Физическая культура/3.Спортивная медицина и реабилитация

Д.м.н. Яцун С.М.

Курский государственный университет, Россия

К.т.н.Тарасова Е.С.

Юго-Западный государственный университет

Турлапов Р.Н.

Юго-Западный государственный университет

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РЕАБИЛИТАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

В последние годы специалисты ведут активную работу в области создания реабилитационных систем для пациентов, перенесших инсульты, травмы или хирургические вмешательства, повлекшие за собой нарушения двигательных функций.

Одним из перспективнейших направлений в этой сфере является разработка мехатронных устройств, сочетающих в себе узлы точной механики, сенсорные системы очувствления и интеллектуальные блоки управления. Такие устройства способны не только облегчить труд врача-физиотерапевта, но и существенно расширить его возможности, позволяя имитировать естественные движения человека, подбирать индивидуальные программы для каждого пациента, осуществлять непрерывный контроль за его состоянием во время процедур [1].

Целью нашей работы является разработка реабилитационного комплекса с интеллектуальной системой управления для восстановления двигательных функций в локтевом суставе у постинсультных больных с помощью кинезотерапии.

Рис. 1. Экспериментальный стенд совместно с рукой человека

В ходе выполнения работ проведено моделирование динамики системы с учетом деформации локтевого сустава в процессе движения. На основании проведенных теоретических изысканий разработано экспериментальное реабилитационное устройство (рис. 1).

Устройство работает следующим образом: планки устройства 1 закрепляются посредством манжет на плече, планки 2 – на предплечье пациента. Промежуточные планки 3 поворачиваются вокруг оси посредством передачи винт-гайка 4, в результате чего происходит сгибание руки, смещение осей компенсируется перемещением ползунов попазам планок 2. Для ротации предплечья предназначена жесткая манжета 5, приводимая в движение двигателем 6 с использованием передачи трением. В конструкции винта и жесткой манжеты предусмотрены ограничители, препятствующие выходу механизма за пределы рабочего диапазона.

На рис. 2 представлены совмещенные графики результатов теоретических и экспериментальных исследований при сгибании руки по гармоническому закону с амплитудой 15° и частотой 0,3 с (отличие значений составляет не более 10%). Объясняется это погрешностями измерений (для экспериментов использовался трехосевой акселерометр с последующим численным интегрированием полученных сигналов), а также задержками в цепях обратных связей при управлении экспериментальным стендом.

Полученные результаты экспериментов подтверждают правильность предложенной математической модели.

Рис. 2. Результаты экспериментальных (1) и теоретических (2)

исследований сгибания руки

Таким образом, разработанный программный комплекс, моделирующий динамику системы «реабилитационное устройство – рука человека», может использоваться для проведения численных экспериментов по отработке различных программ реабилитации. Задавая различные характеристики мышц, а также варьируя законы управления, врачи могут исследовать различные методики реабилитации, подбирая оптимальные параметры для каждой их них.

Литература:

1. Яцун, С.Ф Механотерапевтическое устройство для реабилитации локтевого сустава [Текст] / С.Ф. Яцун, Е.С. Тарасова // Известия Юго - Западного государственного университета. Серия Техника и технологии. –2012. – № 1. – С. 42 – 47.