Спосіб діагностики і корекції ходи людини та пристрій для його реалізації

1. Спосіб діагностики і корекції ходи людини, що полягає у формуванні аналогових сигналів, що відповідають активності м'язів, підсиленні цих сигналів, перетворенні підсилених аналогових сигналів у цифрові, порівнянні міографічного сигналу з базовим, формуванні на основі результату порівняння вихідних сигналів, що відбивають стан м'язів, визначенні ступеня утоми м'язів і перетворенні вихідних сигналів у форму, зручну для ідентифіка C2 2 (19) 1 3 68877 4 перетворенні посилених аналогових сигналів у підвищити якість протезування. цифрові, порівнянні міографічного сигналу з базоНа мал. зображена структурна схема привим, формуванні на основі результату порівняння строю для діагностики і корекції ходи людини, що вихідних сигналів, що відбивають стан м'язів, містить поверхневі міографічні електроди 1, виховизначенні ступеня утоми м'язів і перетворенні ди яких з'єднані з підсилювачем 2 міографічних вихідних сигналів у форму зручну для сигналів, восьмиразрядний аналогово-цифровий ідентифікації. Апарат для реалізації способу, що перетворювач 3, з'єднаний з першим входом промістить поверхневі міографічні електроди, виходи цесора 4, послідовно з'єднані гоніометричні датчияких з'єднані з підсилювачем міографічних ки 5, підсилювач 6 гоніометричних сигналів і комусигналів, аналогово-цифровий перетворювач, татор 7, другий вхід якого з'єднаний з з'єднаний з першим входом процесора. підсилювачем 2 міографічних сигналів, а вихід з Однак, по описаному технічному рішенню, чеаналого-цифровим перетворювачем 3, а також рез наявність проводів, підключених до датчиків подографічні датчики 8, у якості яких використані розташованих на тілі пацієнта, пересування датчики тиску, виходи яких з'єднані з другим пацієнта обмежене. Функціональні можливості вхідним портом процесора 4, вихід якого з'єднаний пристрою обмежені через малу кількість з радіоканалом 9, що складається з інформативних параметрів. радіопередавача 10 і радіоприймача 11 і В основу винаходу поставлена задача ствоз'єднаним з комп'ютером 12. Радіоканал 9, що рення такого способу і пристрою діагностики і застосовується для передачі даних, задовольняє корекції ходи людини, що дозволили б забезпечиряду умов, що накладаються електромагнітною ти вільне пересування пацієнта, підвищити сумісністю радіоелектронних пристроїв, дозволешвидкість діагностики і значно підвищити якість ними ділянками частотного діапазону для конкретпротезування шляхом нових додаткових ознак по них застосувань, дозволеною потужністю способу і введенню нових апаратних засобів обвипромінювання, рівнем позаполосних слуговування. випромінювань, чинним законодавством і т.д. Такий технічний результат може бути досягнуТехнічне рішення, що заявляється, може бути тим, якщо по способу діагностики і корекції ходи реалізоване в такий спосіб. людини, що полягає у формуванні аналогових Для комплексного дослідження параметрів хосигналів, що відповідають активності м'язів, ди необхідний аналіз, як керуючого впливу на підсиленні цих сигналів, перетворенні підсилених м'язи і витрат енергії на здійснення руху, так і аналогових сигналів у цифрові, порівнянні кінематичних характеристик: кутів згинання у веміографічного сигналу з базовим, формуванні на ликих суглобах нижніх кінцівок, сили і часових хаоснові результату порівняння вихідних сигналів, рактеристик контакту нога-підлога і т.д. При цьому що відбивають стан м'язів, визначенні ступеня для одержання достовірних результатів утоми м'язів і перетворенні вихідних сигналів у діагностичне устаткування не повинне обмежувати форму зручну для ідентифікації, відповідно до висвободу пересування пацієнта і впливати на паранаходу, одночасно з міографічними знімають метри. Створене технічне рішення, задовольняє гоніометричні і подографічні сигнали, підсилюють зазначеним вище вимогам. гоніометричні сигнали і перетворюють їх у Характеристики керуючого впливу на м'яз і цифрові, попередньо оброблені, міографічні і витрат енергії в процесі руху визначають з аналізу гоніометричні сигнали складають з вихідними міографічних сигналів, що знімаються подографічними сигналами, формують загальний міографічними датчиками 1 з м'язів пацієнта. потік даних і передають по радіоканалу на Рівень міографічних сигналів складає, як правило, комп'ютер, що проводить остаточну обробку, збедесятки або сотні мікровольт, а частотний спектр реження і видачу інформації на індикацію. від 20...600Гц. Для знімання цих сигналів викориІншою відмітною ознакою є те, що в пристрій стовують поверхневі електроди, що накладаються для діагностики і корекції ходи людини, що містить на активні точки м'язів, що дозволяють зняти суповерхневі міографічні електроди, виходи яких марний потенціал із усіх волокон м'яза і при з'єднані з підсилювачем міографічних сигналів, відповідному конструктивному виконанні не обмеаналогово-цифровий перетворювач, з'єднаний з жують свободу пересування пацієнта. Сигнали від першим входом процесора, відповідно до винахоміографічних датчиків 5 попередньо підсилюються ду, уведені послідовно з'єднані гоніометричні датпідсилювачем 2 до рівня, необхідного для роботи чики, підсилювач гоніометричних сигналів і