RU2830420C1 - Interactive trainer for arm motor function rehabilitation after neurological injury - Google Patents
Interactive trainer for arm motor function rehabilitation after neurological injury Download PDFInfo
- Publication number
- RU2830420C1 RU2830420C1 RU2024114175A RU2024114175A RU2830420C1 RU 2830420 C1 RU2830420 C1 RU 2830420C1 RU 2024114175 A RU2024114175 A RU 2024114175A RU 2024114175 A RU2024114175 A RU 2024114175A RU 2830420 C1 RU2830420 C1 RU 2830420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- panel
- training
- sensors
- panels
- hand
- Prior art date
Links
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 title description 10
- 230000007659 motor function Effects 0.000 title description 6
- 231100000878 neurological injury Toxicity 0.000 title 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 83
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 45
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 25
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 17
- 210000002832 shoulder Anatomy 0.000 description 17
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 15
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 14
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 14
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 13
- 210000001513 elbow Anatomy 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 9
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 8
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 8
- 208000007542 Paresis Diseases 0.000 description 7
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 7
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 6
- VREFGVBLTWBCJP-UHFFFAOYSA-N alprazolam Chemical compound C12=CC(Cl)=CC=C2N2C(C)=NN=C2CN=C1C1=CC=CC=C1 VREFGVBLTWBCJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 5
- 206010019465 hemiparesis Diseases 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 5
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 3
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000037023 motor activity Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 3
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 3
- 206010008025 Cerebellar ataxia Diseases 0.000 description 2
- 206010008072 Cerebellar syndrome Diseases 0.000 description 2
- 208000032382 Ischaemic stroke Diseases 0.000 description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 208000029028 brain injury Diseases 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000037410 cognitive enhancement Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 210000002310 elbow joint Anatomy 0.000 description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 2
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 description 2
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 2
- 230000001148 spastic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 208000020431 spinal cord injury Diseases 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 210000000225 synapse Anatomy 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 206010003591 Ataxia Diseases 0.000 description 1
- 241001583810 Colibri Species 0.000 description 1
- 208000016988 Hemorrhagic Stroke Diseases 0.000 description 1
- 208000002682 Hyperkalemia Diseases 0.000 description 1
- 125000000174 L-prolyl group Chemical group [H]N1C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[C@@]1([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 208000008238 Muscle Spasticity Diseases 0.000 description 1
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 240000003186 Stachytarpheta cayennensis Species 0.000 description 1
- 235000009233 Stachytarpheta cayennensis Nutrition 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 231100000652 hormesis Toxicity 0.000 description 1
- 201000001421 hyperglycemia Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 208000020658 intracerebral hemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 210000004973 left posterior cerebral artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 1
- 238000010197 meta-analysis Methods 0.000 description 1
- 210000003657 middle cerebral artery Anatomy 0.000 description 1
- 210000000337 motor cortex Anatomy 0.000 description 1
- 210000002161 motor neuron Anatomy 0.000 description 1
- 201000006417 multiple sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 230000007658 neurological function Effects 0.000 description 1
- 230000004112 neuroprotection Effects 0.000 description 1
- 238000001584 occupational therapy Methods 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 208000021090 palsy Diseases 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 238000000554 physical therapy Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008521 reorganization Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 208000018198 spasticity Diseases 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009424 thromboembolic effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и медицинской реабилитации и может быть использовано для реабилитации пациентов с нарушениями двигательной функции руки (парезами центральными и периферическими) при последствиях таких заболеваний как инсульт, черепно-мозговая травма, спинномозговая травма, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и прочих заболеваниях, вызывающих поражения моторных структур нервной системы.The invention relates to medicine, namely to neurology and medical rehabilitation, and can be used for the rehabilitation of patients with hand motor function disorders (central and peripheral paresis) due to the consequences of diseases such as stroke, traumatic brain injury, spinal cord injury, multiple sclerosis, Parkinson's disease and other diseases that cause damage to the motor structures of the nervous system.
В России заболеваемость инсультом 2-3 на 1000 населения, из них 70% имеют нарушение функции верхней конечности [Мачинский П.А., Плотникова Н,.А., Улъянкин В.Е., Рыбаков А.Г., Макеев Д.А. Сравнительная характеристика показателей заболеваемости ишемическим и геморрагическим инсультом в России // Известия вузов. Поволжский регион. Медицинские науки. 2019. №2 (50). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnaya-harakteristika-pokazateley-zabolevaemosti-ishemicheskim-i-gemorragicheskim-insultom-v-rossii (дата обращения: 30.03.2023; Калинина С.Я., Семенова Т.Н., Григорьева В.Н. Нарушение функции руки в клинической картине инсульта // ПМ. 2017. №1 (102). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/narushenie-funktsii-ruki-v-klinicheskoy-kartine-insulta (дата обращения: 30.03.2023].In Russia, the incidence of stroke is 2-3 per 1000 population, of which 70% have upper limb dysfunction [Machinsky P.A., Plotnikova N.A., Ulyankin V.E., Rybakov A.G., Makeev D.A. Comparative characteristics of the incidence of ischemic and hemorrhagic stroke in Russia // News of universities. Volga region. Medical sciences. 2019. No. 2 (50). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnaya-harakteristika-pokazateley-zabolevaemosti-ishemicheskim-i-gemorragicheskim-insultom-v-rossii (date of access: 30.03.2023; Kalinina S. Ya., Semenova T. N., Grigorieva V. N. Impaired hand function in the clinical picture of stroke // PM. 2017. No. 1 (102). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/narushenie-funktsii-ruki-v-klinicheskoy-kartine-insulta (date of access: 30.03.2023].
Черепно-мозговой травмой в России заболевают 600 тыс. человек в год, из них у 18% наблюдается нарушение функции руки [Акулов М.А., Хатъкова С.Е., Мокиенко О.А., Орлова О.Р., Усачев Д.Ю., Захаров В.О., Орлова А.С., Томский А.А. Эффективность ботулинотерапии в лечении спастичности верхней конечности у пациентов с черепно-мозговой травмой. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016; 116(8): 30-35.].Traumatic brain injury affects 600 thousand people per year in Russia, 18% of whom have impaired hand function [Akulov M.A., Khatkova S.E., Mokienko O.A., Orlova O.R., Usachev D.Yu., Zakharov V.O., Orlova A.S., Tomsky A.A. Efficiency of botulinum therapy in the treatment of upper limb spasticity in patients with traumatic brain injury. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2016; 116(8): 30-35.].
В России болезнь Паркинсона встречается 19-51 случаев на 1000 населения, точный % вовлечения верхней конечности неизвестен [Раздорская В.В., Воскресенская О.Н., Юдина Г.К. Болезнь Паркинсона в России: распространенность и заболеваемость // Саратовский научно-медицинский журнал. 2016. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bolezn-parkinsona-v-rossii-rasprostranennost-i-zabolevaemost].In Russia, Parkinson's disease occurs in 19-51 cases per 1000 population, the exact % of upper limb involvement is unknown [Razdorskaya V.V., Voskresenskaya O.N., Yudina G.K. Parkinson's disease in Russia: prevalence and incidence // Saratov Scientific Medical Journal. 2016. No. 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bolezn-parkinsona-v-rossii-rasprostranennost-i-zabolevaemost].
Согласно современным теориям моторного контроля и сетевой теории строения головного мозга, возможность совершать движения зависит от того, насколько хорошо функционирует сеть нейронов головного мозга, отвечающих за тот или иной моторный навык. Чем она толще, чем больше в ней задействовано нейронов и синапсов, тем лучше движение. При нейропоражении моторная цепочка нейронов разрушается полностью или частично (становится тоньше, нейронов меньше) [Guggisberg AG, Koch PJ, Hummel FC, Buetefisch CM. Brain networks and their relevance for stroke rehabilitation. Clin Neurophysiol. 2019 Jul; 130(7): 1098-1124. doi: 10.1016/j.clinph.2019.04.004. Epub 2019 Apr 15. PMD: 31082786; PMCID: PMC6603430.]. Для успешного восстановления моторного навыка в руке после неврологического поражения недостаточно просто накачать нужную мышцу, а нужно нарастить в головном мозге функциональную связь нейронов, отвечающих за движения в руке, увеличить количество задействованных нейронов в этой области и число синапсов, связывающих их между собой [Boccuni L, Marinelli L, Trompetto С, Pascual-Leone A, Time to reconcile research findings and clinical practice on upper limb neurorehabilitation. Front Neurol. 2022 Jul 19; 13: 939748. doi: 10.3389/fheur.2022.939748. PMID: 35928130; PMCID: PMC9343948.]. Исследования показали существование законов, в соответствии с которыми происходят восстановления нейронных сетей и связей между нейронами в головном мозге. Эти законы получили название «принципы нейропластичности», а сама способность головного мозга изменяться под действие опыта, окружающей среды или болезни - нейропластичность. Соблюдение принципов нейропластичности и принципов моторного обучения во время тренировок при нейрореабилитации помогает создать условия для более быстрого, простого для пациента и полного восстановления неврологических функций [Levin MF, Demers М. Motor learning in neurological rehabilitation. Disabil Rehabil. 2021 Dec; 43(24): 3445-3453. doi: 10.1080/09638288.2020.1752317. Epub 2020 Apr 22. PMID: 32320305.].According to modern theories of motor control and the network theory of brain structure, the ability to perform movements depends on how well the network of neurons in the brain responsible for a particular motor skill functions. The thicker it is, the more neurons and synapses it involves, the better the movement. With neurolesion, the motor chain of neurons is destroyed completely or partially (becomes thinner, there are fewer neurons) [Guggisberg AG, Koch PJ, Hummel FC, Buetefisch CM. Brain networks and their relevance for stroke rehabilitation. Clin Neurophysiol. 2019 Jul; 130(7): 1098-1124. doi: 10.1016/j.clinph.2019.04.004. Epub 2019 Apr 15. PMD: 31082786; PMCID: PMC6603430.]. To successfully restore a motor skill in the hand after a neurological lesion, it is not enough to simply pump up the necessary muscle, but it is necessary to increase the functional connection of neurons in the brain responsible for movements in the hand, to increase the number of neurons involved in this area and the number of synapses connecting them with each other [Boccuni L, Marinelli L, Trompetto C, Pascual-Leone A, Time to reconcile research findings and clinical practice on upper limb neurorehabilitation. Front Neurol. 2022 Jul 19; 13: 939748. doi: 10.3389/fheur.2022.939748. PMID: 35928130; PMCID: PMC9343948.]. Studies have shown the existence of laws according to which neural networks and connections between neurons in the brain are restored. These laws are called "principles of neuroplasticity", and the ability of the brain to change under the influence of experience, environment or disease is neuroplasticity. Compliance with the principles of neuroplasticity and the principles of motor learning during training in neurorehabilitation helps to create conditions for faster, easier for the patient and complete restoration of neurological functions [Levin MF, Demers M. Motor learning in neurological rehabilitation. Disabil Rehabil. 2021 Dec; 43(24): 3445-3453. doi: 10.1080/09638288.2020.1752317. Epub 2020 Apr 22. PMID: 32320305.].
За последние пять лет происходит интенсивное исследование принципов нейропластичности. Ранее существовавший список из 6 принципов, пополнился новыми принципами, и скорее всего этот список будет расширяться со временем.Over the past five years, there has been intense research into the principles of neuroplasticity. The previously existing list of 6 principles has been expanded to include new principles, and this list will likely expand over time.
Выделяют следующие принципы нейропластичности [Maier М, Ballester BR, Verschure PFMJ. Principles of Neurorehabilitation After Stroke Based on Motor Learning and Brain Plasticity Mechanisms. Front Syst Neurosci. 2019 Dec 17; 13: 74. doi: 10.3389/fhsys.2019.00074. PMID: 31920570; PMCID: PMC6928101.]:The following principles of neuroplasticity are distinguished [Maier M, Ballester BR, Verschure PFMJ. Principles of Neurorehabilitation After Stroke Based on Motor Learning and Brain Plasticity Mechanisms. Front Syst Neurosci. 2019 Dec 17; 13: 74. doi: 10.3389/fhsys.2019.00074. PMID: 31920570; PMCID: PMC6928101.]:
1. Многократные повторения - чтобы тот или иной моторный навык хорошо выработался, нужно многократно его практиковать, т.е. многократно повторять нужное движение.1. Multiple repetitions - in order for a particular motor skill to be well developed, it must be practiced many times, i.e. the required movement must be repeated many times.
2. От простого к сложному - упражнение или задание для пациента должно быть выполнимым, нельзя давать пациенту слишком сложное задание, с которым он не сможет справиться. В то же время, каждый раз следует усложнять упражнение, как только пациент хорошо стал с ним справляться. Всегда поддерживать задания на сложном, но выполнимом уровне. Усложнение упражнений можно обеспечить разными параметрами: давать большую силовую прогрессирующую нагрузку, большую амплитуду, высоту, скорость, аккуратность, продолжительность и т.д.2. From simple to complex - the exercise or task for the patient must be feasible, you cannot give the patient a task that is too complex, which he will not be able to cope with. At the same time, each time the exercise should be made more complex, as soon as the patient has begun to cope with it well. Always maintain the tasks at a complex, but feasible level. The complexity of the exercises can be ensured by various parameters: giving a greater power progressive load, greater amplitude, height, speed, accuracy, duration, etc.
