расположены электромеханические привода, выполненные с возможностью равномерной затяжки тросов двух половин шлема. Для каждой стороны шлема на одной половине шлема закреплён электромеханический привод вращательного движения, на шкив которого намотан трос, соединённый со второй половиной шлема. На внутренней стороне шлема в теменной области над незакрывшимся родничком ребёнка расположено устройство измерения внутричерепного давления, выполненное в виде оболочки, заполненной газом, с интегрированным датчиком измерения давления газа в оболочке и подключённое к блоку управления. Техническим результатом является контролируемая и постоянная сила фиксации шлема на голове пациента за счёт использования электромеханического привода и датчиков обратной связи и измерения внутричерепного давления в процессе использования мехатронного краниального ортеза. 3 ил.

Мехатронный краниальный ортез ребёнка, выполненный в виде шлема с прорезями, на котором закреплены блок управления и аккумулятор, а на внутренней стороне шлема размещены датчики усилия, подключенные к блоку управления, причем с двух сторон шлема расположены электромеханические привода, выполненные с возможностью равномерной затяжки тросов двух половин шлема, при этом для каждой стороны шлема на одной половине шлема закреплён электромеханический привод вращательного движения, на шкив которого намотан трос, соединённый со второй половиной шлема, при этом на внутренней стороне шлема в теменной области над незакрывшимся родничком ребёнка расположено устройство измерения внутричерепного давления, выполненное в виде оболочки, заполненной газом, с интегрированным датчиком измерения давления газа в оболочке и подключённое к блоку управления.