CC BY
52
УДК 616.853-039.13
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕКА ВО ВРЕМЯ СНА С ПОМОЩЬЮ ИГРОВОГО АКСЕССУАРА Ю^СТ
© А.В. Горбунов, А.Ю. Потлов, А.А. Серебряков
Ключевые слова: дифференциальная диагностика; пароксизмальные состояния; двигательная активность сна; симптомы приступов эпилепсии; игровой аксессуар Kinect.
Предлагается метод визуализации пароксизмальных состояний эпилептической и неэпилептической природы, основанный на использовании игрового аксессуара Кшей и специальной компьютерной программы.
Современные методы регистрации эпилепсии состоят из анамнеза больного, описания припадков, а также данных физикального и неврологического обследований. Диагноз уточняется с помощью электроэнцефалограммы (регистрации электрической активности мозга), которая может обнаружить тенденцию к продолжению припадков. Однако отрицательные результаты электроэнцефалограммы еще не позволяют исключить эпилепсию, поскольку изменения в картине активности мозга присутствуют не всегда [1]. Но все это клинические методы обследования больного. Также используется множество других современных способов фиксирования припадков, основанных на преобразовании смещения объекта различного рода датчиками, которые улавливают определенные вибрации и характерные движения, имеющие место в самом начале приступа эпилепсии или непосредственно предшествующие ему [1-3]. Однако методики регистрации движения с использованием датчиков имеют свои достоинства и недостатки. Большинство датчиков имеют проводную электрическую связь с оборудованием для регистрации сигнала, являются «контактными», т. е. крепятся на определенном участке тела, имеют определенные физические параметры (объем, вес), что не может не влиять на полученные результаты. Проблемным является вопрос воспроизводимой информации, регистрация которой зависит от исходного положения конечности.
С целью повышения эффективности дифференциальной диагностики пароксизмальных состояний и эпилептиморфных двигательных паттернов во время сна нами представлен метод видеофиксации двигательной активности человека во сне посредством инфракрасной камеры.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В основе нашего метода лежит тот факт, что кло-нические судороги можно зафиксировать с помощью игрового аксессуара Kinect, основанного на видеофиксации объекта. Инфракрасный сенсор «прощупывает» пространство, а монохромный CMOS-сенсор помогает превратить полученные данные в 3D проекцию и отследить перемещения людей внутри видеокамеры. На-
ходящаяся между сенсорами RGB-камера используется для распознавания лиц, съемки видео (видеочата) и фотоснимков. Значимо, что Kinect может автоматически с помощью встроенного в основание сервопривода поворачиваться в вертикальной плоскости так, чтобы подобрать для камеры оптимальный угол обзора.
При работе нами используются:
- игровой аксессуар Kinect;
- специальный набор драйверов [4];
- персональный компьютер с операционной системой Windows XP\Vista\7\8.
Использование камеры Kinect обусловливается тем, что она «умеет» определять движения и жесты любой сложности, не требует зарядки или замены батареек, распознает движения до пяти человек одновременно, распознает движения всего тела. А главным преимуществом является то, что она способна работать в темноте [4].
Камера Kinect снимает цветное (RBG) потоковое видео с частотой 30 кадров в секунду и разрешением VGA (640x480 пикселей), затем - такого же разрешения монохромный видеопоток, следящий за глубиной изображения и, в завершение, 16-битное аудио с частотой дискретизации 16 кГц. Таким образом, метод позволяет в полной мере регистрировать клонические судороги у пациента.