3. Принцип специфичности (специфичность упражнений для каждой восстанавливаемой зоны мозга). Этот принцип говорит о том, чтобы эффективно восстановить нейронную сеть, отвечающую за тот или иной навык, нужно упражнение, тренирующее именно этот навык. Т.е. для восстановления движения в локте - нужно чтоб во время упражнений пациент двигал локтем; для восстановления щипкового захвата - захватывал щипковым методом; чемоданный захват - хватать чемоданным способом; для восстановления пронации-супинации - пронировал / супинировал предплечье и т.д. Таким образом, упражнение должно быть проблемно ориентированным и задача специфичным (ориентировано на очень конкретную задачу и двигательную проблему в руке).3. The principle of specificity (specificity of exercises for each restored area of the brain). This principle says that in order to effectively restore the neural network responsible for a particular skill, you need an exercise that trains this particular skill. That is, to restore movement in the elbow - the patient needs to move the elbow during the exercises; to restore the pinch grip - grab using the pinch method; suitcase grip - grab using the suitcase method; to restore pronation-supination - pronate / supinate the forearm, etc. Thus, the exercise must be problem-oriented and task-specific (oriented to a very specific task and motor problem in the hand).
4. Интервальность тренировок. Исследования показывают, что наиболее эффективными для стимуляции нейропластичности являются тренировки короткими подходами - 45-60 секунд, с последующим коротким отдыхом. Это объясняют тем, что через определенное время нейроны перестают воспринимать предъявляемый во время тренировки стимул (перестают усваивать информацию), наступает их деполяризация и торможение. Короткий отдых между подходами позволяет отдохнуть мотонейронам, и вновь быть готовыми к восприятию информации. При интервальных тренировках лучше усваивается новый двигательный навык.4. Interval training. Research shows that the most effective for stimulating neuroplasticity are training in short sets - 45-60 seconds, followed by a short rest. This is explained by the fact that after a certain time, neurons stop perceiving the stimulus presented during training (stop assimilating information), and their depolarization and inhibition occurs. A short rest between sets allows motor neurons to rest and be ready to perceive information again. With interval training, a new motor skill is better assimilated.
5. Интенсивность и доза. Сложно измерить дозу тренировок. Обычно ее считают в часах, потраченных на упражнения, чем их больше, тем эффективнее курс реабилитации. Упражнения должны выполняться с максимально возможной для пациента скоростью и интенсивностью для стимуляции нейропластичности (следует обратить внимание, что такой тип выполнения упражнений отличается от реабилитации опорно-двигательной, кардио, легочной, где принципы выполнения упражнений - умеренность нагрузки на интенсивности ниже максимально возможной).5. Intensity and dose. It is difficult to measure the dose of training. It is usually calculated in hours spent on exercises, the more of them, the more effective the rehabilitation course. Exercises should be performed at the maximum possible speed and intensity for the patient to stimulate neuroplasticity (it should be noted that this type of exercise performance differs from musculoskeletal, cardio, pulmonary rehabilitation, where the principles of exercise performance are moderate loads at an intensity lower than the maximum possible).
6. Целенаправленное упражнение (кинуть мяч в корзину, поставить книгу на полку) - выполнение конкретных целей, паттернов движений стимулирует процессы формирования сетей движений руки лучше, чем классические упражнения.6. Targeted exercise (throwing a ball into a basket, putting a book on a shelf) - the fulfillment of specific goals and movement patterns stimulates the processes of forming hand movement networks better than classical exercises.
7. Разнообразие задач и упражнений. Чем разнообразнее выполняемые рукой задачи и упражнения, тем шире корковые представительства, отвечающие за движения руки, а значит и лучше, точнее, сильнее, быстрее моторные навыки руки.7. Variety of tasks and exercises. The more varied the tasks and exercises performed by the hand, the wider the cortical representations responsible for hand movements, and therefore the better, more precise, stronger, faster the motor skills of the hand.
8. Явная обратная связь (наглядность результата / успеха и способность увидеть ошибку / неправильное действие - возможность увидеть результат движения сразу же после его завершения: донес три кубика и не уронил; получилось перевернуть домино другой стороной; биологическая обратная связь; нейрофитбэк. Обратная связь указывает сразу же об успешности или не успешности действия. Паттерн движений, приведший к ошибочному результату, будет «забыт» головным мозгом, в то время как успешный результат, скорее всего, мозг попытается автоматически запомнить [Loriette С, Ziane С, Ben Hamed S. Neurofeedback for cognitive enhancement and intervention and brain plasticity. Rev Neurol (Paris). 2021 Nov; 177(9): 1133-1144. doi: 10.1016/j.neurol.2021.08.004. Epub 2021 Oct 19. PMID: 34674879.].8. Explicit feedback (visibility of the result/success and the ability to see the error/incorrect action - the ability to see the result of the movement immediately after its completion: carried three cubes without dropping them; managed to turn the domino over; biofeedback; neurofeedback. Feedback immediately indicates the success or failure of the action. The movement pattern that led to the erroneous result will be “forgotten” by the brain, while the brain will most likely try to automatically remember the successful result [Loriette C, Ziane C, Ben Hamed S. Neurofeedback for cognitive enhancement and intervention and brain plasticity. Rev Neurol (Paris). 2021 Nov; 177(9): 1133-1144. doi: 10.1016/j.neurol.2021.08.004. Epub 2021 Oct 19. PMID: 34674879.].
9. Неявная обратная связь - отсроченная, графики успехов, видео сравнивающие результаты за несколько дней, повышают мотивацию пациента и способствуют лучшему усвоению двигательного навыка [Loriette С, Ziane С, Ben Hamed S. Neurofeedback for cognitive enhancement and intervention and brain plasticity. Rev Neurol (Paris). 2021 Nov; 177(9): 1133-1144. doi: 10.1016/j.neurol.2021.08.004. Epub 2021 Oct 19. PMID: 34674879.].9. Implicit feedback - delayed, progress graphs, videos comparing results over several days, increase patient motivation and promote better acquisition of motor skills [Loriette C, Ziane C, Ben Hamed S. Neurofeedback for cognitive enhancement and intervention and brain plasticity. Rev Neurol (Paris). 2021 Nov; 177(9): 1133-1144. doi: 10.1016/j.neurol.2021.08.004. Epub 2021 Oct 19. PMID: 34674879.].
10. Мотивация, игра, вознаграждение - способствует лучшему усвоению навыка по сравнению с классическими упражнениями [Ali A S, Arumugam A, Gururaj S, Kumaran D S. Effects of game-based rehabilitation on upper limb function in adults within the first six months following stroke: protocol for a systematic review and meta-analysis. JBI Evid Synth. 2021 Aug; 19(8): 1954-1963. doi: 10.11124/JBIES-20-00349. PMID: 33720108.].10. Motivation, game, reward - contributes to better skill acquisition compared to classical exercises [Ali A S, Arumugam A, Gururaj S, Kumaran D S. Effects of game-based rehabilitation on upper limb function in adults within the first six months following stroke: protocol for a systematic review and meta-analysis. JBI Evid Synth. 2021 Aug; 19(8): 1954-1963. doi: 10.11124/JBIES-20-00349. PMID: 33720108.].
11. Модуляция работы более слабой руки (модуляция выбора) - препятствие действовать не вовлеченной конечностью во время тренировок (фиксация «здоровой» руки, «отправь в отпуск здоровую руку»), помогает нормализовать межполушарные взаимодействия, делает навык автоматическим, способствует торможению конвергентной нейропластичности (ненужной, в здоровом полушарии) [Mattson MP, Leak RK. The hormesis principle of neuroplasticity and neuroprotection. Cell Metab. 2024 Feb 6; 36(2): 315-337. doi: 10.1016/j.cmet.2023.12.022. Epub 2024 Jan 10. PMID: 38211591.].11. Modulation of the weaker hand (modulation of choice) - an obstacle to acting with the uninvolved limb during training (fixation of the “healthy” hand, “send the healthy hand on vacation”), helps to normalize interhemispheric interactions, makes the skill automatic, contributes to the inhibition of convergent neuroplasticity (unnecessary, in the healthy hemisphere) [Mattson MP, Leak RK. The hormesis principle of neuroplasticity and neuroprotection. Cell Metab. 2024 Feb 6; 36(2): 315-337. doi: 10.1016/j.cmet.2023.12.022. Epub 2024 Jan 10. PMID: 38211591.].
Исследования показывают, что использование хотя бы 6 принципов нейропластичности во время физической терапии делает ее не просто эффективной, а высокоэффективной.Research shows that using at least the 6 principles of neuroplasticity during physical therapy makes it not just effective, but highly effective.
Практическая медицина должна перестраиваться под научные данные, внедряя их в повседневное использование. Тренажеры для реабилитации руки нужно конструировать так, чтоб они позволяли проводить тренировки с соблюдением современных принципов нейропластичности.Practical medicine must adapt to scientific data, introducing them into everyday use. Hand rehabilitation simulators must be designed so that they allow training in compliance with modern principles of neuroplasticity.
Несоблюдение принципов нейропластичности в медицинских реабилитационных тренажерах делает процесс формирования функциональной сети нейронов, а значит и восстановления навыка, более медленным и менее полным. Создание новых тренажеров для реабилитации функции руки после нейропоражений, работающих по принципам нейропластичности, ускорит восстановление пациентов и увеличит степень восстановления, сделает доступными активные тренировки для пациентов с низкими функциональными возможностями руки.Failure to comply with the principles of neuroplasticity in medical rehabilitation simulators makes the process of forming a functional network of neurons, and therefore the restoration of the skill, slower and less complete. The creation of new simulators for the rehabilitation of hand function after neurolesions, working on the principles of neuroplasticity, will accelerate the recovery of patients and increase the degree of recovery, will make active training available to patients with low functional capabilities of the hand.
Известен стол для ручной терапии Manualex M12 - стол для разработки мелкой моторики рук [Бренд Technomex, страна производитель Польша https://medpribor.pro/product/manualex-m12/] Тренажер Manualex М12 предназначен для улучшения мобильности суставов, силы и выносливости мышц после травм и оперативных вмешательств. Имеет 12 отдельных тренажеров (рукояток), расположенных на столе, для тренировки различных групп мышц и отработки отдельных движений: сгибание пальцев; хватка цилиндрических поверхностей; упражнения на противопоставление большого пальца; упражнения «щипцы»; «тяга к себе»; «тяга вверх»; упражнение на сгибание пальцев; упражнение на дорсальное сгибание запястья; упражнение на мультифункциональную хватку (шар); упражнение на выпрямление пальцев; упражнение на пронацию-супинацию предплечья; упражнение на локтевое и лучевое отведение кисти. На каждой рукоятке регулируется сила ее сопротивления от 250 до 2750 г, таким образом создается возможность упрощать или усложнять упражнения по силе тяжести. К недостаткам можно отнести то, что во время тренировки одномоментно совершается движение (а значит и тренируется) только строго в одной отдельной мышце / группе мышц (только разгибание локтя или только сгибание пальцев), в то время как при использовании заявляемого изобретения тренируются паттерны сложных движений, что не просто накачивает какую-то отдельную мышцу, увеличивая ее объем и силу, а восстанавливает сложные двигательные навыки. Manualex M12 соблюдает принцип многократных повторений заявленных движений, но на нем невозможно усложнить упражнение по точности захвата, точности движений, стимулировать скорость выполнения заданий. Во время работы с тренажером пациент хватается за рукоятку и более ее не отпускает до конца упражнения, то есть, нет повторений захватов - не соблюдается принцип специфичности тренировки захвата. В заявляемом изобретении соблюдается принцип специфичности тренировки захвата. Недостатком Manualex M12 является то, что тренировки на нем не соблюдают принцип целенаправленности задачи - нет конкретной цели упражнения (отвести большой палец-привести большой палец - не является целью, на которой мог бы сосредоточить внимание пациент, кроме механики своего тела, что является минусом для нейрореабилитации). Успех выполнения задания измеряется не анатомическим движением, а достижением цели - манипуляция предметом. Принцип разнообразия задач и упражнений в Manualex M12 достигается двенадцатью упражнениями. Использование заявляемого тренажера позволяет разнообразить упражнения каждый день, каждую тренировку, подбирая предметы любой формы, величины, веса (цилиндры, конусы, кубы, шары, домино, карты, надеть на руку цветную перчатку и т.д.). Недостатком Manualex M12 так же является то, что он не содержит интерактивный компонент, не выдает явную обратную связь (нет сигналов о правильности упражнения, баллов, нет игрового момента), нет не явной обратной связи (графика успеха тренировок).The Manualex M12 hand therapy table is known - a table for developing fine motor skills of the hands [Brand Technomex, country of origin Poland https://medpribor.pro/product/manualex-m12/] The Manualex M12 simulator is designed to improve joint mobility, muscle strength and endurance after injuries and surgeries. It has 12 separate simulators (handles) located on the table for training various muscle groups and practicing individual movements: finger flexion; grip of cylindrical surfaces; thumb opposition exercises; "pincer" exercises; "pull to yourself"; "upward pull"; finger flexion exercise; dorsal flexion exercise of the wrist; multifunctional grip exercise (ball); finger straightening exercise; forearm pronation-supination exercise; ulnar and radial abduction exercise of the hand. The resistance force of each handle is regulated from 250 to 2750 g, thus creating the possibility to simplify or complicate the exercises by gravity. The disadvantages include the fact that during the training, the movement is performed at a time (and therefore trained) only in one separate muscle / muscle group (only elbow extension or only finger flexion), while when using the claimed invention, patterns of complex movements are trained, which does not simply pump up some separate muscle, increasing its volume and strength, but restores complex motor skills. Manualex M12 complies with the principle of multiple repetitions of the declared movements, but it is impossible to complicate the exercise by the accuracy of the grip, the accuracy of movements, stimulate the speed of completing tasks. During work with the simulator, the patient grabs the handle and does not release it until the end of the exercise, that is, there are no repetitions of grips - the principle of specificity of grip training is not observed. In the claimed invention, the principle of specificity of grip training is observed. The disadvantage of Manualex M12 is that training on it does not comply with the principle of task focus - there is no specific goal of the exercise (abducting the thumb - adducting the thumb - is not a goal on which the patient could focus, except for the mechanics of his body, which is a minus for neurorehabilitation). The success of the task is measured not by anatomical movement, but by achieving the goal - manipulation of the object. The principle of diversity of tasks and exercises in Manualex M12 is achieved by twelve exercises. Using the claimed simulator allows you to diversify exercises every day, every training session, selecting objects of any shape, size, weight (cylinders, cones, cubes, balls, dominoes, cards, putting on a colored glove, etc.). The disadvantage of Manualex M12 is also that it does not contain an interactive component, does not provide explicit feedback (no signals about the correctness of the exercise, points, no game moment), there is no implicit feedback (training success graphics).
