Способ качественной оценки функции равновесия

 

Изобретение относится к медицине, в частности позволяет выяснить функциональное состояние человека по оценке его способности сохранять вертикальную позу. Проводят тестирование обследуемого пациента на стабилографической платформе и осуществляют векторный анализ статокинезиограммы. Полученное облако значений векторов разделяется концентрическими кругами равной площади на несколько зон. Производится подсчет количества вершин векторов, попавших в каждую зону, и относительной частоты вершин векторов в зоне. Затем строят график кумулятивной, т.е. накопительной, зависимости относительной частоты вершин векторов в зоне от порядкового номера зоны. Эта зависимость носит экспоненциальный характер и может быть аппроксимирована по экспоненциальному закону f(n) = 1-eλⁿ, при этом коэффициент λ, который определяет крутизну зависимости, принимают за показатель, характеризующий качество функции равновесия. Способ позволяет получить достаточно разностороннюю информацию о характере движения тела человека при поддержании им статического равновесия. 1 ил.

Изобретение относится к области медицинской диагностики и позволяет выяснить функциональное состояние человека по особой оценке его способности сохранять вертикальную позу.

Среди методов оценки функционального состояния организма человека стабилографические методы (постурография) пока не нашли широкого применения. Постурография рассматривается преимущественно как средство оценки поддержания человеком вертикальной позы в биомеханике, физиологии, диагностике заболеваний вестибулярного аппарата и центральной нервной системы. Тем не менее, функция равновесия тела человека является одной из базисных и интегральных в организме. Качество функции равновесия индивидуально для каждого человека. В зависимости от функционального состояния организма здорового человека качество функции равновесия изменяется в небольших пределах, но в результате острого или обострения хронического заболевания, употребления алкоголя или наркотиков функциональное состояние человека значительно ухудшается и выходит за пределы индивидуальной нормы.

В связи с изложенным весьма важной проблемой является выбор критерия оценки стабилографической информации, который позволяет наиболее достоверно определить качество функции равновесия.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен способ оценки стабилограмм, регистрируемых с помощью различных самописцев, согласно которым интегральные колебания тела человека в виде перемещения центра давления тела на стабилографическую платформу (статокинезиограмму) раскладываются на две составляющие: колебания во фронтальной плоскости и колебания в сагиттальной плоскости. Анализ стабилограмм сводится, в основном, к исследованию их амплитудно-частотных характеристик с помощью различных методов статистической обработки, в том числе спектрального анализа, что стало возможным благодаря ЭВМ. Выявление асимметрии колебаний в соответствующей плоскости позволяет выявить медленные (дыхательные, сердечные) и быстрые волны, характеризующие сократительную деятельность скелетных мышц. Но искусственное разделение движения тела человека на колебания в разных плоскостях уводит исследователя от уяснения сущности процесса движения тела человека при поддержании статического равновесия. Этот упрощенный подход, облегчивший на первых порах анализ стабилографической информации, малоперспективен в понимании физиологических механизмов функции равновесия.

Известен способ оценки статокинезиограммы, отражающей перемещение центра давления тела человека на плоскость опоры (стабилографической платформы), в котором используются следующие основные параметры: длина кривой статокинезиограммы, средняя скорость перемещения центра давления, площадь статокинезиограммы, нормированная площадь, средний радиус отклонения. Эти параметры не раскрывают динамику перемещения, например неравномерность движения и диапазон изменения скорости, и не отражают истинное состояние функции равновесия.

Известен способ векторного анализа стабилограмм, согласно которому по фронтальной и сагиттальной стабилограммам определяются средние значения площадей, аппроксимированных стабилограммами в четырех направлениях: вперед-назад и влево-вправо, после чего строится график этих векторов, см. Усачев В. И. , Гофман В.P., Дубовик В.А. Методологические принципы применения стабилографии. Медицинские информационные системы. Выпуск 4 (XI). Таганрог, 1993, с. 112-116.

Диаграмма векторов позволяет представить преобладание отклонения тела в четырех направлениях и рассчитать соответствующие коэффициенты асимметрии. Однако при использовании данного способа не оцениваются характеристики процесса движения в соответствующих направлениях. Сложное перемещение тела упрощенно представляет перемещение его в четырех направлениях.

Известен способ векторного анализа статокинезиограмм, согласно которому статокинезиограмма делится на большое количество равных по времени участков (стабилографический сигнал квантуется с частотой до 10-20 Гц) и строится диаграмма положения векторов, представляющая собой ломаную линию, состоящую из векторов различной длины и направления, см. Okyzano T. Vector statokinesigram. A new method of analysis of human body sway. Pract. Otol. Kyoto. - 1983.- Vol. 76, N 10. - P. 2565-2580.

Круговая диаграмма положения векторов дает представление о преобладании отклонения тела в определенных направлениях. Однако, с помощью диаграммы положения анализируется не длина и направление векторов, составляющих статокинезиограмму, а средний радиус отклонения в секторах от центра статокинезиограммы, найденного математически после окончания ее регистрации. Вычисление такого центра достаточно условно, так как мы произвольно начинаем и заканчиваем анализ положения тела в пространстве. Реально такой центр может располагаться в любой точке площади опоры. Полученная таким образом круговая гистограмма положения не определяет характер движения.

Известен способ векторного анализа статокинезиограмм путем построения круговой диаграммы направлений колебаний, для чего после регистрации статокинезиограммы все векторы переносятся в начало координат и усредняются по секторам, а затем по этим результатам строится круговая диаграмма направлений колебаний. Внешне график такой диаграммы похож на график диаграммы положения. Отличие состоит в том, что диаграмма положения посекторно отражает средние значения радиуса отклонения, а диаграмма направлений колебаний - средние значения самих векторов, см. Киреева Т.Б. Автоматизация обработки стабилограмм для физиологических исследований и клинического использования. Медицинские информационные системы. Выпуск 4 (XI). Таганрог, 1993, с. 131-136.

