ITBG20120037A1 - Lettino posturale per terapia fisica sensorizzato - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d’invenzione avente per titolo: “Lettino posturale per terapia fisica sensorizzato"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un lettino per terapia fisica sensorizzato a geometria variabile, e a un metodo per verificare la tensione muscolare di un paziente prima e dopo un trattamento di un paziente.

Sono noti lettini o panche per terapie fisiche, spesso anche modulari ed orientabili, per facilitare al terapeuta il posizionamento corretto del paziente e per facilitare le operazioni terapeutiche su esso.

Sono anche noti lettini snodati dotati di mezzi di spostamento manuale o elettrico di uno o più parti degli stessi.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere ad un lettino per terapia fisica a geometria variabile sensorizzato che permetta all’operatore di comprendere la struttura e la postura del paziente.

Altro scopo à ̈ quello di provvedere ad un lettino che possa dare una valutazione delle tensioni e\o rotazioni anatomo funzionali sui tre piani principali del movimento articolare del corpo (sagittale, trasversale e frontale).

Ulteriore scopo à ̈ quello di rilevare le tensioni di tutti i distretti anatomici per avere un indicatore unico in grado di dare l’esatta tensione esercitata su tutte le catene posteriori (muscolari, miofasciali).

Altro scopo à ̈ quello di avere un sistema in grado di effettuare rilevazioni posturali, ma anche in grado di evidenziare il trattamento fisioterapico post valutativo.

In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un lettino per terapia fisica a geometria variabile sensorizzato comprendente: un basamento; un supporto di un paziente comprendente almeno due piani; ogni piano di detti almeno due piani à ̈ imperniato con ogni piano ad esso adiacente; caratterizzato dal fatto che ogni piano di detti almeno due piani comprende almeno tre sensori di carico ed un accelerometro.

Tali scopi vengono anche raggiunti da un metodo per verificare la tensione muscolare di un paziente comprendente le fasi di rilevare primi carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa supina su un lettino piano; rilevare secondi carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa su detto lettino inclinato con un angolo prefissato; calcolare e archiviare un primo indice di tensione del corpo del paziente come differenza tra detti primi e secondi carichi; rilevare e visualizzare in tempo reale i carichi istantanei applicati a detto paziente; rilevare nuovamente dopo un tempo prefissato i carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa sul lettino con il medesimo angolo prefissato di valutazione; calcolare un secondo indice di tensione; comparare detto primo e secondo indice di tensione muscolare.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi di questa soluzione rispetto alle soluzioni dell’arte nota sono diversi.

Il lettino di terapia fisica, in accordo alia presente invenzione, per il trattamento manuale e la valutazione posturale, Ã ̈ dotato di geometria variabile e una rete di sensori elettronici controllata da un Computer.

La particolare geometria variabile unitamente ai rilevatori di carico e inclinazione, ne permette l'acquisizione delle forze applicate passivamente dal corpo del paziente e delle pressioni esercitate attivamente dal terapista in fase di trattamento.

Il lettino posturale e composto da quattro sezioni indipendenti che rilevano il carico esercitato dal corpo negli specifici distretti corporei quali: arti inferiori, bacino, tronco lombare, tronco scapolare e testa.

Ogni singola sezione à ̈ in grado di rilevare il carico esercitato e la posizione sul piano dello stesso similarmente al Centro di Pressione (CoP) dei sistemi stabilometrici.

Gli angoli configurabili dai piani di appoggio del lettino posturale assicurano il posizionamento del soggetto in condizioni di stretching predefinite e controllate.

Questa soluzione tecnologica risponde appieno all’esigenza di monitorare le tensioni e rotazioni della catena posteriore sui tre piani principali del movimento articolare del corpo (sagittale, trasversale e frontale) rilevando così l’andamento del carico delle tensioni su tutto il piano di appoggio.

Il nuovo sistema rileva inoltre in modo completo tutte le parti del corpo in appoggio. Questo consente di ricavare un unico indicatore in grado di dare l’esatta tensione di tutte le catene posteriori (muscolari e miofasciali).

