Главная страница Написать письмо Карта сайта
       
СКЭНАР  
Стабилан  
Риста  
УЛМ  
Силоком  
Миоком  
Аудиометры  

 
СКЭНАР  
Риста  
УЛМ  
Стабилан  
Миоком  

 

 

 

Контакты

Функциональные возможности

Область применения

Спецификация

Пуско-наладка комплекса и обучение пользователей

Отзывы пользователей и партнеров

Билатеральные исследования в стабилографии

Библиография и тексты статей

Методические рекомендации, пособия и новые технологии по стабилографии

Монографии

Авторефераты диссертаций

Патенты, сертификаты и приказы

Новое в ПО «StabMed»

Конференции, семинары и выставки

   
 

Развитие функциональных возможностей
стабилоанализатора "Стабилан-01"

С.С. Слива
ЗАО «ОКБ «РИТМ», Таганрог

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 даже на внутреннем рынке, в нынешних условиях обязывает искать возможности расширения функциональных возможностей нового изделия для повышения его потребительских свойств. Основываясь на опыте разработчиков стабилоанализатора «Стабилан-01», можно выделить несколько приемов для решения этой задачи, а именно:

  • разработка новых показателей в оценке исследуемых свойств человека;
  • реализация дополнительных измерительных функций;
  • ведение в стабилоанализатор дополнительных каналов для регистрации физиологических сигналов, синхронно с регистрацией стабилограмм и последующим их совместным анализом;
  • реализация возможности двухплатформенного варианта обследования человека и многоплатформенного;
  • реализация возможности совместной работы с другими изделиями медицинской техники;
  • совершенствование программно-методического обеспечения.

Варианты реализации этих приемов приведется ниже на примере развития функциональных возможностей стабилоанализатора «Стабилан-01».

Разработка новых показателей

На этапе создания первых опытных отечественных образцов компьютерных стабилографов было известно 20 показателей в оценке процесса поддержания человеком вертикальной позы [1]. Тогда отставание отечественной стабилографии от зарубежного уровня оценивалось в 10-15 лет. Исследователей, использующих методы и средства компьютерной стабилографии, не устраивало обилие стабилографических показателей, а еще больше их недостаточная информативность и высокая вариабельность. Под руководством профессора Военно-медицинской Академии (г. Санкт-Петербург), д.м.н. В.И.Усачева удалось найти показатель, названный «качество функции равновесия» (КФР), который обладал интегральными свойствами и малой вариабельностью в оценке постуральной системы человека, оказался более чувствительным к изменению его функционального состояния. Вычисляется он на основе анализа векторов скоростей в точках дискретизации траектории центра давления, оказываемого испытуемым на опорную поверхность стабилоплатформы. На метод вычисления показателя КФР, получен патент [2], а сам показатель использован в методике быстрой и комфортной оценки функционального состояния человека.

Данная методика прошла апробацию на пилотах сверхмалой авиации еще в 1999г, затем в трамвайном парке г. Санкт-Петербурга. Однако основы формирования групповых и индивидуальных норм были определены после обработки и анализа 1000 обследований летного состава полка военно-транспортной авиации в г. Таганроге, проведенных в 2003г. Обработка базы данных показала, что логарифмически нормальное распределение наиболее адекватно отражает статистику показателя КФР. Именно это распределение может быть рекомендовано для формирования индивидуальных и групповых норм, т.к. позволяет обоснованно выделить зоны допуска, условного допуска и недопуска. Этот метод может быть использован для любых профессий.

В ходе регулярных обследований летного состава отработана технология выявления доклинических отклонений в здоровье испытуемых. Показатель КФР положен также в основу методов подбора лекарственных средств и оценки динамики лечения [3, 4], которые могут быть использованы в решении задач восстановительной медицины и санаторно-курортного оздоровления.

На основе методики оценки функционального состояния человека фактически создано самостоятельное направление в компьютерной стабилографии, обеспечивающее предполетный контроль в авиации, предрейсовый контроль локомотивных бригад на железнодорожном транспорте, допусковый контроль для лиц, чья профессия связана с повышенными требованиями к человеческому фактору, например специалистов энергетических предприятий РАО ЕЭС. Ведется подготовительная работа по использованию методики экспресс-оценки функционального состояния человека в автотранспорте и в спорте, для процесса тренировки спецназа и солдат ВДВ, для выявления факта перегрузки школьников в учебном процессе.