Известен тренажер Fitlight - система беспроводных программируемых датчиков для тренировки скорости и рефлексов [Бренд XMSJ, Китай, https://aliexpress.ru/item/1005004683252839.html?ysclid=lvg9h9xalq546200112&sku_id=12000030087681583]. Состоит из отдельных модулей, содержащих датчики движения и вибрации, которые крепятся на поверхность (стену, стол, пол). Так же на модулях загораются лампочки-подсветка, в тот момент, когда к ним нужно приблизить руку, в последовательности, заданной программой. Датчики реагируют на приближения к ним любого предмета, и удара по ним. Позволяют тренировать крупную моторику. Недостатки данного прибора: реагируют на любой приближающийся к ним предмет, не зависимо от того, нужной стороной приближается он или нет, не позволяет проводить контроль упражнений на пронацию-супинацию, отведения большого пальца руки. В отличие от тренажера Fitlight, заявляемый тренажер содержит датчики цвета, по разному реагирующие на красную или синюю поверхность предмета (руки в перчатке, ладонная сторона которой одного цвета, а тыльная - другого цвета), что расширяет технические возможности аппарата и позволяет контролировать выполнение таких упражнений, как переворот лежащего на поверхности предмета, во время которого выполняется пронация/супинация предплечья, отведение большого пальца, требуется ловкость пальцев руки (перчатки с пальцами различных цветов, которые по заданной программе нужно подносить к датчикам тренажера). Недостатком тренажера Fitlight также является то, что модули системы располагаются на поверхности, выступают над ней, не позволяя двигать предметы над ними по плоской поверхности, что не позволяет проводить тренировку, в процессе которой пациенту необходимо двигать предметы по поверхности (для пациентов с низкими функциональными возможностями руки). В отличие от этого датчики предлагаемого тренажера встроены в столешницу, которая является ровной поверхностью и позволяет двигать предметы по поверхности пациентам даже с низкими функциональными возможностями руки. Недостатком так же является то, что тренировки на тренажере Fitlight не соблюдают принцип специфичности тренировки захвата - датчик среагирует даже на руку без предмета, поднесенную к нему. В отличие от этого, датчики в заявляемом тренажере реагируют на цвет поднесенного предмета и не среагируют, если предмет не был захвачен и не донесен (не реагируют на пустую руку, если она не в цветной перчатке) или предмет был донесен не той стороной. Недостатком тренажера Fitlight так же является отсутствие модуляции работы нужной руки (нет соблюдения принципа стимуляции модуляции выбора). Тренажер Fitlight не контролирует нужной рукой выполнено упражнение или нет, что создает возможность для «мошенничества» пациентом, помощи себе рукой, не подлежащей тренировке. В отличие от этого, разные режимы тренировок в заявляемом тренажере позволяют контролировать манипуляции только одной тренируемой рукой (на нее надевается цветная перчатка).The Fitlight trainer is known - a system of wireless programmable sensors for training speed and reflexes [Brand XMSJ, China, https://aliexpress.ru/item/1005004683252839.html?ysclid=lvg9h9xalq546200112&sku_id=12000030087681583]. It consists of separate modules containing motion and vibration sensors that are attached to the surface (wall, table, floor). Also, backlight bulbs light up on the modules at the moment when you need to bring your hand closer to them, in the sequence specified by the program. The sensors react to the approach of any object to them, and impact on them. Allows you to train large motor skills. Disadvantages of this device: react to any object approaching them, regardless of whether it approaches the right side or not, does not allow for control of pronation-supination exercises, abduction of the thumb. Unlike the Fitlight simulator, the claimed simulator contains color sensors that react differently to the red or blue surface of an object (hands in a glove, the palm of which is one color, and the back of another color), which expands the technical capabilities of the device and allows for control of such exercises as turning over an object lying on the surface, during which pronation/supination of the forearm is performed, abduction of the thumb, dexterity of the fingers is required (gloves with fingers of different colors, which according to a given program must be brought to the sensors of the simulator). Another disadvantage of the Fitlight trainer is that the system modules are located on the surface, protrude above it, not allowing objects to be moved above them on a flat surface, which does not allow training in which the patient needs to move objects on the surface (for patients with low functional capabilities of the hand). In contrast, the sensors of the proposed trainer are built into the tabletop, which is a flat surface and allows patients even with low functional capabilities of the hand to move objects on the surface. Another disadvantage is that training on the Fitlight trainer does not comply with the principle of specificity of grip training - the sensor will react even to a hand without an object brought to it. In contrast, the sensors in the claimed trainer react to the color of the brought object and will not react if the object was not captured and not brought (they do not react to an empty hand if it is not in a colored glove) or the object was brought on the wrong side. Another disadvantage of the Fitlight simulator is the lack of modulation of the desired hand (the principle of stimulation of the modulation of choice is not observed). The Fitlight simulator does not control whether the exercise has been performed by the desired hand or not, which creates the possibility for the patient to "cheat" by helping himself with a hand that is not subject to training. In contrast, different training modes in the claimed simulator allow you to control manipulations with only one trained hand (a colored glove is put on it).
Известен тренажер - реабилитационный комплекс для функциональной терапии верхних конечностей с расширенной обратной связью ArmeoSpring [Производитель - Hocoma (Швейцария) https://beka.ru/katalog/mekhano-i-robotizirovannaya-terapiya/vosstanovlenie-funktsiy-verkhnikh-konechnostey/armeo-spring/]. Комплекс предназначен для реабилитации двигательных функций верхних конечностей для пациентов с инсультами, травмами головного и спинного мозга и другими неврологическими патологиями верхних конечностей. Эргономичный ортез-экзоскелет с интегрированной системой поддержки веса компенсирует вес верхней конечности, позволяя пациенту даже с небольшими остаточными функциональными возможностями (мышечная сила от 2 баллов по MRC), выполнять тренировочные задачи в режиме 3D симуляции реальных жизненных ситуаций. Экзоскелет крепится на поврежденную руку, позволяя выполнять следующие движения: сгибание / разгибание, отведение / приведение, горизонтальное отведение / приведение, внутренняя / наружная ротация, круговые движения в плечевом суставе; сгибание / разгибание в локтевом суставе; пронация / супинация предплечья; хватательные движения кисти (чувствительный к давлению джойстик улавливает даже небольшое по силе сжатие кисти, облегчая выполнение упражнений для развития хватательной функции кисти). Имеет интерактивный интерфейс, явную и неявную обратную связь, игровой компонент, хорошо повышает мотивацию. Недостатком ArmeoSpring является то, что рука пациента во время тренировки фиксируется к экзоскелету, а ладонь захватывает джойстик, который не отпускает полностью до конца тренировки, имея возможность только на него надавливать с разной силой. Таким образом, не происходит соблюдения принципа специфичности тренировки захвата (во время тренировки нет многократного повторения движения: захватить-отпустить предмет). Так же джойстик имеет цилиндрическую форму, поэтому нет возможности тренировать другие вида захвата: щипковый, чемоданный, ключевой, шарообразный, или их разнообразие ограничено формой и величиной джойстика. Не предусмотрена возможность тренировать отведение большого пальца кисти, разгибание пальцев кисти, и проводить тренировки с пациентами с высокими функциональными возможностями руки - усложнять упражнения по тяжести, сопротивлению. Это возможности предусмотрены в заявляемом тренажере.A simulator - a rehabilitation complex for functional therapy of the upper limbs with extended feedback ArmeoSpring is known [Manufacturer - Hocoma (Switzerland) https://beka.ru/katalog/mekhano-i-robotizirovannaya-terapiya/vosstanovlenie-funktsiy-verkhnikh-konechnostey/armeo-spring/]. The complex is designed to rehabilitate the motor functions of the upper limbs for patients with strokes, brain and spinal cord injuries and other neurological pathologies of the upper limbs. An ergonomic orthosis-exoskeleton with an integrated weight support system compensates for the weight of the upper limb, allowing the patient, even with small residual functional capabilities (muscle strength from 2 points according to MRC), to perform training tasks in 3D simulation mode of real life situations. The exoskeleton is attached to the injured arm, allowing the following movements to be performed: flexion/extension, abduction/adduction, horizontal abduction/adduction, internal/external rotation, circular movements in the shoulder joint; flexion/extension in the elbow joint; pronation/supination of the forearm; grasping movements of the hand (the pressure-sensitive joystick detects even a slight compression of the hand, facilitating the performance of exercises to develop the grasping function of the hand). It has an interactive interface, explicit and implicit feedback, a game component, and is good at increasing motivation. The disadvantage of ArmeoSpring is that the patient's hand is fixed to the exoskeleton during training, and the palm grasps the joystick, which is not completely released until the end of the training, only being able to press on it with varying force. Thus, the principle of specificity of grip training is not observed (there is no multiple repetition of the movement during training: grab and release an object). The joystick also has a cylindrical shape, so there is no possibility to train other types of grip: pinch, suitcase, key, spherical, or their diversity is limited by the shape and size of the joystick. There is no possibility to train the abduction of the thumb, extension of the fingers, and to conduct training with patients with high functional capabilities of the hand - to complicate the exercises by gravity, resistance. These capabilities are provided in the declared simulator.
Известно устройство для реабилитации, содержащее n датчиков (n натуральное) для фиксации на верхней конечности человека, блок отслеживания, блок управления, вход которого связан по сигналу с блоком отслеживания, а выход выполнен с возможностью подключения к компьютеру, взаимодействующему с блоком визуализации. Блок визуализации выполнен с возможностью отображения на экране монитора компьютера положения и ориентации в пространстве каждого из датчиков. Датчики выполнены с возможностью размещения и фиксации, соответственно, на дистальных фалангах пальцев, на средней части кисти, на предплечье. Каждый датчик является датчиком ориентации и содержит акселерометр, магнитометр и гироскоп. Блок отслеживания выполнен с возможностью регистрации и передачи данных о положении и ориентации в пространстве каждого из датчиков [патент RU 198065 U1, 2020 г.]. Недостатком устройства является размещение датчиков на пациенте; визуализируется сама рука, без удерживаемого в ней объекта, что не дает возможности получить непрямую обратную связь об успехе достижения цели во время тренировки (не предоставляет информацию, донесен объект рукой до цели или нет). Недостатком также является то, что тренировки на данном устройстве предполагают использование виртуальных объектов, что не дает возможность проводить силовые упражнения с прогрессивным увеличением силы тяжести захватываемых предметов.A rehabilitation device is known that contains n sensors (n is natural) for fixation on a person's upper limb, a tracking unit, a control unit, the input of which is connected via a signal to the tracking unit, and the output is configured to be connected to a computer interacting with the visualization unit. The visualization unit is configured to display the position and spatial orientation of each of the sensors on the computer monitor screen. The sensors are configured to be placed and fixed, respectively, on the distal phalanges of the fingers, on the middle part of the hand, on the forearm. Each sensor is an orientation sensor and contains an accelerometer, a magnetometer, and a gyroscope. The tracking unit is configured to record and transmit data on the position and spatial orientation of each of the sensors [patent RU 198065 U1, 2020]. A disadvantage of the device is the placement of the sensors on the patient; the hand itself is visualized, without the object held in it, which does not provide the opportunity to receive indirect feedback on the success of achieving the goal during training (it does not provide information on whether the object has been brought to the target by the hand or not). Another disadvantage is that training on this device involves the use of virtual objects, which does not allow for strength exercises with a progressive increase in the gravity of the objects being grasped.
Известна система реабилитации конечностей RehabKit [разработка компании Evolv, Россия, https://www.medicalexpo.ru/prod/evolv/product-84105-1005903.html], состоящая из встроенной сенсорной 3D-камеры Azure Kinect, для отслеживания положения тела в пространстве и отображения его виртуального аватара на экране компьютера. Недостатком системы является невозможность проведения тренировок на мелкую моторику, пронацию / супинацию, усложнять упражнения по силе тяжести захватываемых предметов (захват предметом во время тренировок не предусмотрен), нет специфичности тренировок захвата.The limb rehabilitation system RehabKit is known [developed by Evolv, Russia, https://www.medicalexpo.ru/prod/evolv/product-84105-1005903.html], consisting of a built-in sensory 3D camera Azure Kinect, for tracking the position of the body in space and displaying its virtual avatar on the computer screen. The disadvantage of the system is the impossibility of conducting training on fine motor skills, pronation / supination, complicating exercises by the gravity of the objects being grasped (grasping an object during training is not provided), there is no specificity of grip training.
