Уникальность разработки ученых Южно-Уральского государственного университета в том, что устройство, в отличие от аналогов, позволяет задействовать в процессе восстановления все суставы нижних конечностей. Запатентованное ноу-хау применимо не только для реабилитации после серьезных травм, обучению ходьбе детей с диагнозом ДЦП, но и для оптимизации техники спортсменов.
Работа над созданием устройства велась на протяжении четырёх лет. В настоящее время команда ученых из Высшей школы электроники и компьютерных наук и Института спорта, туризма и сервиса ЮУрГУ готовится к финальному этапу проекта — созданию опытного образца и тестированию. О преимуществах нового устройства рассказал автор проекта, преподаватель кафедры электронно-вычислительных машин ЮУрГУ Алексей Петров.
«Нами было разработано мехатронное реабилитационное устройство для пациентов с нарушением работы нижних конечностей. Данная технология имеет название Continuous Passive Motion. Наша цель — совершая действия над конечностью человека, придать ей подвижность и снова мобилизовать ее, поскольку в послеоперационный период в организме человека происходят различные процессы, препятствующие этому».
Необходимо отметить, что аналогичные устройства могут применяться при реабилитации после травм только коленного и тазобедренного суставов. Новое устройство также воздействует на голеностопный сустав. Таким образом, в восстановительном процессе задействованы все суставы нижней конечности. Кроме того, оно обладает дополнительной функцией — возможностью имитации ходьбы, что очень важно для формирования правильного двигательного стереотипа. Эта возможность позволяет сохранять навык ходьбы при наличии серьезных травм. Среди поставленных задач также применение устройства в реабилитации детей с диагнозом ДЦП, которое в данном случае способно обучить не передвигаться, а ходить правильно.
Реабилитация должна начинаться на второй день после операции. Нога пациента закрепляется в устройстве, после чего совершается поступательное движение, при этом производится воздействие на голеностоп в двух плоскостях. Управление конечностью осуществляется с помощью вращения двигателей, которые передают крутящий момент к элементам системы и приводят к изменению положения этих элементов. Нога человека фиксируется в мехатронном устройстве с помощью гибких подвесов. За счет перемещения элементов системы изменяется положение ноги человека.
«Наша разработка применима в послеоперационной реабилитации при травмах или операциях голеностопного, тазобедренного и коленного суставов, при растяжениях связок, а также при комплексной реабилитации пациентов с диагнозом ДЦП. В данном устройстве применена отличная от конкурентов конструкция, которая имеет ряд преимуществ, среди которых простота фиксации на конечности. Кроме того, одной из главных особенностей этой конструкции является совмещение осей вращения сустава и шарниров устройства, что в других устройствах не наблюдается, — отмечает Алексей Александрович. — За счет этого мы можем точно задавать траекторию движения, обучать пациента ходьбе. Аналогичные устройства в этом плане менее точны, и они не предоставляют возможности максимально корректного управления».
В настоящее время подготовлена к публикации научная статья по данной теме, индексируемая в базе данных Web of Science (журнал «Человек. Спорт. Медицина»). В ней рассматривается процесс разработки устройства для реабилитации пациентов после инсультов за счет применения «зеркальной» технологии, т.е. стимуляции пораженной половины тела с помощью здоровой половины путем создания искусственной зрительной обратной связи.
Кроме того, в марте 2018 была опубликована еще одна научная статья, индексируемая в базе данных Scopus (www.minervamedica.it). В работе рассматривается использование данного устройства для тренировки спортсменов-лыжников. Поскольку одно из его применений — обучение ходьбе, становится возможным обучение людей сложным координационным движениям, которые необходимы в спорте. С помощью данного устройства производится выработка стереотипа постановки шага. Здесь его применение способствует оптимизации техники лыжного хода и, как следствие, улучшению спортивных результатов за счет использования инновационных методов тренировок. Дальнейшие планы ученых связаны с подготовкой к выпуску серии устройств для реабилитации после тяжелых травм.