CC BY
48
дистрофические заболевания относятся к числу наиболее распространенных, например, клинические симптомы остеоартроза наблюдают у 10-12% всего населения.
На сегодняшний день самым эффективным методом реабилитации таких пациентов является операция по эндопротезированию сустава.
В первое время после хирургического вмешательства отмечается значительное улучшение самочувствия пациента, но затем в результате ограничения внутренней ротации и абдукции, а позднее - экстензии, флексии, наружной ротации и аддукция происходит формирование контрактур, снижаются силовые характеристики мышц.
Целью данного исследования являлся анализ законов движения здорового человека и разработка мехатронного устройства для постоперационной реабилитации пациента, способствующего раннему восстановлению ходьбы. Одним из важных условий являлось совмещение осей вращения шарниров устройства и суставов пациента.
В данном исследовании элементы нижней конечности рассматривались как абсолютно жесткие элементы, организованные в динамическую систему. Были построены и промоделированы кинематические модели нижней конечности в фазе переноса и в фазе опоры. В результате моделирования были получены данные объема движения в каждом суставе.
Результаты данного моделирования были применены в ходе проектирования мехатронного устройства. Результатом данного исследования является спроектированное мехатронное устройство для восстановления функции нижних конечностей. Было выполнено условие совмещения осей вращения шарниров устройства и суставов человека.
Представленные на рынке аппараты разработаны по одинаковой схеме, наличие одного подвижного элемента, оказывающего воздействие только на два сустава - коленный и тазобедренный. Аппараты данного типа не воздействуют на голеностопный сустав, что является основным их недостатком. Так же существенным недостатком является не соответствие осей вращения сустава пациента и шарнирных соединений реабилитационных аппаратов.
Разработанное мехатронное устройство лишено этих недостатков, а так же использует отличную от представленных образцов схему крепления поврежденной конечности на аппарате. Наличие двух дополнительных степеней свободы позволяют воздействовать на голеностопный сустав в двух плоскостях.
Так же при классической компоновке, нога пациента находится на опоре и не фиксируется, в разработанном мехатронном устройстве, силовая рама находится сверху, а нога фиксируется ремнями. Такое решение позволит упростить подготовку к реабилитационным процедурам и снизит риск травмы для пациентов.
MECHATRON REHABILITATION DEVICE FOR RECOVERY OF THE FUNCTION OF
LOWER EXTENSIONS
PETROV A.A., PETROVA L.N., EPISHEV V.V. FSAEI HE SUSU (NRU), Chelyabinsk, Russia
Keywords: mechatronic device, walking pattern, dynamic model, rehabilitation.
НОВЫЙ МЕТОД ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ПЛОСКОСТОПИЯ И АНАЛИЗА
БИОМЕХАНИКИ ДВИЖЕНИЯ
ФЕДОРОВА К.Е., ЕПИШЕВ В.В., ФЕДОРОВ А.В. ФГАОУВО ЮУрГУ (НИУ), Челябинск, Россия
Ключевые слова: плоскостопие, высота продольного свода, видеоанализ, индивидуальные стельки.
Актуальность. Плоскостопие, а именно являются одной из наиболее актуальных и плоские и плоско-вальгусные деформации стоп распространенных проблем у взрослых и детей
XXI века. Деформации возникает по разным причинам, а при прогрессировании причиняет боль в ногах и повышенную утомляемость, что причиняет человеку большой дискомфорт.
Основными методиками определения плоскостопия считаются "мокрый" след стопы на бумаге, методы плантографии подометрии, подографии, электромиографии,
рентгенодиагностики. Многие из этих способов требуют специальных приспособлений, некоторые узких специалистов, а некоторые денежно затратные для населения.
Одним из актуальных и современных методов считается - изучение биомеханики двигательного действия, а метод коррекции -изменение "неправильной" биомеханики средствами физической культуры (упражнения), а также дополнительными приспособлениями (индивидуальные стельки FizioStep). Так же, по состоянию SMART-среды в обществе, требуется полностью компьютеризованная наглядная, а главное понятная для человека программа для определения состояния свода стоп.
Цель работы. Оценка эффективности использования экспресс-диагностики и биомеханики шага/бега в определении плоскостопия, и оценка результативности коррекции гиперпронации стопы
индивидуальной силиконовой стелькой.
