Использование гониометрических методов при сочетанной многоканальной электростимуляции с механическим движением парализованной конечности
В нашей работе помимо имитационной стимуляции ходьбы механическим аппаратом в комплекс терапии включается специальная многоканальная электромиостимуляция (ЭМС) которая, не раздражая кожи пациента, вызывает имитацию того или иного движения. Для этого стимулируются движения тех мышечных групп, которые должны (но не могут) противодействовать спастичным мышечным группам, поскольку ослаблены от бездействия. В результате имитационной стимуляции этих ослабленных мышц воспроизводится движение, которое пациент сам не может произвести из-за спастики мышц-антагонистов. Это повышает силу ослабленных мышц и снижает спастику. При совместной работе электростимуляции и механического аппарата, имитирующего ходьбу, важным является точность включения в работу электростимулятора при том или ином положении конечности. Для уточнения этих параметров нами был использован гониометрический метод, построенный на реализации двигательных заданий (ДЗ), объектом измерения в которых является суставной угол.
Выражение «гониометрия — полифункциональный метод» означает то, что с помощью простых ДЗ, которые занимают минимальное время и хорошо вписываются в программы разработки парализованных конечностей, можно оперативно решать задачи, имеющие своей целью:
• оценку предела и уровня точности суставных перемещений. Задачи с такой целью относятся к категории задач аттестационного порядка;
• оценку изменений предела и уровня точности суставных перемещений, происходящих в результате действия различных возмущающих факторов: а) внешних (например, линейных, угловых ускорений; повышения температуры окружающей среды; суточной периодики); б) внутренних (например, обследуемый утомлен, возбужден). Задачи с такой целью относятся к категории задач контроля влияний;
• выявление причинно-следственных отношений между состоянием функциональной системы, на структурную единицу которой оказывалось воздействие, и результатом анализа точности суставных перемещений. К числу функциональных систем, состояние которых можно оценивать с помощью метода гониометрии, относятся нервно-мышечная, центральная нервная и вестибулярная системы.
Коленный сустав имеет одну ось вращения (рис.3). Поэтому процедура совмещения оси гониометра с естественной осью сустава, особых затруднений не вызывает . Это значит, что в качестве технического средства измерения (ТСИ) можно использовать гониометр любой конструкции, надежно измеряющий межзвенные углы. Согласно определению суставной угол является физической величиной, потому что он может быть уменьшен/увеличен и количественно оценен.
Рис. 3. Коленный сустав
Из числа известных ТСИ первому требованию отвечает потенциометрический гониометр реостатного типа
Конструкция датчика. На рисунке 4 показан общий вид датчика электрогониометра реостатного типа. Он имеет два шарнирно соединенных (с одной степенью свободы) направляющих основания, выполненных в виде линеек. Ось вращения жестко связана с указывающим элементом (легкой стрелкой), движком и одним из направляющих оснований. Корпус датчика, снабженный шкалой, откалиброванной на 360°, жестко связан с другим направляющим основанием и контактным элементом самого датчика.
Рис. 4. Электрогониометр реостатного типа: 1 — направляющие основания; 2 — ось; 3 — указывающий элемент; 4 — корпус, снабженный шкалой
Конструктивно контактный элемент датчика выполняется в виде обмотки, намотанной на каркас цилиндрической формы. Для изготовления обмоток обычно применяются константановая или манганиновая проволока. Общее число витков должно быть не менее 100–200. В качестве стандартных датчиков можно использовать переменные резисторы типа ППВ-11 и многооборотные потенциометры типа ППМ-ЛМ. Наряду с термином преобразователь в литературе часто встречается другой термин — датчик, имеющий одинаковое с первым значение. Датчик, непосредственно воспринимающий угловые перемещения и преобразующий эту физическую величину в электрический сигнал (напряжение, ток), именуется электрогониометрическим, а прибор, сконструированный на его основе, называется электрогониометром. Все блоки устройства, за исключением преобразователя, могут быть обособлены от объекта обследования, а в некоторых случаях даже удалены от него на значительные расстояния. Преобразователь же всегда контактирует (взаимодействует) с объектом обследования.
Принцип работы потенциометрического электрогониометра реостатного типа — это принцип работы переменного резистора. Например, обследуемый сгибает ногу в коленном суставе (рис. 5). Во время сгибания вместе с направляющим основанием, закрепленным на голени, движок датчика перемещается по контактному элементу. Каждому положению движка соответствует определенное сопротивление. При включении датчика в электрическую цепь переменное сопротивление преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный контролируемому межзвенному углу λ°, в нашем примере — углу между бедром и голенью, на которых закреплены направляющие основания электрогониометра. Регистрируется действительное значение суставного угла с помощью вольтметра, шкала которого отградуирована в угловых единицах (градусах).
Рис. 5. Измерение угла сгибания в коленном суставе λ°
Подготовка к работе. Перед началом работы направляющие основания датчика с помощью специальных ремешков (резинок или другого вида крепежа) фиксируют на сочленяющихся звеньях, например, на бедре и голени ( рис. 5.) При выполнении этой процедуры нами было установлено, что необходимо соблюдать следующие два правила, которые требуют точности и повышенного внимания.
Оси гониометрического датчика и сустава, угловые перемещения которого контролируются, необходимо совмещать. Эта соосность должна обязательно поддерживаться в процессе всего измерения. |
Направляющие основания гониометрического датчика необходимо размещать параллельно костям/звеньям исследуемой биокинематической пары и крепить так, чтобы указывающая стрелка прибора перемещалась строго в плоскости перпендикулярной оси вращения подвижного звена. |