Не следует забывать, что судороги и любые движения, регистрируемые камерой Kinect, - это не одно и то же, и поэтому необходим ряд стандартных условий для работы:
1) фиксированное расстояние. Очевидно, что чем дальше от камеры объект, тем меньше пикселей на изображении он занимает. Наиболее оптимальным является расстояние 2-3 м до датчика Kinect. Также необходимо убедиться, что имеется достаточный запас свободного пространства сбоку на расстоянии примерно 1-1,5 м в каждую сторону. Но также можно это расстояние и уменьшить с помощью специальной насадки Nyko Zoom, которая позволит уменьшить его примерно на 40 %, т. е. почти в 2 раза;
2) расположение сенсора и угол его наклона. Сенсор Kinect следует располагать на высоте 60-180 м от пола на плоской и устойчивой поверхности, например,
на телевизоре (лучше всего в центре). Однако следует учесть, что сенсор должен находиться на расстоянии 15 см выше (или ниже) экрана телевизора. Не следует изменять угол наклона сенсора вручную, это делается автоматически. Датчик может изменять угол в пределах 27°;
3) освещенность и лучи света. Не следует располагать сенсор под прямыми солнечными лучами. Также нужно следить за тем, чтобы помещение было достаточно хорошо освещено, иначе сенсор не сможет правильно распознать пациента и его движения;
4) выбор одежды. Следует учитывать, что иногда темная одежда поглощает инфракрасное излучение сенсора, что может препятствовать точному отслеживанию движений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На основе вышесказанного авторами была предложена специальная методика регистрации клонических судорог.
Нахождение и сопровождение «скелета» человека в области контроля. Работает для нескольких человек в зоне контроля в реальном времени. Программное обеспечение будет позволять распознавать позы человека путем анализа положения и взаимной ориентации «костей скелета», например: наклоны и повороты тела, движения и действия руками, движения и действия ногами, прыжки, ходьба, приседания и т. п. Все эти действия сопровождаются записью видео, необходимого для истории болезни. Данный метод находится в стадии реализации, разрабатывается специализированное программное обеспечение, которое является логическим развитием уже существующего программного обеспечения [5-6].
Основные возможности программного обеспечения:
- нахождение и слежение за пациентом или другими объектами в зоне контроля видеокамеры;
- получение скелетного представления человека в зоне контроля Kinect.
Таким образом, будут анализироваться движения тела человека, находящегося в зоне обзора камеры.
ВЫВОДЫ
1. Предложенный метод видеофиксации двигательной активности человека во сне посредством инфракрасной камеры отличается высокой эффективностью и удобством диагностики.
2. С помощью метода видеофиксации двигательной активности человека во сне посредством инфракрасной камеры более вероятна дифференциальная диагностика пароксизмальных состояний и симптомов приступов эпилепсии у пациентов с двигательной активностью сна как в медицинских учреждениях, так и в домашних условиях.
3. Благодаря относительной доступности игрового аксессуара Kinect возрастают возможности массового практического применения дифференциальной диагностики двигательной активности человека во время сна.
ЛИТЕРАТУРА
1. Медицинская энциклопедия / пер. с англ. М. Луппо. M.: АСТ -Астрель, 2005. 969 с.
2. Горбунов А.В. Варианты развития артерий головного мозга человека и цереброваскулярные нарушения. Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2009. 310 с.
3. Горбунов А.В., Федоров О.О., Феклистова Н.Е., Калаев А.А. Варианты развития артерий головного мозга и эпилепсия // Естественные науки. 2010. № 1 (30). С. 66-72.
4. Kinect for Windows. URL: http://www.microsoft.com/en-
us/kinectforwindows/ (дата обращения: 17.03.2013).
5. Фролов С.В., Горбунов А.В., Потлов А.Ю. Регистрация и анализ тремора с помощью детектора движения на основе веб-камеры // Биомедицина. 2012. № 2. C. 80-83.
6. Фролов С.В., Горбунов А.В., Потлов А.Ю. Регистрация и анализ тремора с помощью веб-камеры // Фундаментальные исследования. 2012. № 6. Ч. 1. С. 185-188.
Поступила в редакцию 1 апреля 2013 г.
Gorbunov A.V., Potlov A.Y., Serebryakov A.A. DIFFERENTIAL DIAGNOSTICS OF MOTOR ACTIVITY OF HUMAN DURING SLEEP WITH HELP OF GAMING ACCESSORY KINECT
The method of visualization of paroxysmal epileptic and nonepileptic conditions based on the use of Kinect gaming accessory and special computer programme is offered.
Key words: differential diagnostics; paroxysmal conditions; motor activity of sleep; symptoms of epilepsy; gaming accessory Kinect.