Материалы и методы исследования. По современным требованиям была создана программа "Система проведения исследования FizioStep", обеспечивающая выполнение следующих функций:
1. Хранение первичной информации о клиентах в едином хранилище данных
2. Получение изображения с веб-камеры с дальнейшей его обработкой для проведения обследования высоты свода стопы и хранения результата обследования в едином хранилище данных.
3. Анализ получаемой от пользователя программы информации для вычисления результатов обследования высоты свода стопы.
4. Формирование отчётов о проведённых обследованиях с возможностью отправки на электронную почту.
1. Язык программирования: C#, SQL.
2. Тип реализующей ЭВМ: IBM-совместимый персональный компьютер.
3. Операционная система: Windows 7 (ХР, 8, 10).
4. Объем дистрибутива: 50 Мб.
Для функционирования программы необходимы:
1. Microsoft .NET Framework 4;
2. Microsoft Office Word;
3. Adobe Acrobat Reader;
4. Веб-камера 1,3 Mp;
В конечном варианте способ диагностики продольного плоскостопия состоит из несколько этапов:
1. Введение информации о спортсмене
2. Изучение пронации под нагрузкой (решетка коррекции находится на полу, полуфабрикат промежуточного прототипа изделия находится в решетке коррекции)
3. Фотофиксирование продольного свода под нагрузкой;
4. Изменение высоты ламелий для свода диагностируемой ноги (выдавливание ламелий из решетки коррекции до соприкосновения с поверхностью стопы);
5. Фотофиксирование продольного свода без нагрузки;
6. Определение высоты продольного свода в нагруженном и расслабленном положении, сравнение различий для левой и правой ноги;
7. Фотофиксация голеностопного сустава с определением угла стопа-голень;
Созданный способ позволяет в течение 5-6 минут провести диагностику продольного свода, состояние которого в 80% случаев свидетельствует о наличии / отсутствии плоскостопия. В результате диагностики формируется заключение, упражнения и рекомендации, которые оперативно высылаются человеку на личный e-mail адрес.
Видеоанализ биомеханики шага/бега проводится во фронтальной плоскости (вид сзади). С использованием беговой дорожки Life Fitness происходит высокоскоростная съемка (камера Phantom Miro eX2) и, дальнейший расчет углов деформации в программе с программой 1С-Измеритель.
Установлено, что у большинства людей имеются значимые отклонения
амортизирующей функции стопы, связанные с ее гиперпронацией деформации стопы в фазе опоры, из-за этого возникают компенсаторные колебания в коленном суставе, влияющие на биомеханику шага/бега.
Результаты. В случае обнаружения деформации стоп, по согласию с человеком, изготавливалась индивидуальная стелька по технологии FizioStep, разработанная специалистами Научно-исследовательского
центра спортивной науки, и проводилось аналогичное повторное исследование. Использование Б12ю81ер и выполнение упражнений показало на повторном исследовании снижении степени деформации стоп в фазе опоры, что видимо, связано с перераспределением части нагрузки с мышц стопы на амортизирующие опоры стелек Б12ю81ер. Известно, что деформации и функциональная несостоятельность стоп "запускают" многие компенсаторные реакции вышележащих крупных суставов: колена, таза, позвоночного столба, плеч. Кроме того, искажение информации от механорецепторов
стоп приводит к чрезмерному сокращению мышц, формированию "неправильных" двигательных стереотипов, и, впоследствии к возникновению боли в вышележащих звеньях.
Выводы. В работе показана эффективность нового метода определения плоскостопия, путем использования программы "Система проведения исследования Е12ю81ер" в совокупности с высокоскоростной съемкой для изучения биомеханики, разработан метод коррекции деформаций стопы и биомеханики шага/ бега, основанный на применении технологии изготовления индивидуальных силиконовых стелек.
NEW DIAGNOSTIC METHOD FOR DETECTION OF LONGITUDINAL FLAT FEET AND ANALYSIS OF THE BIOMECHANICS OF MOVEMENT
FEDOROVA K.E., EPISHEV V.V., FEDOROV A. V. FSAEI HE SUSU (NRU), Chelyabinsk, Russia
Keywords: flat feet dignosis, longitudinal foot arch height, video analysis, individual anatomical insoles.
