CC BY
73
технологии и программно-аппаратные средства в медицине, биологии и экологии. Ч.1, - К.: Мединформ, 1998. С. 61-66.
3. Корнилова С.Н., Прокопчук Ю.А., Черниченко А.Б. Совершенствование специализированной лечебно -диагностической помощи на основе компьютерных технологий // Сб.докладов международного форума «Информатизация процессов охраны здоровья населения-2001» (Турция, Кемер, 30 сентября - 7 октября 2001 г.). М:МИСиС, 2001 г. С.143 - 145
4. Ипатов А.П., Харченко О.А., Прокопчук Ю.А. Проект автоматизированной системы управления лечебно -диагностическим процессом в УкрГос НИИ МСПИ / Сб. научных трудов юбилейной межд.конф. посв. 75-летию УкрГосНИИ медико-социальных проблем инвалидности, 2021 сентября 2001г., Днепропетровск: Изд.»Пороги», 2001.-С.47 - 50
5. Прокопчук Ю.А., Костра В.В. Интеллектуальная обработка данных в открытых информационных системах // Проблемы программирования. N 1-2. 2002. С.390-395
6. Алпатов А.П., Прокопчук Ю.А., Костра В.В. Семантический процессор для медицинских приложений. // Сб. Трудов филиала МГТУ им. Н.Э.Баумана в г. Калуге. Специальный выпуск. Материалы межд. Конф. “Приборостроение - 2000” (п. Симеиз). Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2000. - С. 353 -357.
7. Prokopchuk, Y., Kostra, V. Architecture of Hospital Information Systems / Proceedings of the METMBS 2001. - USA, Las Vegas,2001.-Pp.201-204
УДК 612.76
УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СТАБИЛОГРАФИИ
С.С. Слива
ЗАО "ОКБ "РИТМ", ул. Петровская, 99, г. Таганрог, 347900, тел. (8634) 36-31-90, e-mail: [email protected]
В настоящее время можно утверждать, что становление отечественной стабилографии завершилось. Лучшим подтверждением этого является сертификация в 2001 году первого отечественного стабилографа, получившего по инициативе Комитета по новой медицинской технике Минздрава России длинное, но емкое название: стабилоанализатор компьютерный с биологической
обратной связью "Стабилан-01".
В начале развития этого направления в России, конец
восьмидесятых - начало девяностых годов, отставание от зарубежных разработок составляло 10-15 лет. Теперь это отставание ликвидировано, а по некоторым показателям даже наметилось опережение.
Стабилоанализатор "Стабилан-01" (в дальнейшем для упрощения будет использован этот сокращенный вариант названия) оказался не только первым сертифицированным стабилографом в России, но и лучшим среди отечественных разработок по техническим показателям и по уровню программно-методического обеспечения, а также на уровне лучших мировых достижений в этом классе медицинской техники. Разработано это устройство в ЗАО "ОКБ "РИТМ", которое в свое время вышло из состава Таганрогского государственного радиотехнического университета (ТРТУ), но не потеряло с ним творческих связей в развитии методов обработки стабилографических сигналов.
Стабилоанализатор "Стабилан-01" обеспечивает
регистрацию, обработку и анализ траектории перемещения центра давления (ЦД), оказываемого человеком на плоскость опоры при поддержании им вертикальной позы, с целью выявления и реабилитации опорно-двигательных нарушений, а также оперативной оценки психофизиологического состояния человека, допускового и предрейсового контроля. Это позволяет использовать его в диагностических, лечебно-профилактических и спортивных учреждениях, пунктах допускового и предрейсового контроля, учреждениях для экспертизы трудоспособности, в центрах реабилитации инвалидов и участников войн и т.д.
Стабилоанализатор состоит из стабилоплатформы, на которой располагается испытуемый, персональной ЭВМ для испытателя и дополнительного монитора для испытуемого. На рис. 1 представлена одна из модификаций стабилоплатформы, которая состоит из опорной плиты и четырех датчиков опорных реакций, встроенных попарно в боковые ребра жесткости. В качестве датчиков опорных реакций использованы изгибные датчики параллелограммного типа. Они отличаются высокой чувствительностью к вертикальной составляющей приложенного к опорной плите силового воздействия и низкой чувствительностью к горизонтальным составляющим и крутящим моментам и позволяют снизить влияние этих факторов на точность измерения координат центра давления.
Рис. 1.
