Начало >> Статьи >> Архивы >> Протезирование детей с дефектами конечностей

Физиологические методы - Протезирование детей с дефектами конечностей

Оглавление
Протезирование детей с дефектами конечностей
Организация протезно-ортопедической помощи
Опорно-двигательный аппарат ребенка в онтогенезе
Патологические изменения
Деформация культей
Изменения формы культи при наличии костного блока берцовых костей
Деформации культи, вызванные обширными спаянными рубцами
Деформация эпифизов усеченных сегментов
Особенности перестройки дистального отдела усеченных костей
Деформация берцовых костей во фронтальной плоскости
Деформации коленного сустава и культи голени в сагиттальной плоскости
Недоразвитие бугристости большеберцовой кости
Деформация культи малоберцовой кости
Изменение шеечно-диафизарного угла после ампутации нижних конечностей
Клиническое обследование
Биомеханические методы
Соматометрические методы
Кинезиологические методы
Физиологические методы
Особенности ампутации у детей
Ампутация плеча
Ампутация голени, бедра, стопы
Особенности реампутации в детском возрасте
Протезирование детей с дефектами нижних конечностей
Протезирование, детей с дефектами верхних конечностей
Художественное конструирование предметов труда и быта
Физиотерапевтическое лечение
Лечебная физическая культура
Игровые средства передвижения для детей с дефектами конечностей
Хирургическая подготовка к протезированию
Операции, ликвидирующие пороки и заболевания культи
Создание дополнительных источников управления протезами с внешними источниками энергии
Анатомическое удлинение культей с помощью компрессионно-дистракционных аппаратов
Функциональное удлинение культи плеча
Операции, направленные на совершенствование системы крепления протезно-ортопедических изделий
Ортопедические операции при врожденных недоразвитиях конечностей
Послеоперационный период
Протезирование детей с дефектами верхних конечностей
Протезирование при дефектах предплечья
Протезирование при дефектах  плеча
Протезирование при дефектах после вычленения плеча
Стенд для объективной оценки результатов протезирования
Протезирование детей с дефектами нижних конечностей
Протезирование при дефектах голени
Особенности изготовления протезов голени
Эксплуатация протезов голени
Особенности изготовления протезов ПН3-54 и ПП3-55
Протезирование при дефектах бедра
Протезирование при дефектах после вычленения бедра
Протезирование при врожденных аномалиях развития нижних конечностей
Особенности изготовления протезов ПН9-07 и ПН9-08
Протезирование детей с аномалиями развития верхних конечностей
Ортопедическая помощь при деформациях стоп и укорочении конечности
Косолапость
Полые стопы
Пяточная стопа
Отвисающая стопа
Конская стопа
Укорочение конечности