Реализация дополнительных измерительных функций

В компьютерной стабилографии, как в России, так и за рубежом, обычно ограничиваются регистрацией стабилограмм, т.е. траектории центра давления, оказываемого человеком на плоскость опоры, а также регистрацией статокинезиграммы, т.е. двумерного представления этой траектории в координатах X и Y . При этом исходно измеряются реакции опор с помощью датчиков силы. К чисто инженерной задаче можно отнести переход от реакций опор к оценке веса испытуемого. Реализация этой функции в стабилоанализаторе «Стабилан-01» позволила существенно расширить возможности двухплатформенного варианта стабилографа в оценке нарушений опорно-двигательного аппарата, что более подробно будет показано ниже.

Для исключения функции масштабирования входного сигнала в зависимости от метода обследования испытуемого в стабилоанализаторе «Стабилан-01» использованы аналого-цифровое преобразование с повышенным динамическим диапазоном. Это существенно упростило работу исследователя и позволило регистрировать с приемлемым разрешением баллистограмму испытуемого, которая определяется, в основном, механической работой сердца и движением крови в крупных кровеносных сосудах. С использованием относительно простой математической обработки баллистограммы вычисляется среднее значение пульса испытуемого в процессе стабилографического обследования, что в ряде случаев бывает весьма полезным в оценке его состояния.

Введение в стабилоанализатор дополнительных каналов

Еще на этапе апробации опытных образцов компьютерных стабилографов с целью отработки комфортного и быстрого предрейсового контроля, т.е. еще задолго до сертификации стабилоанализатора, выявилась необходимость съема пульса испытуемого для случаев, когда по стабилографическим показателям он попадает в зону условного допуска, т.е. в зону риска. Такой подход оправдан тем, что, как показывает статистика, в транспорте наибольшую опасность в состоянии водителей представляют внезапные отказы, вызванные инфарктом и инсультом, приводящим к потере сознания.

На модификацию стабилоанализатора со встроенным каналом пульсометрии по одному отведению ЭКГ с руки человека с помощью многоразовых электродов получен сертификат соответствия Минздрава РФ в 2001г. Программно-методическое обеспечение такого комплекса дополнительно включает пять вариантов представления и обработки сердечного ритма, называемых «анализаторами»: «Ритмограмма», «Вариационная пульсограмма», «Скаттерограмма», «Автокорреляционный анализ» и «Спектральный анализ».

Процесс съема и регистрации пульсограммы проводится в анализаторе «Ритмограмма» и позволяет наглядно дифференцировать нормосистолию, тахикардию или брадикардию, а в итоге судить о состоянии сердечно-сосудистой системы. Предусмотрена возможность устранения артефактов, вывода на печать, экспорта данных и перехода к другому анализатору.

Анализатор «Вариационная пульсограмма» реализуется на основе гистограммного анализа пульсограммы и позволяет оценивать: среднее значение пульса, показатель адекватности процессов регуляции сердечного ритма, индекс вариационного размаха, отражающий уровень вагусной регуляции сердечного ритма, вегетативный показатель ритма, а также индекс напряженности систем регуляции сердечного ритма по Р.М. Баевскому.

Анализатор «Скаттерограмма» позволяет достаточно просто и наглядно оценивать состояние сердечно-сосудистой системы испытуемого путем сопоставления вида полученной скаттерограммы с характерными ее типами, представленными также на экране монитора.

Автокорреляционная функция ряда кардиоинтервалов пульсограммы построена на анализе внутренней структуры этого ряда как случайного процесса и позволяет дополнительно оценивать психофизиологическое состояние человека.

Спектральный анализ пульсограммы на основе преобразования Фурье расширяет возможности анализа ее волновой структуры.

В итоге совместное проведение стабилографического обследования с использованием вариабельности сердечного ритма позволяют:

  • оценивать реабилитационный потенциал обследуемых пациентов и оперативно контролировать нагрузку на сердечно-сосудистую систему пациента в процессе реабилитации с биологической обратной связью (БОС) по стабилограмме, т.е. дозировать длительность тренинга, например, при реабилитации больных с хронической мозговой недостаточностью, а также в спорте для определения нагрузки на этапе тренировки, исключающей явление перетренировки;
  • дополнительно проводить оценку функционального состояния испытуемого в случаях, если он при предрейсовом, предсменном или предстартовом контроле по стабилографическим показателям попадает в зону риска или условного допуска.

Затем были введены каналы, использующие тензометрические датчики периметрического дыхания, кистевой и становой силометрии. Важно отметить, что при использовании этих каналов реализуется синхронная регистрация силометрических и стабилографических сигналов.