Круговая векторная гистограмма направлений колебаний позволяет судить об амплитуде колебаний или скорости движения в том или ином направлении, так как эти величины векторов являются взаимоопределяющими при постоянной величине времени отсчета (частоте квантования сигнала). В то же время усреднение значений векторов по секторам не позволяет судить об их функции распределения.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является отсутствие возможности интегральной количественной и качественной оценки характера, параметров движения и функции равновесия по статокинезиограмме, а также невозможность сравнения нормы и патологии функции равновесия в связи с большой дисперсией параметров статокинезиограмм.

Задачей изобретения является формирование интегрального показателя оценки функции равновесия.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению способ оценки стабилографической информации, включающий векторный анализ статокинезиограммы, полученной при тестировании обследуемого человека на стабилографической платформе, и формирование показателя, характеризующего способность человека сохранять равновесие, характеризуется тем, что вершины всех векторов, предварительно приведенные в центр оси координат, разделяют концентрическими кругами равной площади на несколько зон, после чего производят подсчет количества вершин векторов, попавших в каждую зону, определяют относительную частоту вершин векторов в каждой зоне и строят график кумулятивной зависимости относительной частоты вершин векторов в зоне от порядкового номера зоны, затем аппроксимируют полученный график по экспоненциальному закону f(n) = 1-eλⁿ, при этом коэффициент λ принимают за показатель, характеризующий качество функции равновесия.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что экспоненциальный характер и определяемая коэффициентом λ крутизна кумулятивной зависимости относительной частоты вершин векторов в зоне от порядкового номера зоны позволяет получить наглядное представление о характеристике движения человека.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств, а именно формирование нового интегрального показателя качества функции равновесия - коэффициента λ экспоненциальной зависимости, который является индивидуальным показателем для каждого человека и существенно изменяется в зависимости от его функционального состояния.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором пунктиром представлены графики двух кумулятивных зависимостей относительной частоты вершин векторов в зоне от порядкового номера зоны, отличающиеся разными коэффициентами λ, а также аппроксимирующие их экспоненциальные зависимости (сплошные линии).

Способ реализуют следующим образом.

Проводят тестирование обследуемого пациента на стабилографической платформе и осуществляют векторный анализ статокинезиограммы. Начала всех векторов приводят в центр выбранной прямоугольной системы координат. На координатной плоскости точками отмечаются вершины всех векторов. Полученное облако значений векторов разделяется концентрическими кругами равной площади на несколько зон. Значение первой (центральной) зоны (условной единицы площади) должно быть всегда постоянным. Далее производится подсчет количества вершин векторов, попавших в каждую зону, и относительной частоты вершин векторов в зоне по формуле f_отн.n = N_n/N_общ, где N_n - количество вершин векторов в зоне n, N_общ - общее количество вершин векторов.

Сумма всех относительных частот вершин векторов равна единице, т.е.

f_отн.1 + f_отн.2 +.... + f_отн.n = 1 Затем строится график кумулятивной, т. е. накопительной, зависимости относительной частоты вершин векторов в зоне от порядкового номера зоны. Эта зависимость носит экспоненциальный характер и может быть аппроксимирована по экспоненциальному закону f(n) = 1-eλⁿ, при этом коэффициент λ, который определяет крутизну зависимости, принимают за показатель, характеризующий качество функции равновесия.

Многочисленные исследования показали, что коэффициент λ экспоненциальной зависимости является индивидуальным для каждого человека, существенно изменяется в зависимости от его функционального состояния и может быть использован для оценки качества функции равновесия, общего функционального состояния.

Заявленный способ оценки стабилографической информации позволяет получить достаточно разностороннюю информацию о характере движения тела человека при поддержании им статического равновесия, что представляет следующие возможности: - описать параметры движения тела в норме; - проанализировать характер изменения функции равновесия в онтогенезе, - выделить патогномоничные симптомы поражения различных сенсорных, центральных и эффекторных элементов статокинетической системы организма и использовать их в целях диагностики ее заболеваний, - разработать метод скрининговой экспресс-диагностики различных типов статической атаксии, - оценить индивидуальные свойства статокинетической системы и изменение функционального состояния организма, что позволяет успешно применить заявленную методику оценки стабилографической информации в целях профотбора летчиков, моряков, космонавтов, высотников, водителей транспортных средств, артистов балета, спортсменов, проведения предрейсового контроля операторов движущихся устройств, прогнозирования и контроля профессионального роста артистов балета и экспресс-оценки функционального состояния водителей автотранспорта.

Формула изобретения

Способ качественной оценки функции равновесия, включающий векторный анализ статокинезиограммы, полученной при тестировании обследуемого человека на стабилографической платформе, и формирование показателя, характеризующего способность человека сохранять равновесие, отличающийся тем, что вершины всех векторов, предварительно приведенные в центр оси координат, разделяют концентрическими кругами равной площади на несколько зон, после чего определяют количество вершин векторов в каждой зоне, затем определяют относительную частоту вершин векторов в каждой зоне и строят график кумулятивной зависимости относительной частоты вершин векторов в зоне от порядкового номера зоны, после чего аппроксимируют полученный график по экспоненциальному закону f(n) = 1-eλⁿ, при этом коэффициент λ принимают за показатель, характеризующий качество функции равновесия.

РИСУНКИ

Рисунок 1