С целью изучения механизма управления движениями, их энергообеспечения в клинико-биомеханических исследованиях применяются некоторые физиологические методы. Из обширного арсенала методов избираются те средства функциональной оценки жизнеобеспечивающих систем организма, которые в сочетании со специальными биомеханическими методами дают возможность глубже изучить процесс формирования двигатель- ного навыка и реакции организма на реализацию движения. Наиболее широко в клинико-биомеханических исследованиях используются различные варианты кардиографии, электроэнцефалография, электромиография, косвенная калориметрия.
Энергия, освобождаемая организмом в процессе жизнедеятельности, переходит непосредственно в работу механическую, электрическую, физико-химическую и т. д., при этом освобождается некоторое количество тепла. Поэтому все тепло, отдаваемое организмом, выраженное в калориях, дает всю сумму энергетических превращений за определенный промежуток времени. Количество выделяемого тепла может быть определено непосредственно в специальной калориметрической камере, в которую помещают испытуемого.
Однако в настоящее время применяется более простой метод непрямой калориметрии, который состоит в исследовании легочного газообмена и последующем пересчете количества потребляемого кислорода в единице тепловой энергии. Теоретические обоснования метода непрямой калориметрии базируются на том, что вся энергия, освобождающаяся в процессе жизнедеятельности человека, есть результат окисления жиров, белков и углеводов. Экспериментально установлено среднее количество тепла, освобождающегося при окислении 1 г каждого из указанных веществ. Установлен и тепловой эквивалент кислорода при окислении этих веществ. Таким образом, установив количество потребляемого кислорода, можно вычислить теплопродукцию организма в калориях за определенное время.
Энергетические траты здорового человека складываются из основного обмена, прироста обмена вследствие специфически- динамического действия принятой пищи, прироста обмена в результате мышечной работы. Основной обмен составляет наименьшую интенсивность обмена веществ и обмена энергии, какая только возможна для организма при исключении всех воздействий, способных повысить ту внутреннюю активность тела, которая является обязательным условием его жизнеспособности. Энергетически он выражается в величинах теплопродукции в состоянии покоя (М. И. Виноградов). Исходя из этого, основной обмен определяется не ранее чем через 12—18 ч после приема пищи, в условиях полного мышечного и психического покоя, при окружающей температуре 18—20 °С.
Основной обмен может считаться физиологической константой, так как его величина для каждого человека почти постоянна. Нормальные величины основного обмена получены эмпирическим путем и выведены на основании многочисленных исследований здоровых людей в возрасте от 21 до 70 лет (Харрис и Бенедикт) и до 21 года (Кестнер и Книппинг). Для вычисления основного обмена, свойственного данному лицу, в таблицах находят две цифры: одну — для массы и вторую — для роста и возраста. Сложив эти цифры, получают величину основного обмена в калориях в сутки.
В клинике принято выражать основной обмен, определенный при исследовании газообмена, в процентах по отношению к стандартным цифрам. Отклонения более 10 % расцениваются при этом как признак патологического состояния.
Наиболее распространенным в настоящее время методом непрямой калориметрии является метод Дугласа — Холдена. Суть его заключается в том, что испытуемый дышит атмосферным воздухом, причем выдыхаемый воздух благодаря применению дыхательного клапана собирается в мешок из прорезиненной ткани емкостью 100—150 л. Количество выдохнутого воздуха за данное время измеряется газовыми часами, а качественный состав исследуется в газоанализаторе. Методика Дугласа — Холдена дает возможность проводить исследования энергообмена в связи с локомоциями, работой. Мешок при этом закрепляется на испытуемом таким образом, чтобы он не сковывал движения. Испытуемый выполняет задания (трудовые операции, ходьба, бег) в условиях, близких к обычным. Поэтому уровень энергетического обмена при выполнении двигательных задач будет характеризовать их энергоемкость. Сравнительный анализ энергообмена при выполнении заданий в норме и патологии, на различных этапах восстановительного лечения и тренировки, при пользовании протезно-ортопедическими изделиями различных конструкций дает возможность оценить реакцию организма на физическую нагрузку и может служить объективной оценкой эффективности восстановительного лечения и протезирования.
Для изучения деятельности мышц в процессе выполнения двигательного акта используется электромиография. Отведение электромиограммы в настоящее время осуществляется двумя способами: накожными и игольчатыми электродами, позволяющими избирательно регистрировать активность одной двигательной единицы. Применение накожного биполярного отведения с межэлектродным расстоянием 20—25 мм позволяет регистрировать суммарную, интерферированную активность многих двигательных единиц.
Регистрация ЭМГ осуществляется электромиографом — прибором, состоящим из усилительной и регистрирующей части. Для получения сигнала, необходимого для обеспечения регистрации, применяются усилители переменного тока с широким диапазоном усиления, низким уровнем собственных шумов, а при использовании игольчатых электродов — высоким входным сопротивлением. Регистрация осуществляется шлейфным светолучевым осциллографом на кинопленке или осциллографической фотобумаге.
Требования к частотной характеристике биоусилителя зависят от задач исследования. Для неискаженной регистрации всех форм электромиограмм необходим широкий диапазон пропускаемых частот—от 1 до 10000 Гц. При использовании накожных электродов верхняя граница может быть снижена до 1000—1200 Гц.
Для оценки общей величины электрической активности мышц и ее распределения во времени, когда ЭМГ регистрируется совместно с механограммой движения и не требуется точного анализа ЭМГ, частотный спектр от 20 до 180 Гц вполне устраивает исследователя. В таких случаях в качестве регистратора могут быть использованы и чернильнопишущие приборы. Полезным дополнением к электромиографу может быть интегратор, позволяющий регистрировать одновременно с натуральной ЭМГ величину активности за установленное время.
Развитие электромиографии привело к появлению специальной области клинической электромиографии, находящей широкое применение и в протезировании.
Электромиографические исследования проводятся также для получения количественной оценки качества работы оператора.

Рис. 29. Установка для адаптивного регулирования мышечного напряжения.
Для этих целей используют универсальную физиологическую установку (рис. 29) [Хотякова Г. А., 1976], включающую усилители биопотенциалов, аналоговую вычислительную машину.
Усиленные сигналы подаются на чернильнопишущий прибор, где регистрируются в натуральной форме, и одновременно на АВМ для количественной обработки и дальнейшей регистрации вычисленных параметров на чернильнопишущем приборе в аналоговой форме. Кроме того, к выходу АВМ подсоединяется цифропечатающий вольтметр, с помощью которого вычисленные параметры биосигнала выдаются в цифровой форме.
С целью создания оптимальных условий работы ребенка- оператора, основанных на энергоинформационном принципе, исследуется его работа в режиме сенсомоторного слежения. Качество работы оценивается по способности поддерживать заданный уровень электрической активности мышц (1/4) от максимального (на протяжении 30 с). Заданный уровень высвечивается на экране осциллографа в виде светящейся «мишени», перемещающейся с различной скоростью — от 5,25 до 210,0 мм/с. Уровень электрической активности испытуемый контролирует по второй светящейся точке, положение которой на экране соответствует величине огибающей амплитуды электрической активности мышцы, работающей в изометрическом режиме. В задачу испытуемого входит совмещение этой точки с мишенью.
Качество работы ребенка-оператора определяется по ряду показателей в условиях:

  1. повышения заданного уровня электрической активности;
  2. повышения скоростной нагрузки отслеживания;
  3. при повторных отслеживаниях постоянного уровня электрической активности (малого и большого);
  4. без предварительной тренировки и после длительного обучения.