Канал периметрического (внешнего) дыхания позволил:

  • дифференцировать мозжечковые нарушения при стабилографическом обследовании по модуляции стабилограмм дыхательной волной [3];
  • оценивать степень усталости при переутомлении, например, в процессе спортивной тренировки по степени модуляции стабилограмм дыхательной волной [4];
  • контролировать правильность дыхания в логопедических стабилографических тренажерах, например, при сочетанной реабилитации нарушений речи и опорно-двигательного аппарата у лиц, перенесших инсульт.

Для реализации таких возможностей в программном обеспечении стабилографического комплекса с каналом периметрического дыхания предусмотрены контроль правильности крепления пояса с датчиком дыхания, обеспечена оценка частоты дыхания, визуализация дыхательной волны, а также ее спектральный анализ в сопоставлении с амплитудным спектром стабилограмм. Это позволяет наглядно и качественно оценить наличие в нем составляющих соответствующих спектру дыхательной волны.

Каналы силометрии позволяют:

  • объективно оценивать состояние и выносливость испытуемого по времени удержания заданного порога силы, а также асимметрию силовых показателей левой и правой кисти с помощью кистевых силомеров. А также сопоставлять их с нормативами для условно здоровых людей с учетом возраста;
  • роводить реабилитацию нарушений функции кисти в сочетании с реабилитацией двигательных нарушений опорно-двигательного аппарата с БОС по стабилограмме и кистевой силе;
  • с помощью станового силомера с опорной плитой, располагаемой на стабилоплатформе, удается не только оценить становую силу и выносливость испытуемого по времени удержания заданного порога, но и получить принципиально новое представление о реакции опорно-двигательного аппарата испытуемого при таком силовом воздействии.

Наличие базы данных и методов математической обработки позволяет силометрические каналы в сочетании со стабилографическим эффективно использовать для оценки физического состояния, например, призывников на этапе медицинского освидетельствования перед призывом в вооруженные силы РФ, а также для контроля процесса тренировок спортсменов силовых видов спорта и для разработки методик профориентации.

Основным силовым приводом в поддержании человеком вертикальной позы являются мышцы ног. Логичным представляется съем огибающих миограмм для оценки активности мышц в процессе выполнения диагностических и реабилитационных стабилографических тестов.

Эффект от реализации возможности встраивания 4-х каналов в стабилоанализатор «Стабилан-01» для съема огибающих миограмм существенно превзошел ожидания.

Каналы огибающих миограмм позволяют:

  • обеспечить БОС по миограмме в процессе тренировки гипотрофированных мышц в сочетании с реабилитацией нарушений опорно-двигательного аппарата за счет тренинга по стабилограмме;
  • проводить дифференциальную оценку активности симметричных мышц, участвующих в процессе поддержания вертикальной позы, выполнения реабилитационного тренинга и активных диагностических проб;
  • расширить возможности анализа взаимосвязи позы, прикуса, реакций опорно-двигательного аппарата, например, с удержанием груза, импульсного внешнего воздействия и т.п.;
  • проводить фундаментальные исследования по адекватности математических моделей двигательной активности человека, фазовых соотношений между изменением огибающих миограмм и перемещением корпуса человека и т.п.

Программное обеспечение предусматривает визуализацию сигналов огибающих миограмм по четырем каналам совместно со стабилограммами, которые регистрируются синхронно. Это позволяет наглядно оценивать активность мышц при выполнении движений обследуемым человеком. В цифровом варианте на экране монитора визуализируются длительности латентного периода и работы мышцы, оценка энергетических затрат контролируемой группы мышц по площади огибающих миограмм, а также их максимальная амплитуда. Разработаны специальные компьютерные игры-тренажеры с использованием БОС по стабилограмме и огибающей миограмм.

Реализация возможности двух- и многоплатформенного варианта

Двухплатформенный вариант компьютерного стабилографов используют в Германии и Японии. В варианте стабилоанализатора «Стабилан-01» удалось не только технически решить возможность использования в двухплатформенном варианте, но и существенно расширить функциональные возможности этого варианта в сравнении с зарубежными аналогами.

В отличие от одноплатформенного варианта, двухплатформенный вариант стабилоанализатора позволяет проводить регистрацию:

  • проекции стоп на опорную поверхность стабилоплатформ;
  • статокинезиграммы каждой конечности на проекции соответствующих стоп;
  • статокинезиграммы общего центра давления (ОЦД), как и в одноплатформенном варианте;
  • распределения веса испытуемого на его правую и левую ногу;
  • зон предпочтения в статокинезиграммах каждой стопы, в которых центр давления конечности находится чаще.