Внешний вид стабилоплатформы стабилоанализатора "Стабилан-01"
Оригинальное решение конструкции стабилоплатформы позволило поместить электронную часть и блок питания на опорной плите снизу, закрыв их декоративным поддоном. Это уменьшило длину электрических связей тензорезисторных датчиков с каналом усиления и преобразования и позволило выполнить требования по электробезопасности, предъявляемые к изделиям медицинской техники. На конструкцию стабилоплатформы получено положительное решение о выдаче патента.
В таблице 1 указаны основные и дополнительные технические показатели зарубежных и отечественных разработок компьютерных стабилографов. К основным отнесены показатели, указываемые в паспортах или рекламах на устройства, а к дополнительным отнесены другие весьма значимые показатели.
Самый большой диапазон оценки координат центра давления реализован в стабилоанализаторе "Стабилан-01-2", который доведен до ± 200 мм от центра опорной плиты, за счет использования четырехопорного варианта стабилоплатформы. При равных габаритах, в сравнении с трехопорной стабилоплатформой, это позволило увеличить радиус поля регистрации ЦД в 2 раза, а площадь этого поля в 3 раза. Это привело к необходимости решения дополнительных задач в конструкции платформы, в частности, обеспечена возможность регулировки по высоте одной из опор в пределах ± 3 мм.
Главное достоинство стабилоплатформы с большим радиусом поля регистрации ЦД состоит в снятии ограничений в установке ступней ног испытуемого. Это важно при реабилитации опорно-двигательного аппарата человека и при допусковом контроле к работе с повышенными требованиями к человеческому фактору.
Технические показатели стабилографических компьютерных комплексов приведены в таблице.
В стабилоанализаторе "Стабилан-01" предусмотрена операция "центрирования", т.е. совмещение математического ожидания положения ЦД с центром осей координат по всему полю регистрации, что не выявлено в аналогах, как отечественных, так и зарубежных. Это позволяет упростить методики использования стабилоанализатора в спорте, например, в стрельбе, биатлоне, тяжелой атлетике, и также для реабилитации больных с серьезными нарушениями опорно-двигательного аппарата, например, после инсульта.
Погрешность оценки координат не более 1 %,
подтверждаемая техническими испытаниями, ставит
стабилоанализатор "Стабилан-01-2" в ряд лучших устройств этого класса.
Диапазон массы испытуемого у стабилоанализатора "Стабилан-01-2" также соответствует лучшим мировым достижениям. По габаритам платформы стабилоанализатор "Стабилан-01-2" входит в группу с наиболее оптимальными показателями стабилоплатформы, включающей электронные узлы. По массе он имеет лучшие показатели среди аналогов - всего 8 кг. Это делает его достаточно мобильным в сочетании с ПЭВМ типа Notebook.
№ п/п Фирма (страна), модель (год) Основные Дополнительные
Диапазон оценки координат ЦД, мм Погреш- ность оценки коорд., % Диапазон массы испы- туемого, кг Г абариты стабило-платформы, мм Масса стабилоплат-формы с доп. эл. блоком, кг Кол-во платформ Разреш. способ- ность, мм Собств. частота, Гц ** Разр. АЦП, бит Врем. дрейф, мм/час Кол. датчи- ков Цена, тыс. $ USA
1 ERBE (Г ермания) ERBE Balance (1999) 150 500x500x150 80 2 250/ 4 45,0
2 ANIMA (Япония) Gravicorder GS-5500 (1999) Gravicorder GS-6100 (2000) ±160 ±160 ±1 ±1 150 150 670x586,5x37 670x586,5x37 13 13 1 2 0,1 0,1 /20 /20 3 3 3 3 20,0 50,0
3 (Франция) AFP 5/12 (1991) ±120 ±2 120 500x500x65 25 1 0,1 /20 12 3 3
4 (Франция совместно с Японией) AFP 40/16 (2000) ±120 ±2 120 500x500x65 20 1 0,02 /20 16 3 3
5 NeuroCom (США) Balance Master (1996) ±180 ±2 460x460x50 35,0
б ВНИИМП-ВИТА (Москва) Постурограф "Стабилотест СТ-01" (2002) ±60 ±2 до 150 440x370x50 5+8 1 0,05 /10 12 1 4 4,5*
7 МБН (Москва) Стабилометрический комплекс (2001) ±120 20...120 400x400x65 18 1 0,1 11 3 10,0.30,0
8 ЗАО "ОКБ "РИТМ" (Таганрог) Стабилоанализатор "Стабилан-01" (2001) ±200 ±1 20...150 480x480x70 8 1 (2) 0,01 500/30 16 0,3 4 3,5-5,0*
* - без ПЭВМ
** - числитель - без присоединенной массы; знаменатель - с присоединенной массой.
Возможность билатерального стабилографического обследования существует только в разработках фирмы ERBE (Германия) и фирмы Anima (Япония). В стабилоанализаторе "Стабилан-01-2" также предусмотрен вариант двухплатформенного стабилографического обследования, что существенно расширяет его функциональные возможности, как в клинике, так и в спорте.