Известна система реабилитации руки, в которой пациент во время тренировки удерживает рукой джойстик для манипуляции им в виртуальной реальности [Система реабилитации рук CUREO® CUREosity Германия https://www.medicalexpo.ru/prod/cureosity/product-303086-1045473.html]. Недостатком системы является то, что во время тренировок нет многократного повторения захвата (нет движений отпустил-захватил-отпустил-захватил, а пациент постоянно удерживает джойстик) - т.е. нет его специфичной тренировки. Так же нет возможности увеличить / уменьшить силовую нагрузку на мышцы, участвующие в захвате (форма и вес удерживаемого джойстика не меняются).A hand rehabilitation system is known in which the patient holds a joystick with his hand during training to manipulate it in virtual reality [Hand rehabilitation system CUREO® CUREosity Germany https://www.medicalexpo.ru/prod/cureosity/product-303086-1045473.html]. The disadvantage of the system is that during training there is no multiple repetition of the grip (there are no movements released-grabbed-released-grabbed, and the patient constantly holds the joystick) - i.e. there is no specific training. There is also no way to increase / decrease the force load on the muscles involved in the grip (the shape and weight of the held joystick do not change).
Известны реабилитационные перчатки с датчиками движения, размещенными на пальцах, передающими информацию на компьютер: ПЕРЧАТКА-ТРЕНАЖЕР «SENSO REHAB» производитель ООО "СенсоМед", Россия https://sensorehab.com/ru; реабилитационная перчатка Аника [производитель Мадин, Россия https://colibri.group/product/аника-реабилитационная-перчатка/?ysclid=lv13erypjw577827б24]. Тренировки в перчатке соблюдают принципы многократных тренировок, специфичности, предоставляют обратную связь, мотивацию, игровую форму. Недостатком перчаток является необходимость подбора нужного размера и нужной стороны перчатки (иметь полный размерный ряд левых и правых перчаток), размещение перчатки на пациенте, упражнения не предусматривают манипуляцию реальными объектами, что не дает возможность проводить силовые упражнения с прогрессивным увеличением силы тяжести захватываемых предметов, контролировать точность захвата, нет тактильной обратной связи. Заявляемый тренажер позволяет проводить тренировки захвата предметов, формирует паттерны сложных движений, а не отдельные движения, с постепенным увеличением их силы тяжести, точности, предусматривает предоставление тактильной обратной связи, что эффективнее восстанавливает навык захвата предметов.There are rehabilitation gloves with motion sensors placed on the fingers that transmit information to the computer: SENSO REHAB TRAINING GLOVE manufactured by SensoMed LLC, Russia https://sensorehab.com/ru; Anika rehabilitation glove [manufactured by Madin, Russia https://colibri.group/product/аника-реабилитакция-перчатка/?ysclid=lv13erypjw577827б24]. Training in the glove follows the principles of multiple training, specificity, provides feedback, motivation, and a game form. The disadvantage of gloves is the need to select the right size and the right side of the glove (have a full size range of left and right gloves), placing the glove on the patient, exercises do not provide for manipulation of real objects, which does not allow for strength exercises with a progressive increase in the gravity of the objects being grasped, to control the accuracy of the grip, there is no tactile feedback. The claimed simulator allows for training in grasping objects, forms patterns of complex movements, rather than individual movements, with a gradual increase in their gravity, precision, and provides tactile feedback, which more effectively restores the skill of grasping objects.
Известен стол для реабилитации рук Эрго Плюс [производитель Интегро https://integro.site/tovar/stol-dlya-terapii-ruk-ehrgo-plyus/?ysclid=lv15fsycgc781687588] и реабилитационный стол для эрготерапии [производитель Reatech https://kalina-sm.ru/catalog/reabilitacionnyi-kompleks-dlja-jergoterapii/?ysclid=lv164zg0v1225553524]. Представляют собой столы, на горизонтальной поверхности которых размещены предметы для захвата и манипуляций: колышки и лунки для них, цилиндры различной величины, бусины, замки, гайки для раскручивания. Недостатками данных столов являются отсутствие возможности изменения высоты расположения предметов, интерактивного компонента, неявной обратной связи, нет контроля скорости выполняемых упражнений, игрового компонента, повышающего мотивацию.The Ergo Plus arm rehabilitation table [manufacturer Integro https://integro.site/tovar/stol-dlya-terapii-ruk-ehrgo-plyus/?ysclid=lv15fsycgc781687588] and the rehabilitation table for ergotherapy [manufacturer Reatech https://kalina-sm.ru/catalog/reabilitacionnyi-kompleks-dlja-jergoterapii/?ysclid=lv164zg0v1225553524] are known. They are tables with horizontal surfaces that contain objects for gripping and manipulation: pegs and holes for them, cylinders of various sizes, beads, locks, and nuts for unscrewing. The disadvantages of these tables are the lack of the ability to change the height of the objects, an interactive component, implicit feedback, no control over the speed of the exercises, and a game component that increases motivation.
Наиболее близким аналогом изобретения является стол для тренировок для реабилитации руки [производство компании TOPMED Physio Rehab Со, Китай; Режим доступа: https://www.czrehab.com/ru/product/medical-hand-exercise-rehabilitation-table/. Дата доступа: 08.05.2024], представляющий собой стол с расположенными на поверхности столешницы цветными кнопками, загорающимися в случайном порядке, оснащенный дисплеем, на котором показывается скорость выполнения заданий. Задача пациента во время тренировки нажимать на загоревшуюся кнопку (тренажер содержит датчики давления). Поверхность стола может быть повернута под углом, переходя из горизонтального положения в вертикальное. Устройство позволяет контролировать тренировку упражнений в плече, локте и навык нажимания на кнопки. Недостатком прототипа является ограниченное число упражнений, выполняемых на тренажере (не соблюдается принцип разнообразия): нет возможности тренировать пронацию / супинацию, отведение / приведение большого пальца, разгибание пальцев, невозможно тренировать способность захватывать предметы (т.е. не соблюдается принцип специфичности). Недостатками прототипа также являются невозможность изменять расстояние между кнопками, что не дает возможности усложнять или упрощать упражнение по амплитуде движений, отсутствие неявной обратной связи (графики успехов во время тренировок).The closest analogue of the invention is the arm rehabilitation training table [manufactured by TOPMED Physio Rehab Co, China; Access mode: https://www.czrehab.com/ru/product/medical-hand-exercise-rehabilitation-table/. Access date: 08.05.2024], which is a table with randomly lit colored buttons located on the surface of the tabletop, equipped with a display showing the speed of completing tasks. The patient's task during training is to press the lit button (the simulator contains pressure sensors). The surface of the table can be rotated at an angle, moving from a horizontal to a vertical position. The device allows you to control the training of exercises in the shoulder, elbow and the skill of pressing buttons. The disadvantage of the prototype is the limited number of exercises performed on the simulator (the principle of diversity is not observed): there is no possibility to train pronation/supination, abduction/adduction of the thumb, finger extension, it is impossible to train the ability to grasp objects (i.e. the principle of specificity is not observed). The disadvantages of the prototype are also the impossibility to change the distance between the buttons, which does not allow to complicate or simplify the exercise in terms of the amplitude of movements, the absence of implicit feedback (success graphs during training).
Предлагаемый тренажер позволяет размещать предметы на поверхности стола, тренировать их захват, перемещение и отпускание (соблюдение принципа специфичности тренировки захвата), тренировать пронацию / супинацию, и контролировать модуляцию выбора действовать нужной рукой. Тренажер имеет две панели, расстояние между которыми можно увеличивать или уменьшать, что дает возможность усложнять / упрощать упражнение по амплитуде движений, по силе тяжести предмета, по точности выполнения движений. Наш тренажер имеет возможность предоставлять пациенту явную и неявную обратную связь от упражнений.The proposed simulator allows placing objects on the table surface, training their grip, movement and release (adherence to the principle of grip training specificity), training pronation/supination, and controlling the modulation of the choice to act with the right hand. The simulator has two panels, the distance between which can be increased or decreased, which makes it possible to complicate/simplify the exercise in terms of the amplitude of movements, the gravity of the object, and the accuracy of the movements. Our simulator has the ability to provide the patient with explicit and implicit feedback from the exercises.
Задачей изобретения является разработка тренажера, обеспечивающего выполнение реабилитационных упражнений с соблюдением 11 принципов нейропластичности, что сделает тренировки более простыми для пациента и более эффективными.The objective of the invention is to develop a simulator that ensures the performance of rehabilitation exercises in compliance with 11 principles of neuroplasticity, which will make training easier for the patient and more effective.
Технический результат при использовании изобретения - расширение технических возможностей устройства за счет возможности размещения предметов на поверхности стола, тренировки их захвата, перемещения и отпускания (соблюдение принципа специфичности тренировки захвата), возможности тренировать пронацию / супинацию, контролировать модуляцию выбора действовать нужной рукой, возможности усложнять / упрощать упражнение по амплитуде движений в высоту за счет перемещения уровня подвижной панели и глубину за счет перемещения подвижной панели назад и вперед, по силе тяжести предмета, точности выполнения движений, возможности получать пациентом явную и неявную обратную связь от упражнений, сокращение срока восстановительного периода за счет стимуляции процесса функциональной корково-подкорковой реорганизации моторной коры тренировками, соблюдающими принципы нейропластичности.The technical result of using the invention is the expansion of the technical capabilities of the device due to the possibility of placing objects on the surface of the table, training their grip, movement and release (adherence to the principle of grip training specificity), the possibility of training pronation / supination, controlling the modulation of the choice to act with the desired hand, the possibility of complicating / simplifying the exercise in terms of the amplitude of movements in height by moving the level of the movable panel and depth by moving the movable panel back and forth, in terms of the gravity of the object, the accuracy of the execution of movements, the possibility for the patient to receive explicit and implicit feedback from the exercises, a reduction in the recovery period due to stimulation of the process of functional cortical-subcortical reorganization of the motor cortex by training that adheres to the principles of neuroplasticity.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими фигурами: на фиг. 1 изображен общий вид тренажера в исходной форме (до изменения положения панелей), где: 1 - первая панель размером (длина х ширина х толщина) 80 х 40x5 см; 2 - вторая панель 80 х 20х5 см; 3 - бортики высотой 5 см по левому, правому и заднему краях второй панели для предотвращения скатывания устанавливаемых на нее предметов; 4 -крепление для возможности перемещения второй панели по вертикали вверх до 60 см вверх с шагом в 1 см, с возможностью фиксации на любом шаге / уровне; 5 - крепление для перемещения второй панели по горизонтали - вперед на 18 см и назад на 18 см с шагом в 1 см с возможностью фиксации на любом шаге / уровне; 6 - датчики цвета, встроенные внутрь панели; 7 - отверстия / окна над датчиками цвета, обеспечивающие доступ света к датчику, отраженного от предмета, помещенного на панель. 8 - светодиодная лента-подсветка на панели вокруг каждого датчика; 9 - компьютер; 10 - стойка, на которой размещены 11 - ножки стола, имеющие 12 - механизм регулировки высоты, 13 - колесики; 14 - выдвижной ящик под панелью 1 для хранения предметов. На фиг. 2 - тренажер в работе, где: 15 - предметы для захвата, одна сторона которых красная, другая синяя, 8 - светодиодная подсветка поля, светящаяся синим цветом, на которую нужно поставить предмет синей стороной к поверхности панели; 8 - светодиодная подсветка поля, светящаяся красным цветом, на которую нужно поставить предмет красной стороной к поверхности панели; 16 - отображение на экране компьютера тайминга и обратной связи в ходе выполнения упражнений.The proposed invention is illustrated by the following figures: Fig. 1 shows a general view of the exercise machine in its original form (before changing the position of the panels), where: 1 - the first panel with dimensions (length x width x thickness) of 80 x 40x5 cm; 2 - the second panel 80 x 20x5 cm; 3 - sides 5 cm high along the left, right and rear edges of the second panel to prevent objects placed on it from rolling off; 4 - a fastening for the possibility of moving the second panel vertically upwards up to 60 cm in 1 cm increments, with the possibility of fixing at any step/level; 5 - a fastening for moving the second panel horizontally - forward by 18 cm and backward by 18 cm in 1 cm increments, with the possibility of fixing at any step/level; 6 - color sensors built into the panel; 7 - openings/windows above the color sensors, providing access to the sensor of light reflected from an object placed on the panel. 8 - LED strip lighting on the panel around each sensor; 9 - computer; 10 - stand on which 11 - table legs are placed, having 12 - a height adjustment mechanism, 13 - wheels; 14 - a pull-out drawer under the panel 1 for storing objects. In Fig. 2 - the simulator in operation, where: 15 - objects to be grasped, one side of which is red, the other blue, 8 - LED illumination of the field, glowing blue, on which the object must be placed with the blue side to the surface of the panel; 8 - LED illumination of the field, glowing red, on which the object must be placed with the red side to the surface of the panel; 16 - display of timing and feedback on the computer screen during the exercise.