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:

la figura 1 mostra un lettino per terapia fisica a geometria variabile, visto in prospettiva, in accordo alla presente invenzione;

la figura 2 mostra un disegno di una figura umana con il riferimento ai piani di appoggio del lettino per terapia fisica a geometria variabile sensorizzato, in accordo alla presente invenzione;

la figura 3 mostra un lettino per terapia fisica a geometria variabile sensorizzato, visto di fronte e parzialmente scomposto nei suoi elementi, in accordo alla presente invenzione;

la figura 4 mostra uno schema a blocchi dei sensori posti sul lettino per terapia fisica a geometria variabile, e dei mezzi di controllo ad essi associati, in accordo alla presente invenzione;

la figura 5 mostra un esempio di visualizzazione di un computer connesso un lettino per terapia fisica a geometria variabile, in accordo alla presente invenzione.

Riferendosi alle figure allegate, un lettino 1 per terapia fisica a geometria variabile sensorizzato, in accordo alla presente invenzione, comprende un basamento 10 su cui appoggia il lettino 1.

Il basamento à ̈ una struttura tubolare con piedini, dalla quale si ergono due coppie di barre verticali 11 e 12. La coppia di barre 11 à ̈ posizionata ad un estremo del basamento 10 e la coppia di barre 12 à ̈ posizionata a circa 2/3 dalla prima coppia di barre 11.

Ad ognuna delle barre verticali 11 e 12 Ã ̈ imperniato un angolo della base di una struttura triangolare 13 e 14.

L’altro angolo della base di ognuna delle strutture triangolari 13 e 14 à ̈ imperniata ad una barra 15 orizzontale.

La barra 15 à ̈ fissata, circa alla sua mezzeria, ad un estremo di un attuatore lineare 16 comandato. L’altro estremo dell'attuatore lineare 16 à ̈ a sua volta fissato ad un estremo della base 10, lo stesso dove à ̈ presente la coppia di barre verticali 11 , e precisamente à ̈ fissato al di sotto di esse.

Il vertice di ognuna delle strutture triangolari 13 e 14 Ã ̈ imperniata con un supporto 17 del lettino 1 , nel suo punto sostanzialmente centrale.

Sulla sommità superiore centrale del supporto 17 à ̈ imperniato il lettino 1 .

Per sollevare il lettino 1 si aziona l’attuatore lineare 16 che spingendo la barra 15 fa sollevare le strutture triangolari 13 e 14 che portando verso l’alto il supporto 17 solleva il lettino 1. Azionando l'attuatore lineare 16 in senso inverso il lettino si abbassa.

Se il lettino si abbassa del tutto, le strutture triangolari 13 e 14 si nascondono parzialmente nella base 10

Nell’esempio di realizzazione mostrate nelle figure, il piano di appoggio 20 del paziente comprende quattro piani collegati ma indipendenti in termini di angolarità. Il piano 21 à ̈ quello su cui si appoggia il tronco scapolare e testa. Il piano 22 à ̈ quello su cui si appoggia il tronco lombare. Il piano 23 à ̈ quello su cui si appoggia il bacino e la parte femorale della gamba. Il piano 24 à ̈ quello su cui si appoggiano gli arti inferiori (parte tibiale).

In una sua forma di realizzazione più semplificata il piano di appoggio 20 del paziente può avere un numero inferiore di piani di appoggio, ad esempio sono due: uno per il troco superiore ed un per il tronco inferiore.

Il supporto 17 à ̈ imperniato con il piano di appoggio 20, ed in particolare à ̈ imperniato con i due lati più interni dei piani 22 e 23.

La larghezza dei piani 21-24 e sostanzialmente uguale. La lunghezza dei piani 21-24 varia ed dipendente dalla lunghezza delle porzioni umane definite sopra. In particolare, il piano 24 à ̈ quello più lungo, quindi il piano 21 di lunghezza leggermente inferiore al piano 24, quindi i due piani 22 e 23 ancora più corti e di lunghezza sostanzialmente uguale.

Il lato opposto al lato imperniato con il supporto 17 del piano 22, à ̈ imperniato ad un estremo di attuatore lineare 30 comandato, il cui altro estremo à ̈ imperniato su un fianco dell’arco (destro in figura) del supporto 17.

