КОМПЬЮТЕРНЫЙ СТАБИЛОМЕТРИЧЕСКИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ И РЕАБИЛИТАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС “С Т А Б И Л О Т Е С Т”

Е.В. Матвеев, А.А. Васильев, Д.В. Алешкин

ЗАО "ВНИИМП-ВИТА"(НИИ медицинского приборостроения) РАМН,
Москва, ул. Тимирязевская,1

Введение.

Метод исследования перемещения проекции центра тяжести тела человека на горизонтальную плоскость на всем протяжении его существования привлекал к себе внимание научной и практической медицины своей простотой и наглядностью.

Особую привлекательность стабилометрический метод исследований (СтМИ) получил с введением в обиход персональных компьютеров, сделавших возможным визуализацию процедур исследования и приложение мощных математических аппаратов для количественного описания этого процесса.

Очень широк круг использования метода - от классических применений в неврологии, оториноларингологии, ортопедии до оценки психоэмоционального стресса, утомления и применения его в качестве детектора лжи. На процесс регуляции устойчивости вертикальной позы оказывают влияние большое количество факторов, множество механизмов различных функциональных систем организма, нарушения которых не всегда однозначно проявляются в показателях исследуемого процесса.

В настоящей работе отражены принципы построения и примеры реализации СтМИ в виде программно-аппаратного комплекса “СТАБИЛОТЕСТ”, разработанного в ЗАО “ВНИИМП - ВИТА”, предназначенного для диагностики и реабилитации нарушений функции движения при регуляции вертикальной позы в практической медицине и проведения научных исследований в области неврологии, ортопедии, опорно - двигательного аппарата и т.п.

Стабилометрическая платформа построена на основе тензочувстельных датчиков специальной конструкции. Сигнал после усиления, предварительной фильтрации и преобразования в цифровую форму вводится в компьютер. Исходя из конструктивных особенностей компьютеров предусмотрены две формы подключения: через стандартный последовательный интерфейс и через специализированный контроллер, встраиваемый в системную шину компьютера.

Предусмотрены два основных исполнения платформы - моноплатформа, оценивающая положение проекции центра масс (ПЦМ) всего тела на горизонтальную плоскость при опоре двумя ногами; - билатеральная платформа, позволяющая, кроме перечисленного, оценивать сагиттальное перемещение проекции центра приложения сил (и их величину) для каждой ноги отдельно . Диапазоны и погрешности оценки положения проекции центра масс совпадают с большинством применяющихся комплексов и соответствуют (т.е. существенно меньше) методических погрешностей метода.

Процедуры и функциональные пробы. Условно все процедуры, реализованные в комплексе можно поделить на два класса по критерию их применения: диагностические и реабилитационные (тренировочные, восстановительные). Приведем список основных наиболее распространенных в практике функциональных проб, реализованных в комплексе:
  1. Стойка с открытыми / закрытыми глазами (с зрительным контролем/без него).
  2. Наклоны головы (и/или туловища): вперед. назад, вправо, влево.
  3. Повороты головы (и/или туловища): вправо, влево.
  4. Удержание ПЦМ в заданной области (в центре).
  5. Последовательное удержание ПЦМ в заданных областях.
  6. Перемещение ПЦМ по заданной траектории.
  7. Совмещение ПЦМ с заданной движущейся точкой (слежение).

Применение билатерального исполнения позволяет менять расположение стоп, из которых наиболее распространенными являются следующие стандартизованные положения:
  1. Пятки вместе, носки врозь на ширину стопы.
  2. Стопы параллельны сдвинуты вместе.
  3. Стопы параллельны раздвинуты на ширину стопы.
  4. Стопы параллельны раздвинуты на ширину длины стопы.
  5. Степ (одна стопа впереди другой, стопы параллельны):
  • Латеральное смещение - нет, сагиттальное - вплотную носок к пятке.
  • Латеральное смещение - на длину стопы, сагиттальное - на длину стопы.

Программное обеспечение предусматривает возможность ручного и автоматизированного управления чередованием процедур и настройкой параметров.

Показатели. Все количественные показатели получаются вычислением различных характеристик перемещения ЦМ в прямоугольных или полярных координатах. Приведем группы наиболее употребляемых показателей.

Показатели статического смещения. Общее среднее смещение ПЦМ (СЦМ) - математическое ожидание ПЦМ в сеансе или в серии .

В случае использования билатеральной платформы (БЛП) используются показатели сагиттального смещения вдоль каждой стопы отдельно, а также показатель относительного распределения силы опоры на правую и левую ноги.

Показатели регуляции (устойчивости) колебания ПЦМ можно условно поделить на амплитудные, характеризующие величину отклонений (колебаний) ПЦМ и временные (частотные), характеризующие скорость (быстроту) изменения направления колебаний.

Амплитудные показатели - это общая длина ДЦМ (L) - общая длина движения ПЦМ (или та же величина, отнесенная к времени сеанса - средняя скорость движения ПЦМ (V)). Часто используют много других показателей - среднее значение модуля смещения для полярных координат, среднеквадратическое отклонение ПЦМ от ГЦ, общую площадь внутри внешнего контура линии траектории ПЦМ и многие другие характеристики разброса.