Предлагаемый интерактивный тренажер для реабилитации двигательной функции руки после неврологического поражения содержит стол, столешница которого выполнена в виде двух прямоугольных панелей с гладкой поверхностью. Одна из панелей выполнена размером 80х40х 5 см, вторая размером 80х20х5 см выполнена с возможностью перемещения относительно первой в вертикальной плоскости на расстояние до 60 см с шагом в 1 см и фиксации на любом уровне, а также в горизонтальной плоскости вперед и назад на расстояние до 18 см. Подвижная панель имеет бортик высотой 5 см по боковому краю и торцевые бортики с дугообразным верхним краем при полном уменьшении его высоты от верхнего края бортика по боковому краю подвижной панели к противоположному боковому краю этой панели для предотвращения скатывания устанавливаемых на нее предметов. Интерактивные панели крепятся к держателям-ножкам стола. Ножки размещены на стойке, снабжены механизмом регулировки высоты и колесиками, что позволяет пользоваться тренажером сидя, стоя, а также лежа в функциональной кровати. Внутри панелей встроены датчики цвета, соединенные микроконтроллером для каждого датчика. Внутри неподвижной панели их 16 штук, расположенных в два ряда параллельно переднему краю панели, внутри подвижной 8 штук, расположенных в один ряд параллельно переднему краю панели. Над датчиками в панелях выполнены отверстия (окна), пропускающие свет таким образом, что датчик цвета улавливает цвет предмета, расположенного на поверхности панели непосредственно над ним. Вокруг каждого датчика цвета в панель встроена отдельная светодиодная лента-подсветка в виде квадрата таким образом, что панель сохраняет ровную поверхность. Микроконтроллеры и светодиодные ленты соединены с компьютером (фиг. 1). Каждый из датчиков представляет собой микрочип с микросхемой, преобразующей интенсивность цветового спектра в сигнал различной частоты, обратно пропорциональной частоте выходного сигнала. Датчики могут быть выполнены, например, на основе микросхемы Tcs3200 датчика определения цвета производитель Kuongshun Electronic Limited, Китай [https://ru.made-in-china.com/co_kuongshun/product_Color-Sensor-Tcs230-Tcs3200-Color-Recognition-Sensor-Detector-Module-DC-3-5V_rhnguisvg.html?ysclid=lvfirc54ah816081148], позволяющей распознавать красный, синий, зеленый спектры цвета предмета на расстоянии 1 см при любом освещении. Датчики цвета и светодиодные ленты соединены с микроконтроллерами и далее с компьютером, управляющим работой устройства через встроенную программу. Стол может иметь выдвижной ящик под панелью для хранения предметов. Устройство работает от бытовой электрической сети питания.The proposed interactive trainer for rehabilitation of the hand motor function after neurological damage contains a table, the tabletop of which is made in the form of two rectangular panels with a smooth surface. One of the panels is made with dimensions of 80x40x5 cm, the second one with dimensions of 80x20x5 cm is made with the possibility of moving relative to the first one in the vertical plane at a distance of up to 60 cm with a step of 1 cm and fixation at any level, as well as in the horizontal plane forward and backward at a distance of up to 18 cm. The movable panel has a side 5 cm high along the side edge and end sides with an arched upper edge with a complete decrease in its height from the upper edge of the side rim along the side edge of the movable panel to the opposite side edge of this panel to prevent rolling of objects placed on it. The interactive panels are attached to the table leg holders. The legs are placed on a stand, equipped with a height adjustment mechanism and wheels, which allows using the trainer while sitting, standing, and lying in a functional bed. The panels have built-in color sensors connected to a microcontroller for each sensor. There are 16 of them inside the fixed panel, arranged in two rows parallel to the front edge of the panel, and 8 inside the movable panel, arranged in one row parallel to the front edge of the panel. There are openings (windows) above the sensors in the panels that let in light in such a way that the color sensor detects the color of an object located on the surface of the panel directly above it. Around each color sensor, a separate LED backlight strip in the form of a square is built into the panel in such a way that the panel maintains a flat surface. The microcontrollers and LED strips are connected to the computer (Fig. 1). Each of the sensors is a microchip with a microcircuit that converts the intensity of the color spectrum into a signal of different frequencies, inversely proportional to the frequency of the output signal. The sensors can be implemented, for example, on the basis of the Tcs3200 color recognition sensor microcircuit manufactured by Kuongshun Electronic Limited, China [https://ru.made-in-china.com/co_kuongshun/product_Color-Sensor-Tcs230-Tcs3200-Color-Recognition-Sensor-Detector-Module-DC-3-5V_rhnguisvg.html?ysclid=lvfirc54ah816081148], which allows recognizing the red, blue, green color spectra of an object at a distance of 1 cm under any lighting. Color sensors and LED strips are connected to microcontrollers and then to a computer that controls the operation of the device through a built-in program. The table can have a pull-out drawer under the panel for storing items. The device is powered by a household electrical power supply.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Тренажер-стол для реабилитации двигательной функции руки после неврологического поражения включается путем подключения к сети питания, затем включается компьютер, на нем запускают приложение для тренажера, которое контролирует работу тренажера, включает / выключает подсветку нужных полей, звуковые сигналы, считает количество случаев срабатывания датчиков, выводит результаты на экран. Пациент садится на стуле за столом-тренажером, стоит возле него или находится в кровати, к которой придвинуто устройство. В зависимости от выбранного режима тренировок на первой панели устройства или рядом с ним располагают необходимые предметы для манипуляции в исходном положении.The exercise table for rehabilitation of the motor function of the hand after neurological damage is switched on by connecting to the power supply, then the computer is switched on, the exercise machine application is launched on it, which controls the operation of the exercise machine, turns on / off the backlight of the required fields, sound signals, counts the number of sensor triggering cases, displays the results on the screen. The patient sits on a chair at the exercise table, stands next to it or is in the bed to which the device is moved. Depending on the selected training mode, the necessary objects for manipulation in the initial position are placed on the first panel of the device or next to it.
В качестве примера предметов, которые могут быть использованы для тренировок можно привести следующие в количестве от 2-ух до 24 штук:As an example of items that can be used for training, the following can be given in quantities from 2 to 24 pieces:
1. Кубы деревянные размером 3x3x3 см с одной красной и одной синей сторонами.1. Wooden cubes measuring 3x3x3 cm with one red and one blue side.
2. Кубы деревянные размером 10x10x10 см с одной красной и одной синей сторонами.2. Wooden cubes measuring 10x10x10 cm with one red and one blue side.
3. Цилиндры полые 7 см в диаметре и 20 см высотой, с красным основанием и синим верхом - крышкой и возможностью заполнения их песком (для возможности изменения веса от 250 до 2500 г).3. Hollow cylinders 7 cm in diameter and 20 cm high, with a red base and a blue top - a lid and the ability to fill them with sand (to change the weight from 250 to 2500 g).
4. Шашки деревянные с красной и синей сторонами, диаметром 6 см, высотой 6 см.4. Wooden checkers with red and blue sides, 6 cm in diameter, 6 cm in height.
5. Домино 7x3x1 см с красной и синей сторонами.5. Dominoes 7x3x1 cm with red and blue sides.
6. Карты картонные 9x6x0,05 см с красной и синей сторонами.6. Cardboard cards 9x6x0.05 cm with red and blue sides.
7. Тканевые салфетки тонкие, одна сторона которых красная, изнаночная - синяя - размер 17x17 см.7. Thin fabric napkins, one side of which is red, the back is blue - size 17x17 cm.
8. Тканевые салфетки толстые (из фланелевой ткани) одна сторона которых красная, изнаночная - синяя размер 10x10 см.8. Thick cloth napkins (made of flannel fabric), one side of which is red, the back is blue, size 10x10 cm.
9. Перчатка тканевая, тыльная сторона красного цвета, ладонная сторона синего цвета (или наоборот).9. Fabric glove, back side red, palm side blue (or vice versa).
10. Напальчники тканевые красного и синего цвета10. Red and blue fabric finger cots
и другие предметы со сторонами красного и/или синего цвета.and other objects with red and/or blue sides.
Предметы для манипуляций имеют красную и синюю стороны, например, деревянные плашки, или цилиндры (фиг. 2). Вторую панель фиксируют в нужном положении, в зависимости от необходимого упражнения. За один сеанс тренировки для пациента выбирают от 3 до 5 упражнений (в меню выбора программ упражнений на компьютере). Далее запускают старт компьютерной программы, после чего загорается подсветка тех полей панели, на которые нужно поместить предметы. Как только один предмет будет помещен на нужное поле, раздается звуковой сигнал и на мониторе прибавляется +1 игровой балл за выполненное задание. Когда над всеми подсвеченными полями будут размещены предметы правильно, они гаснут и загораются следующие поля, на которые необходимо переместить эти же предметы. Тренировки происходят в непрерывном режиме длительностью 600 секунд или подходами, каждый подход длится от 30 до 90 секунд (настраивается в программе) с периодом отдыха 20 секунд или до нажатия команды начать следующий подход (настраивается). После каждого подхода указывается общий балл очков. После 10 подходов можно посмотреть график результатов в каждом подходе. После 10 подходов одного и того же упражнения, оно меняется на другое, при необходимости изменяется положение второй панели и заменяются предметы для захвата и манипуляций.The objects for manipulation have red and blue sides, for example, wooden blocks or cylinders (Fig. 2). The second panel is fixed in the desired position, depending on the required exercise. During one training session, 3 to 5 exercises are selected for the patient (in the exercise program selection menu on the computer). Then the computer program is started, after which the backlight of those fields of the panel on which the objects need to be placed lights up. As soon as one object is placed on the desired field, a sound signal is heard and +1 game point for the completed task is added to the monitor. When the objects are placed correctly above all the highlighted fields, they go out and the following fields light up, to which the same objects need to be moved. Training takes place in a continuous mode lasting 600 seconds or in approaches, each approach lasting from 30 to 90 seconds (configured in the program) with a rest period of 20 seconds or until the command to start the next approach is pressed (configured). After each approach, the total score is indicated. After 10 approaches, you can see the graph of the results in each approach. After 10 approaches of the same exercise, it is changed to another, if necessary, the position of the second panel is changed and the objects for gripping and manipulation are replaced.
Подсветка на панелях может загораться в разных режимах - с разной скоростью, разным числом подсвечиваемых полей, разной последовательностью, положением и цветовыми режимами. Примерами режимов работы могут являться:The backlight on the panels can light up in different modes - with different speeds, different numbers of illuminated fields, different sequences, positions and color modes. Examples of operating modes can be:
1. Загорается подсветка полного ряда (8 полей) красным цветом. Она горит до тех пор, пока на все поля не будут размещены предметы красной стороной к панели. Как только все предметы будут расположены нужным образом, загораются эти же поля синим цветом. Для выполнения этого задания следует эти же предметы перевернуть синей стороной к панели. После того, как и это задание выполнено, цвет подсветки снова меняется. Данное задание заставляет пациента выполнять упражнение на пронацию / супинацию предплечья (если выбраны для манипуляции кубы, цилиндры, салфетки) или работу большим пальцем руки (если пациент работает с домино, картами, плашками). Режим может быть интервальным: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение или непрерывным продолжительностью упражнения 600 секунд.1. The backlight of the entire row (8 fields) lights up in red. It stays on until objects are placed on all fields with the red side facing the panel. As soon as all objects are placed correctly, the same fields light up in blue. To complete this task, the same objects should be turned over with the blue side facing the panel. After this task is completed, the backlight color changes again. This task forces the patient to perform an exercise on pronation/supination of the forearm (if cubes, cylinders, napkins are selected for manipulation) or work with the thumb (if the patient works with dominoes, cards, tiles). The mode can be interval: 20 seconds rest after each approach lasting from 30 to 90 seconds, a total of 10 approaches for one exercise, or continuous with an exercise duration of 600 seconds.
2. Загорается подсветка полного ряда (8 полей) красным цветом. Она горит до тех пор, пока на все поля не будут размещены предметы красной стороной к панели. Как только все предметы будут расположены нужным образом, загораются все поля следующего ряда этим же цветом. После того, как и это задание будет выполнено, загорятся все поля следующего ряда и т.д. Данное задание заставляет пациента выполнять упражнение на тренировку захвата предметов, перемещение и отпускания их, а также тренирует контроль движений в плече, локте, кисти. Режим может быть интервальным: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение или непрерывным продолжительностью упражнения 600 секунд.2. The backlight of the entire row (8 fields) lights up in red. It stays on until objects are placed on all fields with the red side facing the panel. As soon as all objects are placed in the correct order, all fields of the next row light up in the same color. After this task is completed, all fields of the next row light up, etc. This task forces the patient to perform an exercise to train the grasping of objects, moving and releasing them, and also trains control of movements in the shoulder, elbow, and hand. The mode can be interval: 20 seconds of rest after each approach lasting from 30 to 90 seconds, a total of 10 approaches for one exercise, or continuous with an exercise duration of 600 seconds.
3. Загорается одно поле (в случайном порядке) случайным цветом, как только на него был помещен предмет нужного цвета (рука в красно-синей перчатке), загорается следующее поле в случайном порядке и т.д. Упражнение тренирует скорость, движения в локтевом суставе. Режим может быть интервальным: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение.3. One field lights up (randomly) in a random color, as soon as an object of the desired color (a hand in a red-blue glove) is placed on it, the next field lights up in random order, etc. The exercise trains speed, movements in the elbow joint. The mode can be interval: 20 seconds rest after each approach lasting from 30 to 90 seconds, a total of 10 approaches for one exercise.
