Клиническая биомеханика опорнодвигательного аппарата (ОДА) и объективные методики

Клиническая биомеханика опорнодвигательного аппарата (ОДА) и объективные методики исследования.

Основной целью реабилитации пациентов с дефектами нижних конечностей является восстановление возможности стоять и ходить как после протезирования, так и в результате ортезирования. Что касается дефектов и заболеваний ОДА в результате которых нарушаются функции верхних конечностей, то здесь главной целью является восстановление возможностей человека по самообслуживанию. Кроме того, актуальной является задача своевременно выявить и скорректировать на нарушения осанки.

Контроль достижения поставленных задач можно осуществлять с помощью объективных биомеханических критериев

Клиническая биомеханика научное направление, в котором с позиций механики и общей теории управления с помощью специализированных методов исследования изучается двигательная активность человека в норме и патологии.

Особенности биотехнической системы «человек-протез» Протез нижней конечности заменяет отсутствующую конечность или ее часть. Основная цель применения протеза восстановление функций опоры и ходьбы человека.

Особенности биотехнической системы «человек-ортез» Ортез охватывает конечность или сегмент тела. Цель применения ортеза зависит от выполняемых им функций Например, деформацию конечности с помощью ортеза можно: - предупредить; - стабилизировать; - исправить.

Объективные критерии, характеризующие результаты протезирования Критерии и методики характеризующие результаты протезирования 1. Высота протеза Методики Антропометрия 2. Схема построения протеза Базометрия 3. Опороспособность в статике 4. Устойчивость в положении стоя Стабилометрия 5. Ритмичность ходьбы Подография 6. Симетрия движений Гониометрия, видеоанализ 7. Опороспособность при ходьбе Динамометрия

Группа методик для изучения статики: - плантография; - методика оценки распределения давления по подошвенной поверхности стопы; - базометрия и стабилометрия; - методика оценки фотоизображений; - антропометрия.

Методика плантографии применяется при исследовании формы контактной поверхности стопы. Приборы – плантографы.

Методика плантографии

В последнее время применяют автоматизированные приборы, в состав которых входят сканеры или фото- и видеокамеры. Применение автоматизированных приборов несет все преимущества компьютерной техники (хранение информации, удобство исследований, возможность математической обработки и прочее). Недостатком является только высокая стоимость такой техники. Методика плантографии дает возможность анализировать отпечаток подошвенной поверхности стопы и лишь частично характеризует нагрузку.

Сканер для плантографии

Отпечаток стоп на плантографе

Методика оценки распределения давления по подошвенной поверхности стопы позволяет проводить контроль нагрузок на облати стопы при различных деформациях стопы. Из-за невысокой точности измерений (погрешность более 5%) приборы для этой методики, часто принадлежат к разряду индикаторов.

Типы приборов для оценки подошвенного давления. Беговая дорожка.

Типы приборов для оценки подошвенного давления. Коврик, платформа.

Типы приборов для оценки подошвенного давления. Стелька.

Измерения на АПКИС

Методика измерения контактного взаимодействия стопы с опорой Контроль действия пяточного разгружающего кольца супинатора Контроль действия «оливы» Измерительный прибор для оценки распределения давления по опорной поверхности стопы при диагностике патологии стопы и для контроля ортопедических стелек. Диагностика степени уплощения костного свода

Технические характеристики АПКИС. Величина Параметр Габаритные размеры, мм Масса измерительных платформ комплекса, кг Верхняя граница диапазона измерения давления, кг/см 2 Абсолютная погрешность измерений давления, % Размеры измерительной платформы, мм Чувствительность датчиков давления, кг/см 2 Габаритные размеры одного датчика, мм Количество измерительных площадок, шт 600× 460× 65 24 2 15 320 х320 0, 1 10 х10 2

Структурная схема 1 -й платформы АПКИС

Структурная схема АПКИС имеет две одинаковых платформы для диагностики стоп, платформа № 1 и № 2. К структурной схеме каждой платформы относятся: источник питания, стабилизированный генератор сигналов 500 к. Гц - Г, мультиплексор М, емкостная матрица с размерностью 16 х32 элемента ЕМ, предварительные усилители ПУ, демультиплексор ДМ, усилитель У, пиковый детектор ПД, контролер с АЦП который подключается к каналу связи с компьютером.

Структурная схема АПКИС Генератор подает на мультиплексор М синусоидальный сигнал амплитудой 7 В с частотой 500 к. Гц. Мультиплексор поочередно подводит сигнал к 16 полоскам емкостной матрицы. Далее через емкостную связь сигнал поступает на ответную часть емкостной матрицы с которой демультиплексор ДМ снимает его через предварительные усилители ПУ. После предусилителя уровень

Опрашивая последовательно все 32 канала, демультплексор поочередно подает сигнал с каждого датчика матрицы на усилитель У и пиковый детектор ПД, где выделяется амплитудное значение сигнала. При этом, амплитуда сигнала изменяется пропорционально механическому давлению оказываемому на датчик матрицы. После пикового детектора аналоговый сигнал поступает в АЦП микроконтроллера, где преобразуется в цифровой код и передается в компьютер для дальнейшей обработки через COM-порт с частотой 115200 бит/с. Соединение блоков АПКИС выполнено с помощью кабелей.