Il lato più esterno del piano 21 à ̈ fissato ad un estremo di un pistone 31 ad attivazione manuale, il cui altro estremo à ̈ imperniato con il lato esterno del piano 22.

Il lato opposto al lato imperniato con il supporto 17 del piano 23, à ̈ imperniato ad un estremo di attuatore lineare 32 comandato, il cui altro estremo à ̈ imperniato su un fianco dell’arco (sinistro in figura) del supporto 17.

Il lato più esterno del piano 24 à ̈ fissato ad un estremo di un pistone 33 ad attivazione manuale, il cui altro estremo à ̈ imperniato con il lato esterno del piano 23.

Gli attuatori lineari 16 e 30 comandati, utilizzati nella presente invenzione, sono preferibilmente elettrici, e su comando mettono in movimento, in avanti ed indietro, un’asta che fuoriesce dal motore stesso. In alternativa altri tipi di attuatori lineari possono essere utilizzati come ad esempio meccanici, idraulici, pneumatici.

L’attuatore lineare 16 e le dimensioni della struttura formata dagli elementi 13, 14, 15 e 17 permettono una elevazione complessiva del letto da 40 cm a 120 cm dal suolo.

L’inclinazione del piano 22 di appoggio lombare (e del piano 21 scapolare ad esso collegato) può essere variata grazie all’attuatore lineare 30 da -10° a 55° rispetto ad un asse orizzontale.

L’inclinazione del piano 23 di appoggio bacino (e del piano 24 arti inferiori ad esso collegato) può essere variata grazie all'attuatore lineare 32 da -10° a 45° rispetto ad un asse orizzontale.

L’inclinazione del piano 21 di appoggio scapolare può essere variata grazie al pistone 31 ad attivazione manuale, da -40° a 45° rispetto al piano 22.

L’inclinazione del piano 24 di appoggio gambe/piedi può essere variata grazie al pistone 33 ad attivazione manuale da -40° a 45° rispetto al piano 23.

Ognuno dei piani 21-24 comprende tre strati.

Un primo strato 40 sottostante di supporto meccanico dei piani 21-24, un secondo piano intermedio 41 comprensivo di sensoristica, ed un piano 42 superiore di finitura estetica e funzionale di protezione.

Al fine di rilevare i carichi e le relative posizioni del paziente, nello strato 41 di ogni piano 21-24 vengono posizionati tre sensori di carico 45 e un accelerometro monoassiale 46.

In particolare, i tre sensori di carico 45, di ogni piano 21-24, vengono posti equidistanti e a 120° tra loro, direzionati con un loro asse di congiungimento posto lungo l’asse longitudinale del piano di appoggio 20.

L’accelerometro 46 viene posto preferibilmente, in ogni piano, in asse con i due sensori di carico 45 che risultano in asse tra loro, e paralleli ad un lato del piano.

Esso viene principalmente utilizzato come inclinometro dei vari piani.

Viene preferibilmente previsto un ulteriore un sensore inerziale 47 fluttuante e liberamente posizionabile per le misurazioni angolari cinestesiche.

I singoli sensori di carico 45 hanno una capacità massima pari a 109 kg, una non linearità < 0,04 % ed una risoluzione pari a 25g.

Gli accelerometri 46 hanno un grado di risoluzione di 0,2 gradi in un intervallo 90° -90°, tale da consentire la rilevazione delle inclinazioni di ogni piano con sufficiente precisione.

Il sensore inerziale, utilizzato per le rilevazioni dei gradi angolari, Ã ̈ un sensore dotato di un giroscopio, accelerometro e magnetometro triassiali.

L'utilizzo principale del sensori inerziali integrati con il lettino posturale sono fondamentalmente due: la valutazione chinesiologica pre e post trattamento e il monitoraggio in tempo reale del distretto articolare durante il trattamento manipolativo (es. manipolazione cervicale estremamente delicata). Entrambe le valutazioni angolari sono integrate con le rilevazioni dei carichi applicati. Ciò significa che il sistema rileva se le articolazioni del paziente raggiungono il medesimo Range of Motion in modo speculare, dx-sx, mantenendo le medesime tensioni muscolari e miofasciali.