4. Положение панелей: вторая панель поднята вверх относительно первой панели на высоту, максимально достижимую пациентом рукой. Загорается подсветка на поле первой панели, в случайном порядке случайным цветом, как только на него был помещен предмет нужного цвета (рука в красно-синей перчатке), загорается подсветка случайного поля со второй панели в случайном порядке. Как только на него был помещен предмет нужного цвета (рука в красно-синей перчатке), вновь подсвечивается случайное поле первой панели и т.д. Тренируется контроль движений в плечевом суставе. Режим интервальный: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение. 5. Загорается подсветка одновременно для любых двух рядом расположенных полей. Баллы даются только при срабатывании датчиков обоих полей. Поля загораются на 4 секунды, далее загорается подсветка двух других, рядом расположенных полей на 5 секунды и т.д. Предусмотрена возможность увеличения времени на выполнения задания. Тренируется разгибание пальцев, увеличение ширины захвата, скорость движений. Режим интервальный: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всего 10 подходов на одно упражнение.4. Position of panels: the second panel is raised up relative to the first panel to the maximum height achievable by the patient's hand. The backlight on the field of the first panel lights up in a random order in a random color as soon as an object of the desired color (a hand in a red and blue glove) has been placed on it, the backlight of a random field from the second panel lights up in a random order. As soon as an object of the desired color (a hand in a red and blue glove) has been placed on it, the random field of the first panel lights up again, etc. Control of movements in the shoulder joint is trained. Interval mode: 20-second rest after each approach lasting from 30 to 90 seconds, a total of 10 approaches per exercise. 5. The backlight lights up simultaneously for any two adjacent fields. Points are awarded only when the sensors of both fields are triggered. Fields light up for 4 seconds, then the backlight of two other adjacent fields lights up for 5 seconds, etc. It is possible to increase the time for completing the task. The exercises train finger extension, increase grip width, and speed of movement. Interval mode: 20-second rest after each approach lasting from 30 to 90 seconds, a total of 10 approaches per exercise.
5. Загорается подсветка одновременно для любых двух рядом расположенных полей. Баллы даются только при срабатывании датчиков обоих полей. Поля загораются на 4 секунды, далее загорается подсветка двух других рядом расположенных полей на 5 секунд и т.д. Предусмотрена возможность увеличения времени на выполнение задания. Тренируется разгибание пальцев, увеличение ширины захвата, скорость движений. Режим интервальный: отдых 20 секунд после каждого подхода продолжительностью от 30 до 90 секунд, всегго 10 подходов на одно упражнение.5. The backlight lights up simultaneously for any two adjacent fields. Points are awarded only when the sensors of both fields are triggered. The fields light up for 4 seconds, then the backlight of two other adjacent fields lights up for 5 seconds, etc. It is possible to increase the time to complete the task. Finger extension, increasing the width of the grip, and speed of movement are trained. Interval mode: 20-second rest after each approach lasting from 30 to 90 seconds, a total of 10 approaches per exercise.
Вышеперечисленные примеры программ тренировки могут быть расширены различными комбинациями, последовательностью, числом вовлеченных в задание полей, скоростью, временем и расположением панелей.The above training program examples can be expanded with different combinations, sequence, number of fields involved in the task, speed, time and panel arrangement.
Показания: активная реабилитация двигательной функции руки при центральных и периферических заболеваниях нервной системы у пациентов с минимальными, средними и высокими функциональными возможностями руки. Показаниями к занятиям на заявляемом тренажере являются общие показания к проведению эрготерапии, а именно: пациент может активно двигать на 10 градусов и более в трех суставах руки - отведение большого пальца руки и двух любых пальцев, разгибание в запястье / плече и локте (правило трех десяток); пациент может захватить кусак ткани любым способом, поднять его в воздух и отпустить.Indications: active rehabilitation of the hand motor function in central and peripheral diseases of the nervous system in patients with minimal, medium and high functional capabilities of the hand. Indications for training on the claimed simulator are general indications for ergotherapy, namely: the patient can actively move 10 degrees or more in three joints of the hand - abduction of the thumb and any two fingers, extension at the wrist / shoulder and elbow (rule of three tens); the patient can grab a piece of cloth in any way, lift it into the air and release it.
Противопоказания (совпадают с противопоказаниями к эрготерапии рук): неспособность самостоятельно совершать минимальные движения в руке (полная плегия в кисти, плече и локте); отсутствие анатомически обусловленного реабилитационного потенциала; общие противопоказания к активной лечебной физкультуре (включая лихорадку, гипергликемию, острейший период ишемии, измененное сознание, неспособность выполнять инструкции, гиперкалиимию, некотролируюмую аритмию, АД выше 180 мм рт. ст. и прочее).Contraindications (the same as contraindications for hand occupational therapy): inability to independently perform minimal movements in the hand (complete plegia in the hand, shoulder and elbow); lack of anatomically determined rehabilitation potential; general contraindications to active therapeutic exercise (including fever, hyperglycemia, acute period of ischemia, altered consciousness, inability to follow instructions, hyperkalemia, uncontrolled arrhythmia, blood pressure above 180 mm Hg, etc.).
Предлагаемый тренажер был использован в реабилитации 8 пациентов в возрасте от 20 лет до 62 с центральными парезами руки после перенесенного инсульта (6 чел.) и травмы головного мозга (2 чел.) в отделении ранней нейрореабилитации Республиканской клинической больницы им. Куватова г. Уфа.The proposed simulator was used in the rehabilitation of 8 patients aged from 20 to 62 years with central paresis of the hand after a stroke (6 people) and a brain injury (2 people) in the early neurorehabilitation department of the Kuvatov Republican Clinical Hospital in Ufa.
Сущность изобретения поясняется следующими клиническими примерами.The essence of the invention is illustrated by the following clinical examples.
Пример 1.Example 1.
Пациентка А., 73 года, находилась на стационарном лечении в отделение ранней нейрореабилитации спустя три недели с момента начала заболевания. Диагноз: ранний восстановительный период острого нарушения мозгового кровообращения по ишемическому (тромбоэмболическому типу) в бассейне правой средней мозговой артерии. Гемипарез правосторонний средней степени тяжести.Patient A., 73 years old, was hospitalized in the early neurorehabilitation department three weeks after the onset of the disease. Diagnosis: early recovery period of acute cerebrovascular accident of the ischemic (thromboembolic type) in the basin of the right middle cerebral artery. Right-sided hemiparesis of moderate severity.
Неврологически у больного имелся спастический левосторонний гемипарез. Мышечная сила 3,5 балла в дистальных и 3,5 в проксимальном отделах левой руки, разгибание пальцев руки и отведение большого пальца - 3 балла, сгибание пальцев - 4 баллов. Мышечный тонус в сгибателях предплечья 3 балла по Ашворту. Объем пассивных движений не изменен, активные движения, замедленные в левой руке, ограничен подъем и отведение плеча до 60 градусов. Возможности руки пациента были расценены как низко функциональные. Пациентка тренировалась в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. Перед лечением показатели шкалы Фугл-Майер для верхней конечности составили 80 баллов, (максимально возможный балл 126) и увеличился после лечения до 96 баллов. Увеличился активный подъем в плече до 90 градусов, сила в предплечье и пальцах левой руки до 4-4,5 баллов. Тест «2 ящика и 150 кубиков» составил 3 кубика/мин до лечения, после лечения 15 кубиков/мин. Самооценка функции руки, по визуально-аналоговой шкале (где 0 - это рука совсем не работает, 100 - работает «превосходно, лучше и мечтать нельзя») до лечения составила 0 баллов, после - 45 баллов. Тест Френчай до лечения 0 баллов, после лечения 3 балла.Neurologically, the patient had spastic left-sided hemiparesis. Muscle strength was 3.5 points in the distal and 3.5 in the proximal parts of the left arm, finger extension and thumb abduction was 3 points, and finger flexion was 4 points. Muscle tone in the forearm flexors was 3 points according to Ashworth. The range of passive movements was unchanged, active movements were slow in the left arm, shoulder elevation and abduction were limited to 60 degrees. The patient's arm capabilities were assessed as low functional. The patient trained for 10 days on the proposed interactive simulator. Before treatment, the Fugl-Mayer scale score for the upper limb was 80 points (the maximum possible score was 126) and increased to 96 points after treatment. Active shoulder lift increased to 90 degrees, strength in the forearm and fingers of the left hand to 4-4.5 points. The "2 boxes and 150 cubes" test was 3 cubes/min before treatment, 15 cubes/min after treatment. Self-assessment of hand function, according to the visual analogue scale (where 0 is the hand does not work at all, 100 is working "excellently, you can't dream of better") before treatment was 0 points, after - 45 points. Frenchay test before treatment 0 points, after treatment 3 points.
Функциональные возможности руки пациентки были расценены как низкие; легко утомляемая пациентка. Пациентка тренировалась в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. В день выполняла по четыре упражнения. Каждое упражнение делилось на подходы по 30 секунд с интервалами отдыха между подходами 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.The patient's arm functionality was assessed as low; the patient was easily fatigued. The patient trained for 10 days on the proposed interactive trainer. She performed four exercises per day. Each exercise was divided into 30-second sets with 20-second rest intervals between sets. 10 sets were performed.
Основными целями тренировок были: 1. тренировка контроля и подъема плеча, захвата и удержания предметов; 2. тренировка отведения большого пальца кисти; 3. тренировка цилиндрового захвата, удержания предмета и пронации / супинации предплечья; 4. тренировка на скорость, контроль плеча и работа предплечьяThe main goals of the training were: 1. training of shoulder control and elevation, grasping and holding objects; 2. training of thumb abduction; 3. training of cylinder grip, holding an object and pronation/supination of the forearm; 4. training of speed, shoulder control and forearm work.
Проведена тренировка из четырех упражнений в течение десяти дней.A training session of four exercises was conducted over ten days.
Упражнение 1.Exercise 1.
Задача: тренировка контроля плеча, захвата и удержания предметовObjective: training shoulder control, grasping and holding objects
Задание: устанавливать шашки 6 см в диаметре и высотой 6 см на подсвеченные поля. Использовали 8 шашек.Task: to install checkers 6 cm in diameter and 6 cm high on illuminated fields. 8 checkers were used.
Режим: загорается подсветка всех полей одного первого ряда второй панели, как только на весь ряд предметы размещены на нужные поля, загорается один ряд полей на первой панели. Как только на этом ряду будут размещены предметы - подсвечивается ряд полей на второй панели и т.д. Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл.Mode: the backlight of all fields of one first row of the second panel lights up, as soon as the objects are placed on the required fields on the entire row, one row of fields on the first panel lights up. As soon as the objects are placed on this row, a row of fields on the second panel lights up, etc. Duration of the approach is 30 seconds / rest 20 seconds. 10 approaches are completed. For each correctly placed object, +1 point is added.
Исходное положение панелей: Вторая панель поднята на 5 см в горизонтальной плоскости и максимально выдвинута вперед: на 18 см относительно своего исходного состояния. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.Initial position of the panels: The second panel is raised by 5 cm in the horizontal plane and extended forward as much as possible: by 18 cm relative to its initial position. The patient is in a functional bed, the headrest is raised by 60 degrees, the exercise machine is moved to the bed so that its base is under the bed, and the panels are above the bed and the patient's knees.
Способ усложнения задания: подъем второй панели выше исходного состояния на 6-14 см.A way to make the task more difficult: raise the second panel 6-14 cm higher than the initial state.
Результаты представлены в таблице 1.The results are presented in Table 1.
Упражнение 2.Exercise 2.
Задача: тренировка отведения большого пальца кистиTask: training the abduction of the thumb
Задание: переворачивать домино нужно стороной вниз, использовали 16 деревянных домино 7x3x1 см с красной и синей сторонами.Task: you need to turn the dominoes side down, we used 16 wooden dominoes 7x3x1 cm with red and blue sides.
Исходное положение панелей: на одном вертикальном уровне, края панелей сомкнуты. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.Initial position of the panels: on the same vertical level, the edges of the panels are closed. The patient is in a functional bed, the headrest is raised by 60 degrees, the exercise machine is moved to the bed so that its base is under the bed, and the panels are above the bed and the patient's knees.
Усложнение: упражнение усложняется изменением толщины предмета, чем она меньше, тем сложнее (предметы в порядке усложнения: толстые домино, мелкие домино, картон, карты).Complication: the exercise is made more difficult by changing the thickness of the object, the smaller it is, the more difficult it is (objects in order of increasing complexity: thick dominoes, small dominoes, cardboard, cards).
Режим: загорается подсветка всех полей одного / двух рядов, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of one/two rows lights up, as soon as objects are placed on the entire row, the same row lights up in a different color, etc. Duration of the approach is 30 seconds / rest is 20 seconds. For each correctly placed object, +1 point is added. 10 approaches are completed.
Результаты представлены в таблице 2.The results are presented in Table 2.
Упражнение 3.Exercise 3.
Задача: тренировка цилиндрового захвата, удержания предмета и пронации / супинации предплечьяObjective: to train the cylinder grip, object holding and forearm pronation/supination
Задание: переворачивать цилиндры нужно стороной вниз, использовали 8 цилиндров первые 5 дней и 16 цилиндров следующие 5 дней с красной и синей сторонами массой 250 г.Task: turn the cylinders side down, use 8 cylinders for the first 5 days and 16 cylinders for the next 5 days with red and blue sides weighing 250 g.
Исходное положение панелей: на одном вертикальном уровне, края панелей сомкнуты. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.Initial position of the panels: on the same vertical level, the edges of the panels are closed. The patient is in a functional bed, the headrest is raised by 60 degrees, the exercise machine is moved to the bed so that its base is under the bed, and the panels are above the bed and the patient's knees.
Режим: загорается подсветка всех полей одного первого ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of the first row lights up, as soon as objects are placed on the entire row, the same row lights up in a different color, etc. Duration of the approach is 30 seconds / rest is 20 seconds. 10 approaches are completed.
Способ усложнения задания: увеличение массы цилиндров, использование нескольких рядов, расположенных дальше от переднего края.A way to make the task more difficult is to increase the mass of the cylinders, using several rows located further from the front edge.
Результаты представлены в таблице 3.The results are presented in Table 3.
Упражнение 4.Exercise 4.
Задача: тренировка на скорость, контроль плеча и работа предплечьяObjective: Training for speed, shoulder control and forearm work
Задание: поднести руку в красно-синей перчатке к подсвеченному полю нужно стороной.Task: bring your hand in a red and blue glove to the illuminated field with the side facing up.