Таким образом, по основным техническим показателям стабилоанализатор "Стабилан-01-2" вошел в ряд лучших мировых достижений. По дополнительным техническим показателям стабилоанализатор "Стабилан-01-2" имеет неоспоримые преимущества по целому ряду показателей: по разрешающей способности (0,01 мм), собственной частоте, по временному дрейфу. Стабилоанализатор "Стабилан-01-2" существенно дешевле отечественных и зарубежных аналогов.
В стабилоанализаторе "Стабилан-01" реализована оценка веса испытуемого и выделение баллистограммы. Это представляет дополнительные возможности при стабилографических исследованиях. Сведений о таких возможностях в информации об аналогах не приводится.
В отличие от всех аналогов в стабилоплатформе стабилоанализатора "Стабилан-01-2" предусмотрена встройка дополнительных каналов: пульсометрии, становой и кистевой
силометрии, периметрического внешнего дыхания, 4-х каналов для съема огибающих миограмм. Предполагается в ближайшем будущем встроить канал угловых измерений и акселерометрический канал.
Принципиальным в таком подходе является обеспечение синхронности съема сигналов, снимаемых с перечисленных каналов, и регистрацией стабилограмм. Встраивание дополнительных каналов регистрации существенно расширяет возможности
стабилоанализатора в научных и, особенно, в фундаментальных исследованиях. В настоящее время сертифицирован стабилоанализатор только с каналом пульсометрии, но стоит задача сертификации стабилополианализатора, в котором может быть сформирован набор дополнительных каналов по желанию пользователя.
Уникальные возможности в фундаментальных исследованиях психики человека, например, так называемого "измененного состояния сознания" реализованы за счет синхронного стабилографического и энцефалографического обследования. С этой целью обеспечена возможность подключения стабилоанализатора "Стабилан-01" в качестве внешнего устройства к одному из лучших отечественных энцефалографов, разработанном и выпускаемом научно-производственно-конструкторской фирмой "Медиком-МТД" (г. Таганрог). Аналогов такого варианта съема физиологических сигналов пока не выявлено.
Двухмониторный вариант представления информации, при котором на одном мониторе представляется информация для испытателя, а второй используется для реализации биологической обратной связи, существенно расширяет возможности программно-
методического обеспечения, определяющего функциональные возможности стабилографического комплекса в целом.
Для зарубежные и отечественный аналогов приоритетным в разработке программно-методического обеспечения является оценка нарушений опорно-двигательного аппарата человека и реабилитация этж нарушений, тренировка устойчивости человека, например, в гериатрии для снижения вероятности падения и переломов тазобедренный суставов, т.е. самые простые варианты использования с выраженным положительным результатом.
Отдавая должное целесообразности такого подxода, в развитии программно-методического обеспечения
стабилоанализатора "Стабилан-01" задачи ставятся шире и оxватывают дополнительно такие области, как:
- психологические исследования, включая анализ латеральной асимметрии мозга испытуемого, определение его пс^отит и т.п.;
- оперативная оценка психофизиологического состояния человека для предрейсового и предполетного допуска, для оценки предсменной готовности лиц, чья профессия связана с повышенными требованиями к человеческому фактору, например, бойцов ОМОНа и МЧС, операторов атомный электростанций, дежурный пусковые шаxт стратeгичeскиx ракет и противовоздушной обороны и т.п.;
- оценка динамики лечения, в том числе и санаторнокурортного;
- подбор лекарственных средств, для повышения эффективности лечения пациентов;
- экспертиза трудоспособности, профориентация, профотбор, и профпригодность в спорте, промышленности и в военном деле;
- экологическая психофизиология, в которой компьютерная стабилография позволяет повысить оперативность и объективность контроля влияния неблагоприятные факторов окружающей среды;
- оперативная оценка психофизиологического состояния учащихся школ и профeссионально-тexничeскиx училищ, студентов ВУЗов для раннего выявления отклонений в здоровье молодежи и принятия своевременные мер;
- подбор протезов и вспомогательных средств опоры в ортопедии;
- фундаментальные исследования в физиологии, псжологии, биомexаникe и принципаx управления функциональные систем человека.