I segnali dei sensori di carico 45, degli accelerometri 46 e del sensore inerziale 47, nonché i comandi degli attuatori lineari 30 e 32 sono connessi elettricamente ad un concentratore 50 e quindi ad un computer 51 , che comprende un video 52 posto sul basamento 10 (o nelle sue vicinanze).

Tutti i sensori sono collegati al concentratore 50 che comprende una unica elettronica di conversione A/D che si occupa di consolidare i dati rilevati e comunicare con il computer 51 in modalità sincrona con frequenza configurabile da 20Hz a 40Hz.

Il computer 51 contiene programmi in grado di ottenere le misure dei vari sensori dal concentratore 50, e calcolare il baricentro delle forze di ogni piano 21-24 mediante triangolazione dei gruppi di sensori 45.

Il computer 51 consente la visualizzazione sul video 52 in tempo reale di tutte le variabili fisiche in gioco durante la valutazione e il trattamento, come si può vedere un esempio in figura 5, dove sono indicati per ogni piano i pesi ad essi caricati a destra e a sinistra del'asse longitudinale ed à ̈ indicato il posizionamento del baricentro per ogni piano, dove T indica la porzione degli arti inferiori, P indica la porzione del bacino, L indica la porzione del tronco lombare, S indica la porzione del tronco scapolare e testa e Tot. indica il carico totale, il tutto diviso per la parte destra e sinistra, in valore percentuale e assoluto.

Vengono indicati in tempo reale i vari carichi sviluppati dal soggetto e il baricentro di ogni sezione del corpo monitorata (nuca-scapolare, lombare, pelvi, gambe).

E’ anche possibile far eseguire al paziente sessioni di training posturale con l'ausilio di un feedback visivo e acustico.

Nello specifico il paziente, durante la sessione di training, viene invitato dal computer 52 a effettuare delle torsioni articolari a diversi livelli (scapolare, lombare, pelvi) per raggiungere i target proposti.

Il funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione appare evidente da quanto descritto ed illustrato e, in particolare, à ̈ sostanzialmente il seguente.

Il soggetto viene posto sul lettino 1 posturale in posizione supina perfettamente orizzontale (posizione di zero) e in tale posizione si ha la rilevazione del peso totale. In seguito il sistema, cambiando la configurazione mette in situazione di stretching il soggetto con un angolo di 120° o 105° o altro angolo prefissato (posizione di valutazione).

Il carico rilevato dai piani del lettino sarà la risultante del peso paziente più la tensione esercitata dalla catena posteriore, da questo viene quindi isolato l’indice di tensione globale (togliendo il peso) e vengono individuate le varie tensioni sui distinti segmenti anatomici (nuca, scapolare, lombare, pelvi, gambe e piedi). Oltre al valore delle tensioni vengono anche individuati i disallineamenti delle stesse (ossia il posizionamento della tensione di tutte le catene muscolari) nelle quattro sezioni in cui à ̈ stato diviso il corpo.

I valori ed i disallineamenti saranno visualizzati sul video 52 con opportune grafiche.

Il lettino 1 , utilizzato per valutare gli indici di tensione à ̈ lo stesso che viene utilizzato il trattamento fisioterapico. La funzione di valutazione delle tensioni muscolari e quindi, di valutazione posturale, può essere svolta contestualmente e sullo stesso sistema di quella di trattamento, permettendo all’operatore di chiudere l’anello del processo riabilitativo senza spostare il paziente.

Tra l’altro, il sistema, per la sensoristica intelligente di cui à ̈ dotato, consente il monitoraggio di tutto il lavoro fisioterapico erogato dall'operatore sul soggetto quantificandone e memorizzando l’intensità dell' azione e i gradi articolari applicati alle parti anatomiche trattate mediante i sensori inerziali integrati.

Il terapista guardando il computer in tempo reale può rilevare l'intensità di una data manovra sia in termini di pressione esercitata, tensione muscolare conseguente e gradi articolari applicati. In tal modo l’operatore può modellare il proprio intervento con movimenti clinici controllati e precisi.