При оценке оптимальности статики опорно-двигательного аппарата пациентов с различными клиническими проявлениями остеохондроза позвоночника, сочетающегося с нарушением статического двигательного стереотипа в виде сколиоза и изменений физиологических изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости, а также людей с отсутствием клинических жалоб на опорно-двигательный аппарат учитываются [5]:

  • положение ОЦД человека относительно центров давления каждой из ног;
  • разница в площадях статокинезиграмм;
  • асимметрия расположения центров давления ног относительно проекций стоп;
  • расположение зон предпочтения в статокинезиграммах каждой конечности;
  • угол отклонения линии, связывающей центры давления ног от фронтали, т.е. оси х.

Таким образом, двухплатформенный компьютерный стабилографический комплекс позволяет развивать на новом технологическом уровне направление по оценке оптимальности статики опорно-двигательного аппарата человека и может использоваться для экспресс-диагностики возможности сколиотических деформаций, а также для разработки новых видов тренажеров с БОС по стабилограммам в 2-х платформенном варианте комплекса для реабилитации нарушений опорно-двигательного аппарата человека.

В отечественном варианте двухплатформенного варианта стабилоанализатора задача ставится шире. Разрабатываются стабилографические игры, которые реализуются одновременно двумя испытуемыми, каждый из которых стоит на своей стабилоплатформе и смотрит на свой монитор. Это позволяет оценивать и тренировать сработанность малых групп, оценивать психологическую совместимость, что важно во многих видах спорта, в военном деле и в профессиях, где приходится работать в паре. В ближайшей перспективе можно решать вопрос в реализации игры хоть всей футбольной команды, если стабилоплатформы объединить через компьютерную сеть.

Реализация возможности совместной работы с другими медицинскими приборами

При различных исследованиях с использованием методов и средств компьютерной стабилографии, особенно при фундаментальных исследованиях, приходится сталкиваться с необходимостью совмещения съема различных физиологических сигналов со стабилографическими. Реализация встройки дополнительных каналов в стабилоанализатор «Стабилан-01» в какой-то мере решила эту проблему, но не полностью.

Например, при объективации перехода человека в измененное состояние сознания потребовалось совмещение съема энцефалограмм и стабилограмм. С этой целью пришлось, объединив усилия разработчиков ЗАО «ОКБ «РИТМ» и НПКФ « Медиком МТД» (г. Таганрог), разработать специальный протокол обмена для синхронизации процесса регистрации стабилограмм с помощью стабилоанализатора «Стабилан-01» и энцефалограмм, с помощью «Энцефалан-131». Аналогов такого сочетания пока не выявлено. Реализована также возможность совместной работы стабилоанализатора «Стабилан-01» и устройства для реабилитации и коррекции различных функциональных расстройств человека «Реакор» той же фирмы.

Значимость и польза от таких совмещений очевидна, но пользователю самостоятельно решение таких задач, как правило, не под силу.

Совершенствование программно-методического обеспечения является постоянной задачей в расширении функциональных возможностей стабилоанализатора, как в диагностике заболеваний в неврологии и отоларингологии, нарушений опорно-двигательного аппарата, так и в реабилитации выявленных нарушений.

Сочетание дополнительных каналов съема физиологических сигналов со стабилограммами существенно расширяет возможности комплекса как при проведении диагностических методик и сеансов реабилитации, так и при контроле проводимого процесса реабилитации. Стабилографические реабилитационные методики сводятся к тренировке двигательных навыков у пациентов, выполняющих задания компьютерной игры изменением положения центра давления на стабилографическую платформу в соответствии со сценарием выбранной игры и этиологией заболевания.

Вариант совмещения БОС по стабилограмме и миограмме позволяет развивать функцию равновесия одновременно с воздействием на восстанавливаемую группу мышц. Совмещение кистевой силометрии со стабилограммой не только улучшает координацию, но и восстанавливает двигательную функцию кисти при ее повреждениях. Такой подход в создании тренажеров с биоуправлением позволяет вовлечь многие функциональные системы организма в процесс реабилитации, обеспечивая формирование межсенсорных связей - таких, как зрительно-двигательных, слуховых и двигательных, кожно-кинестетических и др. Это способствует более быстрому восстановлению нарушенных функций. Наличие каналов кардиоритмографии и дыхания позволяет дополнительно контролировать процесс реабилитации и подбирать для каждого пациента индивидуальную стратегию тренинга и осуществлять текущий контроль эффективности процедур.

В полной мере апробацию методов и средств компьютерной стабилографии в полифункциональном варианте удалось провести в течение 2003 г. в г. Таганроге в качестве новой технологии в медицинском обеспечении полка военно-транспортной авиации. Аналогичные задачи могут решаться в спорте и уже успешно апробированы в подготовке спортсменов высокого класса к олимпийским состязаниям 2004 г.