Режим: загорается подсветка одного поля в случайном порядке на 5 секунд попеременно то на одной, то на другой панели. Если через 5 секунд рука не была помещена на нужное поле, загорается подсветка на другом поле, балл не засчитывается. Если пациент успел донести руку в течение 5 секунд до нужного поля, загорается следующее, прибавляется балл.Mode: the backlight of one field lights up randomly for 5 seconds, alternately on one panel and then on the other. If after 5 seconds the hand has not been placed on the required field, the backlight lights up on another field, the point is not counted. If the patient manages to bring his hand to the required field within 5 seconds, the next field lights up, the point is added.
Длительность подхода 30 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.Duration of the approach is 30 seconds / rest 20 seconds. 10 approaches were completed.
Исходное положение панелей: Вторая панель поднята на 10 см в горизонтальной плоскости и каждый день ее положение устанавливают на 5 см выше предыдущего дня. Пациентка находится в функциональной кровати, подголовник приподнят на 60 градусов, тренажер придвинут к кровати так, что основание его находится под кроватью, а панели над кроватью и коленями пациентки.Initial position of the panels: The second panel is raised 10 cm in the horizontal plane and every day its position is set 5 cm higher than the previous day. The patient is in a functional bed, the headrest is raised 60 degrees, the exercise machine is moved to the bed so that its base is under the bed, and the panels are above the bed and the patient's knees.
Способ усложнения задания: подъем второй панели выше исходного состояния на 15-55 см.A way to make the task more difficult: raise the second panel 15-55 cm higher than the initial position.
Результаты представлены в таблице 4.The results are presented in Table 4.
Пример 2.Example 2.
Пациент В., 24 года, поступивший на стационарное лечение с диагнозом последствия тяжелой ЧМТ в виде правостороннего гемипареза от 2022 года. С момента начала заболевания прошло 28 месяцев. Неврологически у больного имелся спастический правосторонний гемипарез. Мышечная сила 4 балла в дистальных и 3 в проксимальном отделах правой руки. Мышечный тонус в сгибателях предплечья справа 3 балла по Ашворту. Объем пассивных движений не изменен, активные движения ограничены: сгибание правого плеча до 80 градусов, сгибание плеча 160, пронация / супинация при согнутом предплечье 70/60 градусов. Ограничение активного разгибания правого локтя до 100 градусов, разгибание / тыльное сгибание запястья 30/25 градусов, легкая дисметрия в правой руке. Сила мышц левой руки - 5 баллов, объем активных и пассивных движений слева - полный.Patient V., 24 years old, admitted to inpatient treatment with a diagnosis of a consequence of severe TBI in the form of right-sided hemiparesis from 2022. 28 months have passed since the onset of the disease. Neurologically, the patient had spastic right-sided hemiparesis. Muscle strength is 4 points in the distal and 3 in the proximal parts of the right arm. Muscle tone in the flexors of the forearm on the right is 3 points according to Ashworth. The range of passive movements is unchanged, active movements are limited: flexion of the right shoulder up to 80 degrees, flexion of the shoulder 160, pronation / supination with a flexed forearm 70/60 degrees. Limitation of active extension of the right elbow to 100 degrees, extension / dorsiflexion of the wrist 30/25 degrees, mild dysmetria in the right hand. The strength of the muscles of the left arm is 5 points, the range of active and passive movements on the left is full.
Возможности руки пациента были расценены как средние. Пациент тренировался в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. В день выполнял по четыре упражнения. Каждое упражнение делилось на подходы по 60 секунд с интервалами отдыха между подходами 20 секунд. Основными целями были тренировка 1. движений в локте, 2. Плече 3. Захваты крупных предметов 4. Пронация супинацияThe patient's hand capabilities were assessed as average. The patient trained for 10 days on the proposed interactive trainer. He performed four exercises per day. Each exercise was divided into 60-second sets with 20-second rest intervals between sets. The main goals were to train 1. elbow movements, 2. shoulder 3. gripping large objects 4. pronation supination
Перед лечением показатели шкалы Фугл-Майер для верхней конечности составили 98 баллов, (максимально возможный балл 126) и увеличился после лечения до 108 баллов. Изменились значения по субшкале «upper extremity)) с 21 до 25 баллов, активное разгибание локтя увеличилось до 180 градусов. Тест «2 ящика и 150 кубиков» составил 11 кубиков/мин до лечения, после лечения 27 кубиков/мин. Тест Motor Activity Log до лечения был 14 баллов по шкале "частота использования руки" и 9 баллов по шкале "насколько хорошо удается действие" (из максимально возможных 150 баллов). Мера функциональной независимости FIM до лечения составила 85 баллов. Самооценка функции руки, по визуально-аналоговой шкале (где 0 - это рука совсем не работает, 100 - работает «превосходно, лучше и мечтать нельзя») до лечения составила 0 баллов, после - 50 баллов. Тест Френчай до лечения 4 балла, после лечения 5 баллов.Before treatment, the Fugl-Meyer scale score for the upper limb was 98 points (the maximum possible score is 126) and increased to 108 points after treatment. The values for the "upper extremity" subscale changed from 21 to 25 points, active elbow extension increased to 180 degrees. The "2 boxes and 150 cubes" test was 11 cubes/min before treatment, and 27 cubes/min after treatment. The Motor Activity Log test before treatment was 14 points on the "frequency of hand use" scale and 9 points on the "how well the action is performed" scale (out of a maximum possible 150 points). The FIM functional independence measure before treatment was 85 points. Self-assessment of hand function, on a visual analogue scale (where 0 is the hand does not work at all, 100 is it works “perfectly, you can’t even dream of better”) before treatment was 0 points, after - 50 points. Frenchay test before treatment was 4 points, after treatment - 5 points.
Проведена тренировка из четырех упражнений в течение десяти дней.A training session of four exercises was conducted over ten days.
Упражнение 1.Exercise 1.
Задача: тренировка щипкового захвата, контроль и подъем плечаObjective: to train pinch grip, shoulder control and elevation
Задание: положить салфетки на загоревшиеся клетки. Первые пять дней использовали восемь салфеток из фланелевой ткани, одна сторона которых красная, изнаночная - синяя размер 10x10 см; вторые пять дней - четыре тканевые салфетки 17x17 см.Task: put napkins on the burning cells. The first five days, eight flannel napkins were used, one side of which was red, the back was blue, size 10x10 cm; the second five days - four fabric napkins 17x17 cm.
Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается следующий ряд и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of one row lights up, as soon as objects are placed on the entire row, the next row lights up, etc. Duration of the approach is 60 seconds / rest 20 seconds. For each correctly placed object, +1 point is added. 10 approaches were completed.
Исходное положение панелей: вторая панель выше первой на 2 см; пациент сидит на стуле за тренажером.Initial position of the panels: the second panel is 2 cm higher than the first; the patient sits on a chair behind the exercise machine.
Способ усложнения задания: подъем второй панели выше исходного состояния.A way to make the task more difficult is to raise the second panel higher than its initial state.
Результаты в баллах представлены в таблице 5.The results in points are presented in Table 5.
Упражнение 2.Exercise 2.
Задача: отведение большого пальца рукиTask: abduction of the thumb
Задание: переворачивать домино нужно стороной вниз (первые пять дней использовали 8 штук домино 7x3x1 см с красной и синей сторонами; последние пять дней использовали домино размером 5x3x0,5 см с красной и синей сторонами).Task: turn the dominoes side down (the first five days we used 8 dominoes measuring 7x3x1 cm with red and blue sides; the last five days we used dominoes measuring 5x3x0.5 cm with red and blue sides).
Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of one row lights up, as soon as objects are placed on the entire row, the same row lights up in a different color, etc. Duration of the approach is 60 seconds / rest 20 seconds. For each correctly placed object, +1 point is added. 10 approaches were completed.
Исходное положение панелей: вторая панель на уровне первой, их края сомкнуты; пациент сидит на стуле за тренажером.Initial position of the panels: the second panel is at the level of the first, their edges are closed; the patient sits on a chair behind the exercise machine.
Способ усложнения задания: изменение задействованных в тренировке полей, уменьшение толщины используемых предметов.Method of making the task more difficult: changing the fields involved in the training, reducing the thickness of the objects used.
Результаты представлены в таблице 6.The results are presented in Table 6.
Упражнение 3.Exercise 3.
Задача: тренировка ладонного, кулачного захвата; тренировка контроля в локте.Objective: training of palm and fist grip; training of elbow control.
Задание: размещать предметы на нужных рядах, первые пять дней использовали 8 штук кубиков 3x3 см; последние пять дней использовали шашки диаметром 6 см.Task: place objects in the right rows, the first five days used 8 pieces of 3x3 cm cubes; the last five days used checkers with a diameter of 6 cm.
Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается другой ряд, на который нужно переместить предметы и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of one row lights up, as soon as objects are placed on the entire row, another row lights up, to which objects need to be moved, etc. Duration of the approach is 60 seconds / rest 20 seconds. 10 approaches were completed.
Исходное положение панелей: вторая панель на уровне первой, их края сомкнуты; пациент сидит на стуле за тренажером.Initial position of the panels: the second panel is at the level of the first, their edges are closed; the patient sits on a chair behind the exercise machine.
Способ усложнения задания: увеличение размера используемых предметов; увеличение расстояния между рядами: отодвигается вторая панель назад относительно первой на 2 см в день.Method of making the task more difficult: increase the size of the objects used; increase the distance between the rows: move the second panel back relative to the first by 2 cm per day.
Результаты представлены в таблице 7.The results are presented in Table 7.
Упражнение 4.Exercise 4.
Задача: тренировка пронации-супинации предплечья; контроль движений в запястьеObjective: training pronation-supination of the forearm; control of movements in the wrist
Задание: переворачивать цилиндры нужной стороной вниз, использовали 8 цилиндров первые 5 дней и 16 цилиндров следующие 5 дней с красной и синей сторонами массой 250 г.Task: turn the cylinders over with the right side down, used 8 cylinders for the first 5 days and 16 cylinders for the next 5 days with red and blue sides weighing 250 g.
Исходное положение панелей: на одном вертикальном уровне, края панелей сомкнуты.Initial position of the panels: on the same vertical level, the edges of the panels are closed.
Способ усложнения задания: увеличение массы цилиндров, использование нескольких рядов, расположенных дальше от переднего края.A way to make the task more difficult is to increase the mass of the cylinders, using several rows located further from the front edge.
Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда, как только на весь ряд положены предметы, загорается этот же ряд другим цветом и т.д. Длительность подхода 60 секунд / отдых 20 секунд. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of one row lights up, as soon as objects are placed on the entire row, the same row lights up in a different color, etc. Duration of the approach is 60 seconds / rest 20 seconds. 10 approaches are completed.
Результаты представлены в таблице 8.The results are presented in Table 8.
Пример 3.Example 3.
Пациентка Д., 52 года, с диагнозом последствия диссекции задней левой мозговой артерии с ОНМК по ишемическому типу, левосторонний гемипарез легкой степени, атаксия справа. С момента начала заболевания прошло 75 месяцев. Неврологически: мышечная сила 4,5 балла в дистальных и 4 балла в проксимальном отделах руки. Мышечный тонус в сгибателях предплечья 2 балла по Ашворту. Объем пассивных движений не изменен, активные движения не ограничены, дисметрия, мимопопадание при пальценосовой пробе в правой руке.Patient D., 52 years old, diagnosed with sequelae of dissection of the left posterior cerebral artery with ischemic stroke, mild left-sided hemiparesis, right ataxia. 75 months have passed since the onset of the disease. Neurologically: muscle strength is 4.5 points in the distal and 4 points in the proximal parts of the arm. Muscle tone in the forearm flexors is 2 points according to Ashworth. The range of passive movements is unchanged, active movements are not limited, dysmetria, misses the finger-nose test in the right hand.
Возможности руки пациентки были расценены как высокие функциональные возможности. Пациентка тренировалась амбулаторно (специально посещала поликлинику с целью тренировки, без других процедур) в течение 10 дней на предлагаемом интерактивном тренажере. В день выполняла по четыре упражнения. Каждое упражнение делилось на подходы по 90 секунд с интервалами отдыха между подходами 20 секунд. Основными целями были тренировка 1. движений в локте, 2. Плече 3. Захваты крупных предметов 4. Пронация супинацияThe patient's hand capabilities were assessed as high functional capabilities. The patient trained on an outpatient basis (she specifically visited the clinic for the purpose of training, without other procedures) for 10 days on the proposed interactive trainer. She performed four exercises per day. Each exercise was divided into 90-second sets with 20-second rest intervals between sets. The main goals were to train 1. elbow movements, 2. shoulder 3. gripping large objects 4. pronation supination
Перед курсом тренировок показатели шкалы Фугл-Майер для верхней конечности составили 115 баллов, (максимально возможный балл 126) и увеличился после лечения до 119 баллов. Тест «2 ящика и 150 кубиков» составил 24 кубиков/мин до лечения, после лечения 56 кубиков/мин. Тест Motor Activity Log до лечения был 6 баллов по шкале "частота использования руки" и 6 баллов по шкале "насколько хорошо удается действие" (из максимально возможных 150 баллов), после курса тренировок баллы теста Motor Activity Log повысились по обеим шкалам до 54 и 63 баллов соответственно. Мера функциональной независимости FIM до лечения составила 104 баллов. Самооценка функции руки, по визуально-аналоговой шкале (где 0 - это рука совсем не работает, 100-работает «превосходно, лучше и мечтать нельзя») до лечения составила 45 баллов, после - 70 баллов. Тест Френчай до лечения 4 балла, после лечения 5 баллов.Before the training course, the Fugl-Meyer scale score for the upper limb was 115 points (the maximum possible score is 126) and increased to 119 points after the treatment. The "2 boxes and 150 cubes" test was 24 cubes/min before the treatment, and 56 cubes/min after the treatment. The Motor Activity Log test before the treatment was 6 points on the "frequency of hand use" scale and 6 points on the "how well the action is performed" scale (out of a maximum possible 150 points), and after the training course, the Motor Activity Log test scores increased on both scales to 54 and 63 points, respectively. The FIM functional independence measure before the treatment was 104 points. Self-assessment of hand function, on the visual analogue scale (where 0 means the hand does not work at all, 100 means it works "excellently, you can't dream of better") before the treatment was 45 points, after - 70 points. Frenchay test before treatment 4 points, after treatment 5 points.
