AUTOMATED REHABILITATION TOOL FOR THE LOWER LIMB

ISSN (e) 2663-3450, ISSN (p) 0321-2211 Прилади і системи біомедичних технологій DOI: 10.20535/1970.67(1).2024.306890 УДК 681.5 ДІАГНОСТИЧНІ УСТІЛКИ ЯК ЗАСІБ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ РЕАБІЛІТАЦІЇ НИЖНІХ КІНЦІВОК Некрасова О. О., Нечай С. О. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна E-mail: , Актуальною проблемою сьогодення є потреба у розвитку реабілітаційних засобів, які можуть використовуватись пацієнтом у режимі самообслуговування. Сучасні методи реабілітації нижньої кінцівки часто обмежені доступністю фахівців та вимагають постійного нагляду медичного персоналу. Проблема некоректної постави ноги може призводити до численних ускладнень здоров’я, таких як плоскостопість, що може бути пов’язано з цукровим діабетом та ішемічною хворобою серця. Тому розробка засобу для самостійної діагностики тиску на різні ділянки стопи та контролю корекції є актуальною задачею. Доступність цього засобу сприятиме ефективній реабілітації при порушеннях стану нижніх кінцівок, покращенні постави, уповільнить прогресування низки захворювань. Попередні дослідження підтверджують важливість активної участі пацієнтів у процесі реабілітації. Тенденція до самостійної корекції вимагає інтегрованих технологій для забезпечення реального часу зворотного зв'язку. Основна мета − створити можливість коригування положення ноги у взутті за допомогою обробки даних та візуалізації на мобільному застосунку. У роботі представлено розробку автоматизованого реабілітаційного засобу для нижньої кінцівки, а саме електричну принципову схему для засобу. Засіб використовує передові методи обробки даних для точного визначення положення ноги. Аналіз динаміки рухів та взаємодія засобу із областю нижньої кінцівки спрямовані на досягнення максимальної точності та ефективності реабілітації. Розроблений засіб дозволяє користувачам отримувати інформацію про положення ноги у взутті в режимі реального часу. Мобільний застосунок у смартфоні стає візуальним інтерфейсом, де відображається важлива інформація, яка надає можливість для самостійної корекції постави, техніки бігу, різноманітних фізичних вправ. Автоматизований реабілітаційний засіб визначає новий етап у розвитку технологій самостійної корекції нижньої кінцівки при плоскостопості. Забезпечуючи пацієнтам інструмент для активного контролю над процесом реабілітації, цей засіб покращує якість життя та зменшує потребу в постійному медичному нагляді. В подальшому буде програмування електричної схеми та розробка застосунку до девайсу по алгоритмам. Ключові слова: технічний засіб; реабілітація; плоскостопість; автоматизація; електрична схема; система діагностики; устілка. Вступ Актуальною проблемою сьогодення є потреба у розвитку реабілітаційних засобів, які можуть використовуватись пацієнтом у режимі самообслуговування. Такий засіб може бути у нагоді кожній людині, яка має проблеми із нижньою кінцівкою при ходьбі. Але також буде актуальна людям із вадами тому, що спостерігається зростання захворювань, пов’язаних з нижніми кінцівками, таких як цукровий діабет та ішемічна хвороба серця, що можуть викликати ушкодження нижніх кінцівок [1]. Реабілітація стає необхідною для відновлення функціональності кінцівок у таких випадках. Тема технічних засобів реабілітації несе в собі велике значення, особливо з огляду на покращення якості життя осіб із фізичними або когнітивними обмеженнями. Ці засоби виявляються невід'ємною частиною процесу відновлення функцій, які можуть бути втрачені через травми, хвороби чи інші негативні обставини. При цьому технічні рішення надають пацієнтам з обмеженнями можливість бути більш самостійними та впевненими в собі, що сприяє їхній соціальній інтеграції та можливості приймати активну участь у житті [2–3]. Кожна людина унікальна, і тому індивідуалізація технічних засобів реабілітації є важливим аспектом в їхньому застосуванні. Це дозволяє адаптувати засоби до конкретних потреб та можливостей кожного пацієнта, створюючи персоналізований підхід, що сприяє ефективному процесу відновлення [4]. Отже, створення автоматизованого реабілітаційного засобу для нижньої кінцівки відкриває нові можливості у реабілітації людини в цілому, оскільки від постави залежить багато важливих процесів життєдіяльності. Аналіз останніх розробок реабілітаційних Вісник КПІ. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, Вип. 67(1), 2024. 103 ISSN (e) 2663-3450, ISSN (p) 0321-2211 Прилади і системи біомедичних технологій засобів для нижньої кінцівки Стопа є фундаментом для тіла людини і виконує важливі функції, такі як ресорну (поглинання ударів), балансування (підтримання стійкості) і проштовхування (рухання вперед). Порушення цього фундаменту може негативно впливати на формування організму підростаючої людини і призводити до порушень у виконанні цих основних функцій. Для того, щоб розробити засіб, проведемо аналіз вже існуючих реабілітаційних засобів для нижньої кінцівки. Перший пристрій «валик з масажними елементами» [4]. Запропонований пристрій дозволяє при виконанні стопами фізичних вправ: а) коченням валика вперед-назад викликати резонансні струси підошовної поверхні стопи, чим забезпечуються відразу 2 види масажу – механічний і вібромасаж; б) котіння дозволяє значно зміцнити зв'язки, які натягують зводи стопи, збільшити кількість структурних одиниць у м'язових волокнах і підвищити їх функціональний стан, витривалість і силу, поліпшити трофіку тканин і їх еластичність. Другий пристрій вібромасажна «бігова доріжка» слугує для зміцнення функціонального стану стопи, гомілки і стегна [5]. Ця конструкція пристрою вирішує важливі технічні завдання, такі як можливість використання вібрації та масажу для стимуляції ніг та оптимального впливу на центральну нервову систему та залози внутрішньої секреції. Суть пропонованого пристрою полягає у зміні впливу вібромасажного полотна на стопи залежно від напрямку ходи − підняття або спуску пацієнта, з можливістю зміни кута та нахилу полотна завдяки шарнірному встановленню, що дозволяє обертати валик-сходинку. Кожен валик має масажне покриття з горбинками, що дозволяє одночасно масажувати стопи ніг. Частоту вібрації можна регулювати, змінюючи швидкість руху «сходинки». Ця конструкція пристрою може бути корисною для поліпшення стану ніг та стимуляції організму в цілому. Під час патентного пошуку було виявлено, що в Україні є 3 запатентованих винаходи інтелектуальної власності [6–8]. Перевагами цих винаходів є те, що вони мають: опори-датчики з’єднанні підсилювачем, аналого-цифрові перетворювачі та системи обробки інформації та індикації, це дозволяє оперативно отримувати інформацію про співвідношення навантаження. Недоліки цих винаходів у тому, що у них не передбачено визначення навантаження на передні та задні відділи стопи та можливість змінювати висоту та кут нахилу опорної площадки під скороченою кінцівкою, також неможливо одночасно отримувати відбитки з обох кінцівок, крім того, пристрої складні в обслуговуванні, у пристроїв для плантографії барвник наноситься нерівномірно, тому одержані від (...truncated)