Временные (частотные) показатели оцениваются на основе спектрального анализа, и могут вычисляются непараметрические показатели. Примером такого показателя может служить значение среднего полупериода - среднего времени между переходами латеральной (сагитальной) составляющей модуля ПЦМ - Мх (Му) через нулевые точки (точки ФЦ). Аналогично можно определить среднее время нарастания (спада) этих же проекций. Такие показатели позволяют определить (выделить) ведущую частоту колебаний в данном направлении.

Показатели асимметрии из своего названия позволяют оценить различие между разными компонентами показателей - латерально - сагитальная асимметрия, право - левая, передне - задняя и т.п.

Комплексные показатели, получаемые в результате нескольких сеансов. Наиболее распространенным примером такого показателя является коэффициент Ромберга - величина, показывающая изменение (снижение) устойчивости с закрытыми глазами по отношению к пробе с закрытыми глазами.

Показатели регуляции при слежении и удержании заданной позы. К этой группе показателей относятся, например, показатели успешности выполнения игрового задания – слежения за движущейся целью: время нахождения внутри мишени, расхождение между углами поворота движения и т.д. В настоящем комплексе предусмотрена возможность вычисления и представления в наглядном виде всех групп этих показателей. Их состав и объем определяются настройками комплекса в зависимости о целей и задач его применения.

Псевдовизуализация

В процессе исследования степени устойчивости вертикальной позы человека при различных функциональных нарушениях, также встает задача псевдовизуализации представлений оценки степени устойчивости для облегчения диагностики и постановки диагноза.

В комплексе представлена псевдовизуализация информации как для пациента так и для врача.

Псевдовизуализация для пациента необходима для реализации биологической (поведенческой) обратной связи между прибором и пациентом. Примером такой связи может служить взаимное расположение изображения текущего положения проекции центра тяжести на опорную плоскость и изображения “виртуальной” мишени в режимах тренинга.

Псевдовизуализация для врача позволяет упростить процесс постановки диагноза. В описанном выше программном обеспечении реализованы следующие виды, или режимы, псевдовизуальных представлений результатов для врача:

Режим “PLAY” или режим воспроизведения в реальном масштабе времени колебаний проекций центров тяжести с изображением платформы и вспомогательной информации

Режим отображения графиков смещения ОПЦМ и ПЦМ каждой ноги относительно соответствующих математических ожиданий с режимом расчета всех основных показателей устойчивости между двумя реперными метками устанавливаемыми исследователем

Режим отображения частотной области БПФ для латеральных и сагиттальных колебаний ОЦМ в каждой серии обследования.

Режим отображения двумерной гистограммы распределения ОЦМ на плоскости опоры с возможностью поворота получаемого изображения на произвольный угол вокруг вертикальной оси проходящей через соответствующее математическое ожидание для каждой серии обследования.

Режим отображения проекции двумерной гистограммы распределения ОЦМ на плоскости опоры.

Режим отображения гистограмм распределения латеральных колебаний ОЦМ каждой ноги.

Режим отображения векторограмм смещения, времени нахождения, скорости и ускорения общего ОЦМ относительно его математического ожидания для 4,8,4+8,16,32 секторов опорной плоскости для каждой серии обследования

Режим “3D - PLAY” или режим воспроизведения в реальном масштабе времени трехмерных колебаний проекций центров тяжести с изображением платформы и вспомогательной информации.

Режим анализа углов поворота движения.

Результаты обследования архивируются. Архивируются записи процедур обследования с возможностью их последующего воспроизведения. Показатели архивируются в виде, удобном для последующего анализа с помощью системы Microsoft Office и различных статистических пакетов.

Содержание заключения, кроме сводки релевантных показателей и необходимых визуальных представлений, должно содержать физиологические, модельные, популяционные или специализированные выборочные оценки и интерпретацию результатов обследования. Имеются примеры наборов показателей, позволяющих проводить дифференциальную диагностику некоторых заболеваний. Другим примером применения оценочных критериев является построение решающего правила для определения профессиональной пригодности специального контингента, применение которого было отработано на относительно большом контингенте.

В настоящее время представленная реализация СТМИ успешно применяется для решения ряда практических задач в различных областях медицины. Другой важной стороной является развитие и разработка новых методов диагностики и реабилитации совместно с рядом ведущих в этой области учреждений страны: НИИ общей и патологической физиологии РАМН, НИИ неврологии РАМН, кафедрами и клиниками нервных болезней ММА им. И.М. Сеченова и РГМУ им. Н.Н. Пирогова, НТЦ профилактики и лечения психоневрологической инвалидности, НИИ педиатрии - НЦ здоровья детей РАМН и др.

Говоря о прикладных задачах применения “Стабилотеста”, следует дополнительно отметить, что наиболее эффективным является его применение в комплексе с другими инструментальными методами и приборами. Например, с разработанными во ВНИИМП’е приборами “Атакситест” и “Динатест”, предназначенными для исследования и реабилитации нарушений координации рук. Перый из них основан на оценке и регуляции точности движения руки, второй - на оценке регуляции кистевого усилия.

Содержание конференции | Секция1