Буров Геннадий Николаевич — кандидат технических наук, руководитель научного направления Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный научный центр реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта» Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации, Российская Федерация, Санкт-Петербург, 195067, ул. Бестужевская, 50, тел.: +7-921-791-12-90, e-mail: zxzy@.yandex.ru
Большаков Владимир Александрович — руководитель проектно-конструкторского отдела Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный научный центр реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта» Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации, Российская Федерация, Санкт-Петербург, 195067, ул. Бестужевская, 50, тел.: +7-921-757-87-16, e-mail: pko09_903@mail.ru
Дробаха Алёна Сергеевна — младший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный научный центр реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта» Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации, Российская Федерация, Санкт-Петербург, 195067, ул. Бестужевская, 50, e-mail: drobaha-alena@mail.ru
В рубрике: Оригинальные исследования
Год: 2021 Том: 3 Номер журнала: 4
Страницы: 32-40
Тип статьи: scientific and practical
УДК: 615.477.21
DOI: 10.26211/2658-4522-2021-3-4-32-40
Введение. Траекторный анализ относится к разряду сложных, но обязательных этапов оценки эффективности реабилитационной биотехнической системы «инвалид — протез руки — среда». Создаваемый измерительный комплекс является современным аппаратным средством для объективной оценки эффективности протезирования верхних конечностей методом кинематического анализа. В отличие от известных методов оценки, выполняемые с помощью протеза руки действия могут быть регламентированы посредством представления среды в виде двухмерной траектории. В этом случае предоставляется возможность постоянного контроля параметров выполнения заданной рабочей операции и всех отклонений от предписанного значения измеряемых величин. Результат протезирования оценивается посредством некоторого количественного показателя, характеризующего способность протезированного инвалида выполнять комплекс тестов, успешность действий и время, затраченное на выполнение конкретного испытательного задания.
Цель. Разработка методики и устройства для оценки успешности протезирования верхних конечностей методом траекторного анализа.
Материалы и методы. В разработанной методике сделана попытка одновременно использовать два принципа оценки — принцип успешного достижения результата и принцип сравнения. Объективизация оценки реабилитационного эффекта может быть достигнута при учете специфики двигательной деятельности инвалидов, пользующихся протезами верхних конечностей. Все двигательные акты, выполняемые инвалидом, были разделены на две основные группы: манипулирование свободным объектом и движение со связанным объектом по жесткой траектории. Для оценки эффективности протезирования различных пациентов они выполняли одну и ту же двигательную (рабочую или управления) операцию. Эффективность применения технического средства — протеза руки — можно определять по количественным характеристикам движений корпуса инвалида, которые можно регистрировать с помощью потенциометрических датчиков, а при соответствующей обработке электрических сигналов (дифференцирование по времени) оценить характеристики скорости перемещений корпуса в процессе выполнения двигательных актов руками.
Результаты. Устройство контроля выполнения тестового эталонного двигательного акта представляет собой планшет с возможностью регулировать его положение по углу наклона и по высоте. На поле планшета должна быть изображена эталонная траектория. На планшете должен быть закреплен механизм координатного устройства, концевое звено которого должно иметь рукоятку для захвата ее искусственной кистью. Концевое звено механизма должно иметь возможность при захвате рукоятки искусственной кистью свободно перемещаться в поле планшета при воздействии на него протезированной конечностью. Обработка данных с координатных датчиков, аналого-цифрового преобразователя с пересчетом и анализом фактических измерений программными средствами позволяет сформировать показатель эффективности использования протеза руки на основе данных траекторного исследования.
Обсуждение. Известно, что основными характеристиками технического средства, выполняющего команды оператора, являются быстродействие и точность выполнения заданного движения. В случае, когда мы имеем дело с биотехнической системой в целом и пытаемся охарактеризовать ее эффективность, необходимо учитывать особенности не только технического средства, но и самого оператора. К числу таких факторов относятся уровень ампутации, степень подвижности естественных суставов руки, время реакции оператора, а также время выполнения задания.
Заключение. В процессе проводимого исследования полученные данные позволили сделать следующие выводы:
— траекторный анализ относится к разряду сложных, но обязательных этапов оценки эффективности реабилитационной биотехнической системы «инвалид — протез руки — среда»;
— созданный измерительный комплекс является современным аппаратным средством для объективной оценки эффективности протезирования верхних конечностей методом кинематического анализа;
— результаты исследования, проведенного с помощью измерительного комплекса, могут быть использованы при дальнейшем формировании показателей интегральной оценки эффективности реабилитационной биотехнической системы;
— в качестве очередного этапа оценки эффективности реабилитационной биотехнической системы может быть рекомендовано проведение анализа энергетических затрат мышечной системы при пользовании протезом верхней конечности.
Ключевые слова: кинематическая характеристика, механический протез руки, реабилитационный эффект
1. Neve Wilfred Korpernahetechnische Hilfen zur Rehabilitation Korperbehinderter. Berlin: VEB Verlagund Gesundheit; 1978. 175 p.
2. Буров Г.Н. Современное состояние проблемы управления протезами верхних конечностей и достигаемый эффект протезирования // Вестник гильдии протезистов-ортопедов. — 2002. — № 4 (10). — C. 37-43.
3. Бакулев В.И., Буров Г.Н. К вопросу создания активных механических протезов для инвалидов с короткими культями верхних конечностей // Вестник гильдии протезистов-ортопедов. — 2004. — № 2 (16). — С. 13-19.
4. Nader Max. Otto Bock. Prosthetic compendium. Upper Extremity Prostheses. Berlin: Schiele und Schon; 1990. 95 s.
5. Протезы верхних конечностей. Каталог. — М.: РКК «Энергия». — 2002. — 21 с.
6. Буров Г.Н., Большаков В.А. Протез предплечья / Патент РФ № 2541816.от 16.04 2015 г.
7. Буров Г.Н., Большаков В.А. Протез предплечья / Патент РФ № 2615278 от 04.04. 2017 г.