Tutta la sessione di lavoro può essere archiviata digitalmente sul computer 51 per eventuali e future rivalutazioni e comparazioni tecniche e per documentare l’intero trattamento.

Quindi ripetendo il posizionamento come nella fase iniziale (posizione di valutazione), si monitorerà la tensione esercitata dal paziente e così l’operatore ed il paziente potranno valutare i risultati ottenuti grazie alla terapia.

In altre parole il metodo prevede le seguenti fasi.

<â– >Rilevazione dei carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa supina su un lettino piano (posizione di zero);

<â– >rilevazione dei carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa su lettino con angolo prefissato (posizione di valutazione);

<■>calcolo e archiviazione dell’indice di tensione del soggetto come differenza tra le due misurazioni precedenti;

<â– >trattamento fisioterapico e/o manipolazione;

â–  visualizzazione in tempo reale dei carichi istantanei applicati;

<â– >e in alternativa o in combinazione alla fase di trattamento fisioterapico e manipolazione, auto training del paziente su lettino con feedback visualizzato sul video;

<■>rilevazione dei carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa su lettino con angolo prefissato;<■>calcolo dell’indice di tensione attuale;

<â– >comparazione degli indici di tensione pre e post trattamento;

<â– >archiviazione dei dati.

Si ha cosi a disposizione di un lettino per terapia fisica sensorizzato a geometria variabile con cui si verifica la tensione della catena posteriore del paziente, l’operatore effettua le sue operazioni (sullo stesso lettino) e vede in tempo reale le forze applicate e successivamente si può verificare di nuovo la tensione muscolare del paziente e quindi vedere i miglioramenti ottenuti dalla terapia.

Tutti i dati vengono acquisiti e possono essere memorizzati per confronti successivi e per mantenere la storia del paziente.

In pratica, i materiali utilizzati per il lettino, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.

Il lettino e la metodologia così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Lettino per terapia fisica a geometria variabile sensorizzato comprendente: un basamento; un supporto di un paziente comprendente almeno due piani; ogni piano di detti almeno due piani à ̈ imperniato con ogni piano ad esso adiacente; caratterizzato dal fatto che ogni piano di detti almeno due piani comprende almeno tre sensori di carico ed un accelerometro.
2. 2. Lettino in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti almeno due piani sono quattro.
3. 3. Lettino in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di spostamento verticale di detto supporto di un paziente.
4. 4. Lettino in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti almeno tre sensori di carico sono posti a 120° tra loro.
5. 5. Lettino in accordo alla rivendicazione 2 e 3 caratterizzato dal fatto che i due piani centrali di detti quattro piani sono imperniati tra loro e imperniati ad detti mezzi di spostamento verticale.
6. 6. Lettino in accordo alla rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto di comprendere due attuatori lineari, fissati a detti mezzi di spostamento verticale, che movimentano angolarmente detti due piani centrali.
7. 7. Lettino in accordo alla rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto di comprendere due pistoni, fissati a detti due piani centrali che movimentano angolarmente i piani periferici di detti quattro piani.
8. 8. Lettino in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere un computer che riceve i segnali provenienti da detti sensori di carico e da detti accelerometri ed un video sul quale à ̈ possibile visionare le informazioni ricevute ed elaborate.
9. 9. Lettino in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore inerziale fluttuante e liberamente posizionabile per misurazioni angolari cinestesiche.
10. 10. Metodo per verificare la tensione muscolare di un paziente comprendente le fasi di rilevare primi carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa supina su un lettino piano; rilevare secondi carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa su detto lettino inclinato con un angolo prefissato; calcolare e archiviare un primo indice di tensione del corpo del paziente come differenza tra detti primi e secondi carichi; rilevare e visualizzare in tempo reale i carichi istantanei applicati a detto paziente; rilevare nuovamente dopo un tempo prefissato i carichi applicati dal corpo del paziente in posizione distesa sul lettino con il medesimo angolo prefissato di valutazione; calcolare un secondo indice di tensione; comparare detto primo e secondo indice di tensione muscolare.