В заключение следует отметить, что компьютерная стабилография в полифункциональном варианте уже сегодня показала себя с самой положительной стороны:

  • в оториноларингологии , как в диагностике, так и в реабилитации, например, атаксий различной этиологии;
  • в неврологии в диагностике и реабилитации опорно-двигательных нарушений и дефектов речи после инсульта, а также других неврологических заболеваний;
  • в ортодонтии в оценке динамики изменения прикуса при его исправлении;
  • в медицинском обеспечении летного состава и спорта;
  • в допусковом контроле и реабилитации локомотивных бригад на Российских железных дорогах и специалистов энергетических предприятий в составе РАО ЕЭС;
  • в оценке динамики лечения и в реабилитации детей в специнтернатах и центрах для реабилитации детей с физическими и умственными отклонениями.

По инициативе ЗАО «ОКБ «РИТМ» развернута программа по разработке методических рекомендаций по эффективному использованию стабилоанализатора «Стабилан-01» в здравоохранении, в спортивной медицине в медицинском обеспечении военнослужащих. Это должно упростить и ускорить внедрение новых технологий на основе полифункциональной компьютерной стабилографии во врачебную практику.

Приведенные подходы к развитию функциональных возможностей стабилоанализатора «Стабилан-01», позволяют достаточно уверенно удерживать позиции производителя на рынке медицинской техники в этом классе приборов.

Литература

  1. Слива С.С., Девликанов Э.О., Болонев А.Г. Полифункциональный компьютерный стабилографический комплекс с биологической обратной связью // VII Международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ». – Сочи, Центральный клинический Санаторий им. Ф.Э. Дзержинского, 11-16 мая 2004. – С.634-635.
  2. Патент на изобретение № 2165733 РФ, МКИ А 61 В 5/130, 5/00. Способ оценки общего функционального состояния человека / И.В. Кондратьев, Г.А Переяслов, С.С. Слива, В.И. Усачев. - № 99105091; Заявлено 15.03.99 ; Опубл. 27.04.2001 , Бюл. № 12, Приоритет 15.03.99. – 8 с.
  3. Гурфинкель В.С., Коц Я.М, Шик М.Л. Регуляция позы человека. – М.: Наука, 1965. – 256 с.
  4. Анисимов Е.А. Биомеханика дыхательных движений грудной клетки и колебаний общего центра массы тела в состоянии покоя и при утомлении // VI Всероссийская конференция по биомеханике «БИОМЕХАНИКА-2002». Тезисы докладов. Н.-Новгород, 20-24 мая 2004. - С.20
  5. Бинеев Р.Р., Девликанов Э.О., Переяслов Г.А., Слива С.С. Двухплатформенный стабилографический комплекс для исследования статики опорно-двигательного аппарата // VII Всероссийская конференция по биомеханике «БИОМЕХАНИКА-2004». Тезисы докладов в двух томах. Н.-Новгород, 24- 28 мая 2004 .- Т. II . - С.29-31.

 

 

   


Стабилан 01-2 - современный, инновационный диагностический комплекс на базе компьютерной стабилографии.

Стабилан 01-2 Тренажер - новая медицинская технология восстановления, поддержания и совершенствования навыков координации движений.
Стабилан 01-3 Силомоментное кресло предназначенно для регистрации,обработки и анализа механограмм сил и моментов сил, возникающих у сидячего человека, с целью комфортного мониторинга функционального состояния оператора в процессе профессиональной деятельности, а также для выявления двигательно-координационных нарушений.
Стабилан - 3D комплекс предназначен для регистрации, слежения во времени, качественной оценки, анализа и моделирования структур опорно-двигательного аппарата человека в трехмерном пространстве одновременно с положением центра тяжести человека.
Силоком предназначен для срочного контроля и совершенствования скоростно-силовой и силовой подготовки спортсменов высокой квалификации.
Миоком предназначен для регистрации и последующей обработки на ПК огибающих электромиограмм с целью определения их амплитудно-временных характеристик.
АПК для Пауэрлифтинга - аппаратно-программный комплекс (АПК) предназначен для регистрации и анализа электрической активности мышц, динамических и кинематических параметров движения спортсмена с целью формирования и совершенствования техники жима штанги в положении лежа.

 

  Copyright © 2004 ЗАО “ОКБ “Ритм”. Все права защищены.
Электронная почта:
stabilan@okbritm.com.ru
Телефон/факс: 8 (863-4) 62-31-90
Телефон:
8 (863-4) 38-36-43