Исследование взаимодействия материалов для получения максимальной эффективности стимуляции
3.1 Выбор прибора и методов для электромиостимуляции мышц парализованной нижней конечности
.Метод МЭСМ обладает целым рядом преимуществ:
— мышцы работают не в искусственном режиме, а в фазе их естественного возбуждения и сокращения в течение шага;
— интенсивность МЭСМ устанавливается по критерию достаточности для коррекции данного движения, вследствие чего тренировочный эффект достигается использованием средних физиологических напряжений мышц, что переносится пациентами более комфортно;
— тренировка мышц осуществляется путем суперпозиции их естественного и искусственного сокращений, ослабляя синхронное вовлечение двигательных единиц, вызванное электрическим сокращением;
— одновременная многоканальная стимуляция комплекса мышц нижней конечности и туловища позволяет производить полноценную коррекцию нескольких движений, что способствует более быстрому восстановлению функции ходьбы, выработке и поддержанию приближенного к норме двигательного стереотипа.
При стимуляции мышц парализованной нижней конечности применяется следующее сочетание мышц при МЭСМ:
1. большая и средняя ягодичная мышцы в первой половине фазы опоры (ФО) на стопу;
2. мышцы задней группы бедра: а) в первой половине ФО на стопу (в качестве разгибателей ТБС); б ) в последней четверти ФО и первой трети фазы переката (ФП) (в качестве сгибателей коленного сустава);
3. крестцово-остистые мышцы в конце ФО;
4 . четырехглавая мышца: а ) в конце ФО и в ФП (в качестве сгибателя ТБС ): б) в последней трети ФП и в первой половине ФО (в качестве разгибания коленного сустава);
5. икроножная мышца в конце ФО.
Комбинации стимулируемых мышц при разработке коленного сустава (КС) включают:
1. четырехглавую мышцу бедра в первой половине ФО;
2. ягодичные мышцы в конце ФП и в первой трети ФО;
3. икроножную мышцу во второй половине ФО;
4. совместную стимуляцию короткой и длинной малоберцовой мышц, большеберцовой мышцы, общего разгибателя пальцев в первой половине ФО.
Временная программа электростимуляции определяет фазы стимуляции мышц в течение шага, которые должны соответствовать фазам их естественного возбуждения и сокращения. Задание временной программы МЭСМ в ходьбе осуществляют с использованием датчиков коленного угла. (Рис.1)
Рис. 1. Датчики синхросигналов
а – угловой синхро датчик, б – контактный синхро датчик.
В качестве датчиков синхронизации используются 2 датчика коленного угла потенциометрического типа ( рис.1). Для визуального контроля над временной программой стимуляции предусмотрены выходы на электронный осциллоскоп сигналов с обоих датчиков синхронизации с возможностью наложения на них сигналов начала и конца пачки стимулирующих импульсов одновременно с одного канала по выбору. Для удобства работы с прибором все каналы снабжены световыми индикаторами прохождения пачки стимулирующих импульсов, а два канала — по выбору — подключаются к системе звуковой индикации.
Наши первоначальные исследования, ( см. приложение 1) а также проведенные в центральном НИИ протезирования и протезостроения сравнительные исследования прямоугольного и синусоидального амплитудно– и частотно-модулированных сигналов выявляют некоторые преимущества сигнала прямоугольной формы для МЭСМ. Этот сигнал в пределах комфортной зоны раздражений позволяет получить большей силы сокращение мышцы в статическом режиме и меньшее ее утомление при динамической работе.
Амплитудная программа МЭСМ устанавливается с помощью трех параметров сигнала: напряжения, длительности и частоты следования стимулирующих импульсов.
Ниже приводится параметры электростимулятора, пригодного для использования в разрабатываемом аппарате:
Количество выходных каналов – 4-16 каналов
-. Амплитуда выходного сигнала регулируется в пределах от 0 до 100 мА
- Отклонения максимальной амплитуды выходного сигнала ± 30 мА
- Длительность выходного сигнала – в пределах от 50 до 250 мкс
- Диапазон частоты следования импульсов – от 50 до 85 Гц
- Дискретно регулируемая длительность пачки импульсов – до 0,6 сек.
К электростимулятору подключается коммуникационный кабель (10-30 метров), который связывает его с интерфейсным блоком и компьютером (рис.2)
Рис.2. Коммуникационные и соединительные кабели
а, б – коммуникационные кабели длиной 20 и 10 м,