Выбор количественных критериев оценки качества работы ребенка-оператора основывается на положительных результатах предыдущих исследований [Петелина В. В., Чубаров А. В., 1973; Петелина В. В., Кузавкова Н. А., 1976]. Количественными критериями качества работы оператора являются среднеквадратическое отклонение огибающей амплитуды при отслеживании заданного уровня, математическое ожидание, коэффициенты вариаций и площадь ошибки, которые вычисляются по формулам, реализованным в виде схемы на АВМ.
Созданная универсальная физиологическая установка для адаптивного регулирования мышечного напряжения использовалась для создания принципов нового типа систем управления протезами для детей и взрослых при наличии кинепластического туннеля. Трудность решения вопроса заключалась в том, что усеченные мышцы, не имеющие второго костного прикрепления, по данным зарубежных авторов, не могут быть использованы для управления ввиду неспособности к обучению из-за отсутствия естественного проприоцептивного контроля. Теоретически предполагалось (Филатов В. И., Петелина В. В., 1980), что введение в просвет кинепластического туннеля твердого тела — датчика — компенсирует эти недостатки, а именно: создает канал обратной связи путем «включения» проприоцептивной чувствительности, в частности гамма-рецепторной системы. В этих условиях кинепластический туннель может использоваться в качестве источника нескольких сигналов в сложных системах управления.
Проведенные исследования показали, что у детей-инвалидов после вычленения в плечевых суставах не только вырабатывается навык произвольного сокращения мышечной стенки туннеля изолированно от остальной массы мышц, в которой сделан туннель, но имеют место произвольное напряжение отдельных порций мышечной стенки туннеля и дифференцирование амплитудных и скоростных параметров ее сокращения.
Таким образом, проведенными исследованиями были заложены основы создания принципиально новой системы управления полифункциональными протезами, т. е. такими техническими устройствами, многие функции которых управляются от одного источника путем дифференцирования различных параметров сигнала управления.

Рис. 30. Установка для исследования контактной системы управления протезами верхних конечностей.

Для исследования возможности управления такими протезами детьми с амелией верхних конечностей использована модель контактной системы управления в виде радиального пульта (рис. 30). Задание подавалось с помощью генератора случайных чисел и высвечивалось на табло. Правильность выполнения задания испытуемый контролировал по вспышке ламп на индикаторной части светового табло. Количественными критериями оценки служили время и правильность выбора клавиши [Афанасьев Ю. П. и др., 1977].
Совершенствование навыка выбора клавиши у одних детей осуществляется путем укорочения времени выполнения задания, т. е. повышения быстроты действия, у других — за счет уменьшения количества ошибок с общей тенденцией к уменьшению величин этих показателей в обеих группах. Процесс обучения на экспериментальном пульте осуществляется в течение 4-7 сеансов тренировок. При анализе полученных данных установлено, что независимо от индивидуальных особенностей у детей и длительности периода обучения характер ошибок определяется пространственным расположением датчика на пульте управления. Зона наименьшего количества ошибок располагается в секторах 315—87° и 192—211°, занимая общую площадь сектора в 151°. Учитывая это, пульт управления, по существу, должен ограничиваться 3—4 датчиками [Филатов В. И., Петелина В. В., 1980].
Уменьшение количества датчиков является одним из принципов активизации деятельности оператора в связи с тем, что существует определенная зависимость между реакцией выбора и числом альтернатив (время реакции выбора пропорционально логарифму числа альтернатив).
Проведенными исследованиями установлено, что навыки локального мышечного сокращения у детей-инвалидов в возрасте 5—7 лет образуются с трудом и требуют длительной тренировки, особенно в тех случаях, когда речь идет о дифференцировании различных уровней, в то время как общедвигательные реакции выбора становятся прочными после 4—6 ч обучения. В связи с этим для детей, особенно 5—7-летнего возраста, следует рекомендовать контактную систему управления протезами с учетом указанных выше принципов оптимизации устройства самого пульта управления.
Оценка функционального состояния высших отделов центральной нервной системы возможна при использовании электроэнцефалографии. В настоящее время электроэнцефалография нашла широкое применение как в экспериментах на животных, так и в исследованиях на людях, причем этот прием анализа функционального состояния мозга используется в клинических условиях с целью диагностики различного круга заболеваний Высокий интерес к изучению биопотенциалов мозга обусловлен тем, что по данным электроэнцефалографии возможно определение функционального состояния высших отделов центральной нервной системы, в частности бодрствования, степени активации ретикулярной формации мозгового ствола и т. п. В литературе имеются сведения и об изменениях ЭЭГ в проекционных моторных зонах в процессе реабилитации и связанной с этим перестройкой двигательного стереотипа у детей с амелией верхних конечностей.



 
« Проблема патологии роста в детском возрасте   Противоопухолевые препараты »