В развитии указанные направлений уже достигнуты определенные успexи. Отработана методика оперативной оценки психофизиологического состояния, которая строится на основе оценки качества функции равновесия (КФР). Показатель КФР введен д.м.н., профессором Воєнно-медицинской академии и НИИ уxа, горла, носа и речи (г. Санкт-Петербург) В.И. Усачевым совместно с разработчиками стабилоанализатора ЗАО "ОКБ "РИТМ". Этот показатель вычисляется по оригинальной методике с элементами векторного анализа стабилограмм. Методика защищена патентом Российской Федерации [1], и стала основой предрейсового и предсменного контроля.
Есть Методика оперативной оценки психофизиологического состояния человека была успешно апробирована при обследовании летного состава в гражданской и сельскохозяйственной авиации, локомотивных бригад на железнодорожном транспорте, водителей трамваев в г. Санкт-Петербурге, работников энергетических комплексов. Эффективной оказалась оценка отклонений показателей, получаемых в процессе обследования, от ранее сформированных индивидуальных показателей этого же человека. В итоге даны рекомендации на внедрение указанной методики в пунктах предрейсового контроля на железнодорожном транспорте, на предприятиях РАО ЕЭС, в гражданской авиации, автотранспорте для водителей дальних рейсов.
На основе показателя КФР по инициативе врача Э.О. Девликанова (г.Таганрог) разработаны методики оценки, а также прогноза эффективности использования лекарственных средств в лечении больных и для оценки динамики лечения. Эти исследования были проведены в больницах г. Таганрога и поддержаны кафедрой нейрохирургии Ростовского медицинского госуниверситета. На методики получены положительные решения о выдаче патентов Российской Федерации.
Наиболее значимые результаты в использовании
стабилоанализатора получены группой молодых ученых под руководством Л.А. Черниковой, д.м.н. НИИ неврологии РАМН (г. Москва). Совместно с разработчиками стабилоанализатора создан комплекс специальных компьютерных игр, позволяющих, с помощью визуальной и слуховой обратной связи добиться высокой эффективности в реабилитации больных неврологического профиля (постинсультные гемипарезы, рассеянный склероз, болезни
Паркинсона и Меньера и др.) [2-4].
На базе Московской детской психоневрологической
больницы №18 получены положительные результаты в диагностике, оценке динамики лечения и реабилитации детей с церебральными параличами [5].
положительный опыт и уверенность [6], в высокой эффективности использования компьютерной стабилографии в стрелковых видах спорта, биатлоне, тяжелой атлетике, гимнастике, цирковом искусстве и балете для оперативной оценки психофизиологического состояния, тренировки статокинетической устойчивости и координации после травм.
Подтверждена принципиальная возможность эффективного использования методов компьютерной стабилографии для оценки психофизиологического состояния человека в производственных условиях и влияния неблагоприятных факторов окружающей среды, т.е. для решения основных задач экологической психофизиологии.
В работе [7] отражены результаты исследований влияния производственной среды на состояние здоровья рабочих при разделке и утилизации подводных лодок. Методы компьютерной стабилографии оказались достаточно чувствительными, требовали гораздо меньше времени и были несопоставимы по комфортности в сравнении с традиционными.
Полученные сотрудниками Военно-медицинской академии г. Санкт-Петербурга данные [8] подтвердили возможность использования методов компьютерной стабилографии для донозологической диагностики и прогнозирования неблагоприятных факторов окружающей среды, а также для выявления
доклинических изменений и оценки функционального резерва организма рабочих судостроительных предприятий.
На кафедре физиологии подводного плавания Военномедицинской академии морской и подводной медицины МАПО (г. Санкт-Петербург) разработаны методические рекомендации для врачей, осуществляющих медицинское обеспечение
профессиональной деятельности и обучения специалистов армии и флота в условиях повышенного давления газовой среды [9]. Методика была успешно апробирована в учебном процессе, на сеансах баротерапии и при обследовании группы водолазов-глубоководников, принимающих участие в работах на АПЛ "Курск".
Разработчиками стабилоанализатора "Стабилан-01" совместно с учеными Таганрогского радиотехнического университета успешно завершены два проекта, поддержанных грантами РФФИ, которые посвящены развитию методов и средств компьютерной стабилографии [10,11]. В настоящее время ведутся работы уже по третьему проекту с финансовой поддержкой РФФИ [12].
