Классификация зон локализации центра давления в статокинезиграммах Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

• В игре «Картинки» больной обучается правильному произнесению

слов.

• В игре «Фигурки по кресту» больной обучается правильному ритму и темпу речи, правильному голосоведению.

• В игре «Фигурки» тренирует мышцы глотки и мягкого неба.

• В игре «Охота» обучается правильной артикуляции и дыхательной гимнастике.

• В игре «Три мячика» учится правильному произнесению слов на определенные гласные звуки.

2 Замечено, что реабилитационные компьютерные стабилографические игры производят на человека общее положительное влияние, в частности:

• Снимают возбуждение с заикающегося человека и научают его произвольно расслаблять определенные мышцы.

• Способствуют снятию эмоционального напряжения и двигательного беспокойства.

• Вырабатывают чувство уверенности в движениях, совершении локомоций и, следовательно, в поведении.

3 Применение этой методики дает стойкий положительный эффект, обусловленный комплексным воздействием мышечного расслабления, установления положительных ассоциативных связей, внушения и самовнушения.

В настоящее время сотрудниками ЗАО “Особое конструкторское бюро “РИТМ” разрабатываются методические рекомендации для врачей, использующих компьютерную стабилографию в логопедии.

Следует отметить, что основу методики логопедической реабилитации составляют те же комплексы стабилографических реабилитационных игр, разработанные в ЗАО «ОКБ «Ритм» для методики реабилитации постинсультных гемипарезов под руководством д.м.н. Л.А. Черниковой.

Поскольку 70% больных после инсульта кроме двигательных нарушений страдают нарушениями речи, то становится актуальной разработка методики, совмещающей реабилитацию двигательных нарушений с лечением афазии и дизартрии.

УДК 612.76

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОН ЛОКАЛИЗАЦИИ ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ В СТАТОКИНЕЗИГРАММАХ

А.А. Марченко

ЗАО «ОКБ «РИТМ», Россия, 347900,. Таганрог, ул. Петровская, 99, тел.(8634)36-31-90. E-mail: amarch@yandex.ru

Задача классификации зон локализации центра давления (ЦД) в статокинезиграммах встала с появлением стабилографического кресла, которое предназначено для контроля функционального состояния и работоспособности человека-оператора в процессе профессиональной деятельности. Изменение рабочей позы оператора во время деятельности содержит информацию о его функциональном состоянии и работоспособности. Поэтому представляет интерес описать наблюдаемые типы поз и разработать алгоритм их классификации.

В ходе стабилографического исследования регистрируется статокинезиграмма - траектория ЦД человека на плоскость опоры в положении стоя или сидя. Фрагмент статокинезиграммы приведен на рисунке 1.

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

X, тт

Рис. 1

Фрагмент статокинезиграммы

Представленный фрагмент снимался с оператора, сидящего в очувствленном стабилографическом кресле в течение 24 минут. На рисунке ярко выделяются две зоны локализации ЦД, располагающиеся одна над другой, которые отражают изменение позы оператора в процессе деятельности. Однако, при более длительных записях статокинезиграмма выглядит как одно сплошное облако. При таком представлении выделить какие-либо зоны становится невозможно, поэтому предлагается видоизменить представление сигнала - выделить цветом на плоскости зоны максимальной плотности статокинезиграммы. Получим двумерную диаграмму распределения плотности вероятности нахождения ЦД в статокинезиграмме. Зоны локализации ЦД для представленного фрагмента статокинезиграммы представлены на рисунке 2.

200

150

100

50

-50

-100

I Г

яи

:

:

: ф

I I

-150 -100 -50 0 50 100 150 200

X, тт

Рис. 2 Зоны локализации ЦД В данном представлении зоны разделились гораздо четче. Их две: верхняя и нижняя. Поскольку они располагаются в плоскости сиденья кресла оператора, верхнюю корректнее называть передней, а нижнюю задней. На более длительных записях, как показано на рисунке 3, выделяются несколько зон локализации ЦД. Это объясняется тем, что оператор время от времени пересаживается в кресле, сдвигаясь в сторону, пододвигаясь вперед или отодвигаясь назад. Поэтому для облегчения анализа и интерпретации сигнала предлагается разбивать запись на фрагменты по 5 минут.

200

150

100

50

0

-50

-100

-150

т •

-150 -100 -50 0 50 100 150 200

X, mm

Рис. 3 Зоны локализации ЦД

При таком разбиении сигнала на фрагменты достаточно четко выделяются одна или несколько зон локализации ЦД, наличие которых обусловлено изменением рабочей позы оператора в процессе выполнения деятельности. Смещение ЦД тела оператора в горизонтальной плоскости происходит как во фронтальном, так и в сагиттальном направлениях. Амплитуда смещения ЦД в сагиттальном направлении исследуемого испытуемого достигает 200 мм. Во фронтальном направлении это значение не превышает 140 мм. Смещение ЦД в сагиттальном направлении более ярко выражено, это обусловлено строением скелетно-мышечной системы человека.

