Urządzenie rehabilitacyjne z mikroprocesorowym sterowaniem z napędem pneumatycznym do ćwiczeń biernych kończyn dolnych
Projekt pn. „Urządzenie rehabilitacyjne z mikroprocesorowym sterowaniem z napędem pneumatycznym do ćwiczeń biernych kończyn dolnych” autorstwa dr inż. Marty Żyłki i dr. inż. Zygmunta Szczerby z Katedry Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej Wydziału Budowy Maszyn i Lotnictwa, Marcina Biskupa oraz dr. inż. Wojciecha Żyłki otrzymało srebrny medal podczas XV Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji INTARG 2022. Urządzenie jest przeznaczone dla pacjentów z dysfunkcjami narządów ruchu, głównie do rehabilitacji stawów kolanowych i biodrowych, i służy do przywracania sprawności narządu ruchu kończyn dolnych.
Na projekt składają się dwa patenty: patent numer Pat. 233326 na wynalazek „Urządzenie do rehabilitacji kończyn dolnych” oraz patent numer Pat.240501 na wynalazek „Układ sterowania prędkością i współbieżnym wysuwem tłoczysk dwóch siłowników pneumatycznych”.
Opis urządzenia
Urządzenie rehabilitacyjne symuluje naturalny ruch kończyn za pomocą siłowników i dodatkowo reaktywuje funkcje sprawnościowe kończyn dolnych pacjenta. Zastosowany w urządzeniu układ sterowania umożliwia jednoczesny ruch dwóch tłoczysk siłowników pneumatycznych, a nowatorskie sterowanie reguluje współbieżny ruch dwóch siłowników. Istotną kwestią układu sterowania są dwie grupy zaworów dławiąco-zwrotnych, które składają się z czterech takich samych zaworów dławiąco-zwrotnych odpowiednio wyskalowanych – ustawionych na różną wysokość otwarcia zaworu.
Podczas wysuwu tłoczysk elementu wykonawczego mikrokontroler położenia dokonuje odczytu różnicy przemieszczenia pomiędzy dwoma tłoczyskami za pomocą czujników potencjometrycznych. W zależności od różnicy przemieszczeń poszczególne strefy załączają się. Mikrokontroler odczytuje różnicę (strefę) w przemieszczeniu tłoczysk elementów wykonawczych i następnie steruje zaworami dwustanowymi, które są połączone z wyskalowanymi zaworami dławiąco-zwrotnymi, odpowiednio je załączając.
Urządzenie jest przeznaczone dla pacjentów z dysfunkcjami narządów ruchu, głównie do rehabilitacji stawów kolanowych i biodrowych. Służy do przywracania sprawności narządu ruchu kończyn dolnych przez wykonywanie ćwiczeń biernych. Jednoczesne wykonywanie ruchu obu kończyn dolnych w ćwiczeniach biernych oraz czynnych ma na celu m.in. wyrobienie i utrzymanie pełnego zakresu ruchu w stawach, zabezpieczenie przed powstaniem przykurczów mięśniowych oraz zapobieganie odleżynom.
Zastosowanie
Po konsultacji z ekspertami z dziedziny rehabilitacji stwierdzono, że urządzenie znajduje zastosowanie przede wszystkim u pacjentów z problemami neurologicznymi oraz ortopedyczno-chirurgicznymi, m.in.:
- po złamaniach w obrębie kończyny dolnej, po rekonstrukcjach z zespoleniem kości i operacjach zrostów torebki stawowej (w wyniku zmniejszenia elastyczności stawu),
- po unieruchomieniach w następstwie uszkodzeń torebki stawowej i struktur okołostawowych (błony maziowej, kaletek) stawu kolanowego i biodrowego,
- z entezopatią (zwapnieniami okołostawowymi),
- po operacjach lub zabiegach plastycznych łękotek stawu kolanowego,
- po zapaleniu ścięgien stawów kończyny dolnej (po wyleczeniu stanu zapalnego),
- po złamaniach przyskrętowych szyjki kości udowej,
- po endoskopii kolana (w uszkodzeniach struktur stawu kolanowego),
- po udarze mózgu,
- po operacjach guza mózgu,
- po uszkodzeniu rdzenia kręgowego, zwłaszcza w odcinku piersiowym kręgosłupa,
- ze stwardnieniem rozsianym,
- z endoprotezą kolana i stawu biodrowego,
- z mózgowym porażeniem dziecięcym,
- w długotrwałym unieruchomieniu.
Urządzenie to jest również bardzo przydatne do rehabilitacji pacjentów, u których wystąpił ciężki przebieg choroby wywołanej wirusem Covid-19.
Podjęta zbyt późno rehabilitacja skutkuje długotrwałym bezruchem kończyny. Dlatego ważne jest prowadzenie ćwiczeń już w pierwszych dniach choroby lub po urazie, z właściwym sterowaniem, co ochroni pacjenta przed zanikami i przykurczami mięśniowymi, zwyrodnieniami stawów, odleżynami, zmniejszy zagrożenie trwałym inwalidztwem i uzależnieniem od otoczenia.
Przeprowadzona analiza procesów rehabilitacji, szczególnie kończyn dolnych, wykazała przydatność i znaczenie ćwiczeń wymagających jednoczesnego ruchu obu kończyn pacjenta. Bardzo dobre wyniki daje równoczesne ćwiczenie obu kończyn – zdrowej i porażonej, ponieważ ruchy kończyny zdrowej przyczyniają się do zwiększenia potencjału mięśni w kończynie porażonej.