В качестве преобразователя переменного сигнала в постоянный используется схема пикового детектора. Выход пикового детектора показывает наибольшее напряжение, наблюдаемое во входном сигнале в заданный период времени до момента возврата схемы в исходное состояние.

Стелька F-scan Стельки, в отличие от ковриков и платформ, позволяют проводить регистрацию и оценку распределения давления в ортезе или в обуви как в статике, так и во время ходьбы

Технические параметры систем оценки давления под стопой при ходьбе. Система/прои Тип зводитель сенсора То Размер, лщ мм ин а, мм Частота опроса, Гц Канал связи “Диа. След” (Санкт. Петербург) Резистивный 2 100 -250 Проводной Novel (Германия) Емкостн ой 2, 2 от 22 -го до 49 -го европ. типоразм. 58 Оптоволок но и USB/ Bluetooth F-Scan (США) Резистив 0, 2 вырезают -ный любой размер 100 Проводной Dinatto (Италия) Пьезоэл 2 ектричес 50 -100 Радиоканал 145 -285 (11 типоразмеров) от 31 до 48 разм.

Распределение давления под стопой при ходьбе.

Устройство датчика давления Flexi. Force.

Рекомендуемая производителем схема включения датчика давления Flexi. Force.

Техн. характеристики датчика Flexi. Force. Параметр Величина Толщина, мм 0, 203 Диаметр чувствительного элемента, мм 9, 53 Погрешность линейности, % 3 Погрешность воспроизводимости, % 2, 5 Гистерезис, % 4, 5 Измеряемые пределы давления, N: 0 -4, 4 0 -110 0 -440 Температурные изменения, % на грд. по F 0, 2 Температурный дрейф по логарифмической временной шкале, % 5

Применение методики измерения давления в стоматологии

Применение методики измерения давления в протезировании

Стабилометрия - это методика оценки характеристик устойчивости стояния. С помощью этой методики осуществляется регистрация миграции проекции общего центра масс (ОЦМ) тела человека на горизонтальную плоскость. Базометрия – методка исследования опороспособности нижней конечности, которая характеризуется величиной и положением базового вектора реакции опоры.

Методика стабилометрии и базометрии Оценка статистической устойчивости Оценка опороспособности Оценка схемы построения протеза Измерительное устройство – базометр, применяется для оценки возможности сохранять равновесие во время стояния, равномерно распределять нагрузку на конечности и для контроля схемы построения протеза.

Методика стабилометрии и базометрии Оценка опороспособности

Методика стабилометрии и базометрии Оценка статистической устойчивости

Методика стабилометрии и базометрии Оценка схемы построения протеза

Оценка схемы построения протеза во фронтальной и сагиттальной плоскостях с помощью лазерного излучателя

Технические характеристики базометра Передача информации между измерительными блоками и компьютером осуществляется по стандартному алгоритму RS-232 с частотой 40 кадров в секунду. Чувствительность площадок – 0. 5 кг, погрешность измерения веса – 1%, погрешность измерения координаты– 3 мм.

Структурная схема базометра

Усилия (Р 1. . . Р 4) от веса его тела, приложенные к тензодатчикам 10, 11, 12, 13, преобразуются в пропорциональные напряжения постоянного тока и поступают на входы усилителей 14. С выхода усилителей сигналы поступают в контроллеры 15 измерительных площадок 2, 3, в которых они преобразуются в цифровую форму и передаются в стандартном алгоритме RS-232 в контролер 16 вариатора лазерной плоскости 4 и затем в блок связи 5.

Контролеры 15 измерительных площадок управляют работой усилителей 14 с помощью обратной связи, устанавливая "0" (исходное положение) перед каждым измерением, то есть когда нагрузка на измерительных площадках 2 и 3 меньше 0, 5 кг. Вариатор лазерной плоскости 4 получает от компьютера управляющую информацию через контроллер 16.

Получив задачи на перемещение излучателя 20, контроллер 16 формирует последовательность импульсов и передает их в блок ключей 17, который усиливает эту последовательность и передает на шаговый электропривод 18, перемещающий в свою очередь каретку излучателя 20.

Для этого излучатель 20 перемещается по оси до тех пор, пока координатор системы 21 (конечные датчики) не сформирует сигнал о местоположение излучателя. После этого, получив значение координаты, контролер лазерной плоскости 16, формирует необходимую последовательность импульсов для того, чтобы шаговый электропривод 18 переместил излучатель 20 в заданное место. В качестве датчика силы используется тензодатчик включенный по схеме полумоста.

Наибольший интерес представляет применение для усиления сигнала инструментального усилителя AD 8555. Данная микросхема работает под управлением микроконтроллера, который регулирует смещение « 0» и коэффициент усиления. Канал управления инструментальным усилителем – цифровой.

Фото лазерного излучателя