Путем визуального анализа более трехсот фрагментов статокинезиграмм удалось выделить пять типов поведения ЦД, которые отличаются по амплитуде, направлению смешения и количеству зон локализации:

1) спокойное поведение - тип поведения ЦД, характеризующийся наличием одной ярко выраженной зоны локализации или нескольких зон, центры которых расположены близко друг к другу (рисунок 4 а);

2) прямое смещение - к этому типу относятся все смещения ЦД, амплитуда которых в сагиттальном направлении превышает амплитуду смещения во фронтальном направлении (рисунок 4 б);

3) боковое смещение - к этому типу относятся все смещения ЦД, амплитуда которых во фронтальном направлении превышает амплитуду смещения в сагиттальном направлении (рисунок 4 в);

4) сложное поведение - к этому типу относятся все смещения ЦД, зоны локализации которого имеют одну или несколько промежуточных зон, находящихся на расстоянии, не превышающем пороговое значение (выбирается при настройке программы в диапазоне 10^50 мм) от прямой линии, которой можно соединить центры крайних зон (рисунок 4 г);

5) хаотичное поведение - к этому типу относятся все смещения ЦД, зоны локализации которого имеют одну или несколько промежуточных зон, находящихся на расстоянии, превышающем пороговое значение (выбирается при настройке программы в диапазоне 10^50 мм) от прямой линии, которой можно соединить центры крайних зон (рисунок 4д).

а ш 1оо

X, тт

а)

X. т

в)

X, тт б)

Х.т

г)

-150 -100 -50 0 50 100 150 200

д) Рис. 4

Типы зон локализации ЦД: а) спокойное поведение; б) прямое смещение; в) боковое смещение; г) сложное поведение; д) хаотичное поведение.

С учетом принятых ограничений была разработана специальная программа и выбраны типичные пороговые значения для распознавания указанных типов зон локализации ЦД. Алгоритм программы состоит из четырех этапов, которые проиллюстрированы на рисунке 5.

На первом этапе (рисунок 5а) происходит выбор текущего фрагмента записи статокинезиграммы. Далее, на втором этапе (рисунок 5б), строится двумерная диаграмма распределения плотности вероятности нахождения ЦД в статокинезиграмме. На третьем этапе, в соответствии с заданным пороговым значением происходит отсечение зон с малыми значениями плотности вероятности, и строятся контуры оставшихся зон (рисунок 5в). На четвертом этапе (рисунок 5г) вычисляются площади зон, выделенных на предыдущем этапе, и отбрасываются зоны с малыми значениями площадей. Затем вычисляются расстояния между центрами зон, и определяется их расположение на плоскости. Далее происходит сопоставление расстояний между центрами зон локализации ЦД.

Следующим этапом алгоритма является выделение областей локализации ЦД. Область может состоять как из одной зоны, так и из нескольких зон, находящихся ближе заданного расстояния. Для каждой области рассчитываются координаты ее центра, аналогично оценке расстояния между зонами находят расстояния между областями. По этим параметрам происходит выделение главных областей - это области, расстояние между которыми максимально. Затем определяется расстояние от каждой из промежуточных областей до прямой, соединяющей главные области. По полученным значениям каждому из фрагментов присваивается тип в соответствии с разработанной классификацией.

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

X, тгл

X, тт

а)

б)

імп = 3 гопез = 3

X, тт

в)

w¡n = 3 гопег = 3 1уре = 4

200 ... І 1 і

150 : : : : : : : : :

100 ... і і

: І І

! : І І : :

-50 :*р :

100 ... ! : і ! і :

: : : : : : : : :

і і і

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

X, тт

г)

Рис. 5

Иллюстрация этапов алгоритма классификации зон локализации ЦД по типам Разработанная классификация была апробирована на экспериментальных данных и позволила выявить наиболее часто встречающиеся типы зон локализации ЦД. Полученные результаты позволили выявить корреляцию между типами поз, принимаемых оператором в процессе деятельности и его функциональным состоянием.

УДК 612.76

РАЗВИТИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СТАБИЛОАНАЛИЗАТОРА "СТАБИЛАН-01"

С.С. Слива

ЗАО «ОКБ «РИТМ», 347900, Таганрог, ул. Петровская, 99, тел.:(8634) 363-190, факс:36-31-70, stabilan@scenar.com.ru

Началом развития компьютерной стабилографии в ЗАО «ОКБ «РИТМ» как научно-технического направления принято считать 1990 г., когда были созданы первые опытные образцы. Только в 2001 г. разработку удалось завершить сертификацией стабилографического комплекса под названием «стабилоанализатор компьютерный с биологической обратной связью «Стабилан-01». Он стал первым отечественным серийным компьютерным стабилографом, который по основным техническим показателям соответствовал уровню мировых достижений в своем классе, а по ряду показателей, например, диапазону оценки координат центра давления, массе стабилоплатформы, разрешающей способности, собственной частоте колебаний стабилоплатформы, временному дрейфу существенно превосходит в настоящее время как отечественные, так и зарубежные аналоги.

Однако законы рынка не позволяют разработчикам новой техники останавливаться в своем развитии на организации серийного производства и совершенствовании технологии изготовления технических средств. Конкуренция, с которой приходится сталкиваться с первых же шагов начинающему производителю