комуАЦП3. татор, другий вхід якого з'єднаний з підсилювачем У першому каскаді підсилювача 2 використані міографічних сигналів, а вихід з аналогоінтегральні інструментальні підсилювачі, що цифровим перетворювачем, а також подографічні відрізняються високим вхідним опором і великим датчики, виходи яких з'єднані з другим вхідним коефіцієнтом подавлення синфазних перешкод. З портом процесора, вихід якого з'єднаний з метою виключення виходу підсилювача 2 у насирадіоканалом, що складається з радіопередавача і чення, його перший каскад має невеликий радіоприймача і з'єднаним з комп'ютером. коефіцієнт посилення і максимально захищений Таким чином, введення в пристрій від впливу діючих перешкод. Усе подальше посигоніометричних і подографічних датчиків і лення відбувається в наступних каскадах. Рівні радіоканалу, а також нових ознак по способу міографічних сигналів від різних м'язів і у різних реалізації дозволило забезпечити вільне пересупацієнтів можуть відрізнятися на кілька порядків. вання пацієнта в природних умовах, підвищити Тому для одержання оптимального рівня сигналу швидкість і якість діагностики, у результаті використаний підсилювач 2 з регульованим 5 68877 6 коефіцієнтом підсилення, що задається процесоОбране стандартне значення швидкості ром 4. передачі 19200біт/с дозволяє, з однієї сторони У реальних умовах ходи максимальні кути згипередати необхідний обсяг інформації, а з іншої нання в суглобах нижніх кінцівок не перевищують сторони забезпечити необхідну перешкодостйкість 70°. При цьому сигнали, що знімаються з каналу. гоніометричних датчиків 5, розташованих на цих Алгоритм роботи процесора 4 спрямований на суглобах є періодичними з періодом рівним часу рішення наступних задач: введення аналогових подвійного кроку і займають смугу від декількох сигналів від міографічних і гоніометричних герц до 40...60Гц. датчиків 1, 5, введення дискретних сигналів від Для приведення гоніометричного сигналу до подографічних датчиків 8, попередньої обробки рівня, необхідного для подальшої обробки, міографічних сигналів, формування вихідної використовується додатковий підсилювач 6. інформації з урахуванням особливостей викориДля виміру сили контакту нога-підлога стовуваного радіоканалу 9. використані подографічні датчики 8 розташовані в По включенню процесора 4 виробляється по4-х точках ступні. Розташування контактних плочаткова ініціалізація таймерів для забезпечення щадок на підошовній поверхні відповідає необхідної швидкості передачі даних і настроюанатомічним особливостям стопи і вимогам ГОСТ вання АЦП 3 для перетворення вхідних сигналів. 3927-75. Протягом циклу передачі, що складає 10мкс, Аналогові сигнали для подальшої обробки пепослідовно опитуються і передаються сигнали від ретворюються у цифрову форму за допомогою подографічних датчиків 8 і гоніометричних восьмирозрядного АЦП3. Підключення до АЦП датчиків 5. Одночасно з передачею кожного байта сигналів з виходів підсилювачів 2, 6 здійснює копроводиться опитування міографічних сигналів, мутатор 7, керований процесором 4. виділення їхнього модуля і інтегрування. Частота опитування датчиків 1, 5, 8, відповідно Після передачі подографічених і до теореми Котельникова, у два рази вище гоніометричних сигналів формуються і передаютьподвоєної максимальної частоти сигналу. Для ся байти обвідної міографічних сигналів. гоніометричних сигналів, що мають верхню частоОбробка на ЕОМ12 прийнятого сигналу ту порядку 50Гц виберемо частоту опитування полягає у визначенні інформативних параметрів 100Гц. При максимальній частоті міографічного таких як: час перекату для різних ділянок стопи, сигналу 600 Гц виберемо частоту опитування тривалість опорного і переносного періодів, кути 1600Гц. У цілому за час 10мсек (період частоти згинання в суглобах, тривалість кроку, амплітуда і 100Гц) опитуються шість гоніометричних датчиків тривалість міографічних сигналів. Оцінка 5 і два міографічних 1 датчики по 16 разів кожний. параметрів ходи передбачає кількісне порівняння Виходячи з цього, час перетворення АЦП3 не отриманих даних з нормою. Однак, у багатьох виперевищує 250мкс. падках, як наприклад, при дослідженнях ходи Крім аналогових сигналів передачі підлягають інвалідів з ампутованими нижніми кінцівками або з дискретні сигнали від подографічних датчиків 5, а порушеннями опорно-рухового апарата більш також службова інформація для правильного раціональним підходом є порівняння з умовною відновлення даних. нормою - найкращими показниками для даної груДля передачі використовувався стандартний пи пацієнтів. Пристрій передбачає також оцінку послідовний старт-стопний протокол, реалізований параметрів ходи методом симетрії, при якому апаратно в процесорі 4 і в персональному порівнюються параметри для здорової кінцівки і комп'ютері 12. кінцівки з функціональними порушеннями. Замість 32 байт неопрацьованих міографічних Пристрій дозволяє робити оцінку утоми м'язів у сигналів передаються два байти їх обвідних, чим процесі ходи, порівнюючи характеристики елекдосягається скорочення загального потоку даних тричних і біомеханічних сигналів на початку без втрати основних інформативних параметрів. досліджень і в наступні інтервали часу. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7 68877 8