Проведена тренировка из четырех упражнений в течение десяти дней.A training session of four exercises was conducted over ten days.
Упражнение 1.Exercise 1.
Задача: тренировка ладонного захвата; контроль движений в плечеObjective: training palm grip; control of shoulder movements
Задание: перемещать предметы на заданные поля; 8 цилиндров массой от 250 до 500 г.; 8 кубов деревянных 10 см на 10 см.Task: move objects to the given fields; 8 cylinders weighing from 250 to 500 g; 8 wooden cubes 10 cm by 10 cm.
Исходное положение панелей: подвижная панель на 40 см выше передней панели.Initial position of the panels: the movable panel is 40 cm higher than the front panel.
Способ усложнения задания: изменение массы предметов, увеличение высоты положения второй панели, изменения размера предметов. Каждый день задание усложняли только по одному из параметров (по массе предмета, размеру или высоте его перемещения).Method of making the task more difficult: changing the mass of objects, increasing the height of the second panel, changing the size of objects. Each day the task was made more difficult by only one parameter (mass of the object, size or height of its movement).
Режим: загорается подсветка всех полей одного ряда первой панели, как только на весь ряд положены предметы, загорается весь ряд полей на второй панели и т.д. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of one row of the first panel lights up, as soon as objects are placed on the entire row, the entire row of fields on the second panel lights up, etc. Duration of the approach is 90 seconds / rest 20 seconds. For each correctly placed object, +1 point is added. 10 approaches are completed.
Результаты представлены в таблице 9.The results are presented in Table 9.
Упражнение 2. Exercise 2.
Задача: тренировка ладонного захвата; пронация / супинация предплечьяObjective: training palmar grip; forearm pronation/supination
Задание: размещать предметы на заданные поля нужной стороной; 24 цилиндра весом от 250 г с одной красной и одной синей стороной; 24 деревянных куба 10 см на 10 см с одной красной и одной синей стороной;Task: place objects on the given fields with the correct side; 24 cylinders weighing from 250 g with one red and one blue side; 24 wooden cubes 10 cm by 10 cm with one red and one blue side;
24 деревянных кубика размером 3x3x3 см с одной красной и одной синей стороной; 24 деревянные шашки с красной и синей сторонами, диаметром 6 см, высотой 6 см.24 wooden cubes measuring 3x3x3 cm with one red and one blue side; 24 wooden checkers with red and blue sides, 6 cm in diameter, 6 cm high.
Исходное положение панелей: вторая панель на одном уровне с первой панелью, пациент стоит у тренажераInitial position of the panels: the second panel is on the same level as the first panel, the patient stands at the simulator
Способ усложнения задания: изменение массы и размера предметовMethod of making the task more difficult: changing the mass and size of objects
Режим: загорается подсветка всех 24-ех полей тренажера красным цветом, как только на все поля размещены предметы, нужно стороной вниз, загораются все поля синим цветом и т.д. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all 24 fields of the simulator lights up in red, as soon as objects are placed on all fields, with the side down, all fields light up in blue, etc. Duration of the approach is 90 seconds / rest 20 seconds. For each correctly placed object, +1 point is added. 10 approaches are completed.
Результаты представлены в таблице 10.The results are presented in Table 10.
Упражнение 3.Exercise 3.
Задача: тренировка ловкости пальцев; разгибания пальце; контроль запястьяObjective: training finger dexterity; finger extension; wrist control
Задание: размещать пальцы, на которые надеты цветные напальчники, на заданные поля.Task: place fingers, wearing colored finger cots, on the given fields.
Исходное положение панелей: вторая панель на одном уровне с первой панелью, пациент стоит у тренажераInitial position of the panels: the second panel is on the same level as the first panel, the patient stands at the simulator
Способ усложнения задания: изменение скорости смены полейMethod of making the task more difficult: changing the speed of changing fields
Режим: загорается подсветка двух соседних полей тренажера красным цветом или синим или одно поле синим, другое красным в случайном порядке на 5 секунд попеременно то на одной, то на другой панели. Если через 5 секунд рука не была помещена на нужные поля, загорается подсветка на другом поле, балл не засчитывается. Если пациент успел донести пальцы руку в течение 5 секунд до нужных полей, загорается следующее, прибавляется балл. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждые правильно размещенные два пальца прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of two adjacent fields of the simulator lights up red or blue, or one field blue, the other red, in random order for 5 seconds, alternately on one panel, then on the other. If after 5 seconds the hand has not been placed on the required fields, the backlight on another field lights up, the point is not counted. If the patient managed to bring the fingers of the hand within 5 seconds to the required fields, the next one lights up, a point is added. The duration of the approach is 90 seconds / rest 20 seconds. For each two correctly placed fingers, +1 point is added. 10 approaches were performed.
Результаты представлены в таблице 11.The results are presented in Table 11.
Упражнение 4.Exercise 4.
Задача: тренировка отведения большого пальца руки; ловкость пальцевObjective: training thumb abduction; finger dexterity
Задание: переворачивать предметы с красной стороны на синюю и обратно по сигналу; используют предметы по 24 штуки, имеющие синюю и красную стороны: салфетки; домино, плотный картон, карты.Task: turn objects from the red side to the blue side and back at the signal; use objects 24 pieces each, with blue and red sides: napkins; dominoes, thick cardboard, cards.
Исходное положение панелей: вторая панель на одном уровне с первой панелью, пациент стоит у тренажераInitial position of the panels: the second panel is on the same level as the first panel, the patient stands at the simulator
Способ усложнения задания: изменения размера предметов, дальности и высоты расположения предметовMethod of complicating the task: changing the size of objects, distance and height of the objects
Режим: загорается подсветка всех полей тренажера красным цветом. Как только на все поля размещены предметы, стороной нужного цвета вниз, загораются все поля синим цветом и т.д. Длительность подхода 90 секунд / отдых 20 секунд. За каждый правильно размещенный предмет прибавляется +1 балл. Осуществлено 10 подходов.Mode: the backlight of all fields of the simulator lights up in red. As soon as objects are placed on all fields, with the side of the desired color down, all fields light up in blue, etc. Duration of the approach is 90 seconds / rest 20 seconds. For each correctly placed object, +1 point is added. 10 approaches are completed.
Результаты представлены в таблице 12.The results are presented in Table 12.
В ходе терапии все пациенты улучшили двигательные навыки тренируемой руки, никто не покинул исследование раньше времени, два пациента продолжили тренировки на тренажере более 10 дней. Таким образом, показана возможность тренироваться на тренажере пациентов с разными функциональными возможностями руки, в разных положениях тела. Тренажер показал себя как аппарат на котором можно получить широкий спектр заданий (движения в плече, локте, запястье, пальцах), которые можно разнообразить, усложнять или облегчать по дальности движения, высоте, скорости, силе тяжести; давать расширенную обратную связь и делать эффект от тренировок очень наглядным, благодаря балльной оценке и возможности считать количество успешно выполненных движений. Тренировки на тренажере соблюдают принципы нейропластичности, успешно формируют навык захвата, навык манипуляции предметами, паттерны движений и улучшают показатели у пациентов не только по физиологическим параметрам, но и по шкалам бытовой активности и бытовых, повседневных навыков.During the therapy, all patients improved the motor skills of the trained hand, no one left the study early, two patients continued training on the simulator for more than 10 days. Thus, the possibility of training on the simulator of patients with different functional capabilities of the hand, in different body positions is shown. The simulator has proven itself as a device that can get a wide range of tasks (movements in the shoulder, elbow, wrist, fingers), which can be diversified, complicated or simplified in terms of range of movement, height, speed, gravity; provide extended feedback and make the effect of training very visual, thanks to the scoring and the ability to count the number of successfully completed movements. Training on the simulator complies with the principles of neuroplasticity, successfully forms the skill of grasping, the skill of manipulating objects, patterns of movements and improves the indicators in patients not only in physiological parameters, but also in scales of everyday activity and everyday skills.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2830420C1 true RU2830420C1 (en) | 2024-11-19 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100995C1 (en) * | 1996-01-30 | 1998-01-10 | Тетюхин Илья Владиславович | All-purpose training device for medical and social rehabilitation |
RU2203711C2 (en) * | 2001-03-01 | 2003-05-10 | Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова | Muscle exercising and posture correcting apparatus |
RU112060U1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-01-10 | Надежда Анатольевна Черлина | SIMULATOR FOR FORMATION OF ARBITRARY MOVEMENTS OF HANDS AND SIMULATOR FOR FORMATION OF ARBITRARY MOVEMENTS OF HANDS |
CN210384727U (en) * | 2019-06-14 | 2020-04-24 | 刘杏 | Special arm exerciser for nerve rehabilitation |
CN211513294U (en) * | 2019-09-28 | 2020-09-18 | 张彩凤 | Recovered branch of academic or vocational study is with limbs exerciser |
CN213192360U (en) * | 2020-09-15 | 2021-05-14 | 郑州人民医院(郑州人民医院医疗管理中心) | Wrist Rehabilitation Trainer |
CN218636310U (en) * | 2022-07-27 | 2023-03-17 | 苏州大学附属第二医院 | A kind of arm rehabilitation exerciser |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100995C1 (en) * | 1996-01-30 | 1998-01-10 | Тетюхин Илья Владиславович | All-purpose training device for medical and social rehabilitation |
RU2203711C2 (en) * | 2001-03-01 | 2003-05-10 | Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова | Muscle exercising and posture correcting apparatus |
RU112060U1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-01-10 | Надежда Анатольевна Черлина | SIMULATOR FOR FORMATION OF ARBITRARY MOVEMENTS OF HANDS AND SIMULATOR FOR FORMATION OF ARBITRARY MOVEMENTS OF HANDS |
CN210384727U (en) * | 2019-06-14 | 2020-04-24 | 刘杏 | Special arm exerciser for nerve rehabilitation |
CN211513294U (en) * | 2019-09-28 | 2020-09-18 | 张彩凤 | Recovered branch of academic or vocational study is with limbs exerciser |
CN213192360U (en) * | 2020-09-15 | 2021-05-14 | 郑州人民医院(郑州人民医院医疗管理中心) | Wrist Rehabilitation Trainer |
CN218636310U (en) * | 2022-07-27 | 2023-03-17 | 苏州大学附属第二医院 | A kind of arm rehabilitation exerciser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tarakci et al. | Leap Motion Controller–based training for upper extremity rehabilitation in children and adolescents with physical disabilities: A randomized controlled trial | |
Byl et al. | Chronic stroke survivors achieve comparable outcomes following virtual task specific repetitive training guided by a wearable robotic orthosis (UL-EXO7) and actual task specific repetitive training guided by a physical therapist | |
Lange et al. | The potential of virtual reality and gaming to assist successful aging with disability | |
Merians et al. | Virtual reality–augmented rehabilitation for patients following stroke | |
Cameirão et al. | Virtual reality based upper extremity rehabilitation following stroke: a review | |
Merians et al. | Virtual reality to maximize function for hand and arm rehabilitation: exploration of neural mechanisms | |
Li et al. | A tangible tabletop game supporting therapy of children with cerebral palsy | |
Palaniappan et al. | Developing rehabilitation practices using virtual reality exergaming | |
Lin et al. | Development of a novel haptic glove for improving finger dexterity in poststroke rehabilitation | |
Aung et al. | AR based upper limb rehabilitation system | |
Song et al. | Cellphone augmented reality game-based rehabilitation for improving motor function and mental state after stroke | |
Holmes et al. | Using fitt's law to model arm motion tracked in 3D by a leap motion controller for virtual reality upper arm stroke rehabilitation | |
Wang et al. | Developing a tangible gaming board for post-stroke upper limb functional training | |
Al-Mahmood et al. | On wearable devices for motivating patients with upper limb disability via gaming and home rehabilitation | |
RU2830420C1 (en) | Interactive trainer for arm motor function rehabilitation after neurological injury | |
Broeren et al. | Haptic virtual rehabilitation in stroke: transferring research into clinical practice | |
Radwan et al. | Effect of Wii-habilitation on spatiotemporal parameters and upper limb function post-burn in children | |
Corrêa et al. | System of upper limb motor rehabilitation training using leap motion and gear VR in sessions of home game therapy | |
Wang et al. | Lights out: An interactive tangible game for training of post-stroke reaching | |
Chernikova et al. | Robotic and mechanotherapeutic technology to restore the functions of the upper limbs: prospects for development | |
Hadjadj et al. | Leap motion controller for upper limbs physical rehabilitation in post-stroke patients: a usability evaluation | |
Jordan et al. | Augmented reality assisted upper limb rehabilitation following stroke | |
Broeren | Virtual Rehabilitation-Implications for Persons with Stroke | |
Hee et al. | Developing interactive and simple electromyogram PONG game for foot dorsiflexion and plantarflexion rehabilitation exercise | |
Karunakaran et al. | Investigation of in-home augmented reality assisted rehabilitation therapies for disabled patient |