В 2002г. одним из ведущих разработчиков успешно защищена диссертация на соискание ученой степени по новым методам обработки стабилографических сигналов [13].
В итоге можно отметить, что на базе ЗАО "ОКБ "РИТМ" и ТРТУ в г. Таганроге формируется центр развития отечественной компьютерной стабилографии. Сложились обширные творческие связи с ведущими медицинскими учреждениями России, которые позволяют расширить области эффективного использования компьютерной стабилографии. Организовано производство стабилоанализаторов "Стабилан-01". Готовится монография по этому перспективному направлению. Решается задача организации курсов по обучению методам компьютерной стабилографии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. 2165733. Способ оценки общего функционального состояния человека / С.С. Слива, В.И. Усачев. Приоритет 15.03.1999г.
2. Черникова Л.А., Айзенберг И.В., Завалишин И.А., Слива С.С., Переяслов Г.А. Исследование функции поддержания вертикальной позы у больных с рассеянным склерозом // V Всероссийская конференция по биомеханике "БИОМЕХАНИКА-2000". Тезисы докладов. - Н. Новгород, 2000. - С.131.
3. Черникова Л.А., Кашина Е.М., Слива С.С., Кондратьев И.В. Клиническая оценка баланс-биотренинга у больных с постинсультными гемипарезами // СКЭНАР-терапия и СКЭНАР-экспертиза. Сборник статей. - Таганрог: ТРТУ, 1997. - Вып.3. - С.97-104.
4. Устинова К.И., Черникова Л.А., Иоффе М.Е., Слива С.С.
Нарушения обучения произвольному контролю позы при корковых поражениях различной локализации: к вопросу о корковых
механизмах регуляции позы // Журнал высшей нервной деятельности. - 2000. - Т.50. - Вып.3. - С.421-433.
5. Сологубов Е.Г., Яворский А.Б., Кобрин В.И., Немкова С.А., Синельникова А.Н. Применение компьютерной стабилографии и метода компьютерного биомеханического исследования походки для
диагностики позных и двигательных нарушений у больных с различными формами детского церебрального паралича // Медицинская техника - 2000. - № 3. - С.24-28.
6. Слива С.С., Переяслов Г.А., Кондратьев И.В. Компьютерная стабилография для достижения высших спортивных результатов // IV Всероссийская конференция по биомеханике "БИОМЕХАНИКА-98". - Н.Новгород, 1998.
7. Жильцова.И.И., Ранняя диагностика и прогнозирование функционального состояния лиц, подвергшихся воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды // "Научнопрактические проблемы потребления воздуха и восстановления воздушной среды". Тезисы международной конференции, Алматы, Казахстан, 2000.
8. Жильцова.И.И., Рыжиков Д.В. Оценка влияния загрязнения воздушной среды на состояние здоровья человека методами компьютерной стабилографии //"Научно-практические проблемы рационального потребления воздуха и восстановления воздушной среды". Тезисы международной конференции, Санкт-Петербург, 2001.
9. Методические рекомендации по оценке влияния гипербарической среды на функциональное состояние организма методом компьютерной стабилографии: Отчет о НИР №1.00-145 п. 10, шифр "Центр", Военно-Медицинская Академия, Санкт-Петербург, 2002.
10. Синергетическая теория и принципы построения самоорганизующихся биомеханических систем для исследования движений человека. Проект РФФИ №97-01-00718. Руководитель: д.т.н., профессор А.А. Колесников. Ведущая организация: ТРТУ, г.Таганрог. Срок выполнения: 1998-1999гг.
11. Развитие синергетической концепции исследования
биомеханических движений человека. Проект РФФИ №99-01-00076. Руководитель: д.т.н., профессор А.А. Колесников. Ведущая
организация: ТРТУ, г.Таганрог. Срок выполнения: 2000-2001гг.
12.Развитие методов нелинейной динамики для определения
количественных и качественных характеристик постуральной системы человека: синергетический подход и компьютерная
стабилография. Проект РФФИ №02-01-01226. Руководитель: д.т.н., профессор А.А. Колесников. Ведущая организация: ТРТУ,
г.Таганрог. Срок выполнения: 2002-2004гг.
13. Кононов А.Ф. Синергетический метод исследования постуральной системы человека: Дисс. ...канд.техн.наук.- Таганрог, 2001.-173с.
