close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17494

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 17494
(13) C1
(19)
(46) 2013.08.30
(12)
(51) МПК
A 61B 5/11
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЯ ЛОКОМОТОРНОЙ
ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА
(21) Номер заявки: a 20101106
(22) 2010.07.19
(43) 2012.02.28
(71) Заявитель: Государственное учреждение "Республиканский научнопрактический центр неврологии и
нейрохирургии" Министерства здравоохранения Республики Беларусь
(BY)
(72) Авторы: Лихачев Сергей Алексеевич;
Лукашевич Владислав Анатольевич;
Тарасевич Наталья Мечиславовна;
Хроменков Александр Васильевич
(BY)
BY 17494 C1 2013.08.30
(2006.01)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение "Республиканский научно-практический центр неврологии и
нейрохирургии" Министерства здравоохранения Республики Беларусь
(BY)
(56) ЛИПШИЦ М.И. и др. Физиология человека, 2008, т. 34, № 1, с. 82-88.
RU 2009493 C1, 1994.
RU 2116046 C1, 1998.
RU 2219837 C2, 2003.
SU 479473, 1975.
SU 239501, 1969.
(57)
Способ диагностики нарушения локомоторной функции человека при болезни Паркинсона, заключающийся в том, что выделяют на уровне остистых отростков позвонков
L5-S1 общий центр масс (ОЦМ) тела человека горизонтальной координатой - светодиодным маркером, регистрируют с использованием компьютерного видеозахвата светодиодного маркера движение ОЦМ во фронтальной плоскости при выполнении человеком
функционально усложненного шагового движения Step, разлагают функцию движения
F(X), представляющую собой зависимость колебаний горизонтальной координаты ОЦМ Y
в миллиметрах от времени X, где X = 1/50 секунды, в ряд Фурье с минимальной частотой
колебаний 5, при этом колебания считают периодичными с периодом N, рассчитывают,
исходя из полученной зависимости, коэффициент полезности движений P5 по формуле:
P
P5 = noise.5 ⋅100 %,
Psign.5
где Pnoise.5 - коэффициент нецеленаправленных движений, равный
50
∑A
k =6
Psign.5 - коэффициент целенаправленных движений, равный
5
∑A
k =1
Ak - амплитуда k-го колебания ОЦМ, равная
2 N
 2kXπ 
F(X ) cos
,
∑
N 0
 N 
2 N
2kXπ
b k = ∑ F(X)sin (
),
N 0
N
ak =
a 2k + b 2k ,
2
k
,
2
k
,
BY 17494 C1 2013.08.30
и диагностируют нарушение локомоторной функции человека при болезни Паркинсона
при значении P5 от 3 до 8 %.
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и нейрохирургии, и может
использоваться для диагностики нарушений локомоторных функций, клинической объективизации и проведения динамического контроля проводимого лечения по характеру выявляемых целенаправленных и нецеленаправленных движений при болезни Паркинсона.
В клинической неврологии известны многие заболевания, сопровождающиеся нарушением локомоторных функций. Одним из таких заболеваний является болезнь Паркинсона.
Причиной актуальности проведения диагностики нарушений локомоторных функций,
клинической объективизации и проведения динамического контроля проводимого лечения при болезни Паркинсона является в первую очередь высокая распространенность
данного заболевания (60-120 случаев на 10000 населения). Во-вторых, на современном
этапе развития наукоемких технологий, зачастую являющихся достаточно дорогостоящим
продуктом, в лечебных учреждениях поликлинического уровня, районного и даже областного уровня отсутствуют какие-либо технические пособия, позволяющие достоверно и
объективно, в экспресс-режиме осуществлять диагностику нарушений локомоторных
функций при болезни Паркинсона и динамический контроль проводимого лечения.
Одним из маркеров нарушения данных функций человека является движение общего
центра масс (ОЦМ). Выделяют две подсистемы, регулирующие положение тела: подсистема верхнего уровня задает значения углов для выбранной позы, подсистема нижнего
уровня стабилизирует значения угловых величин в дозволенных рамках позной эфферентации. Динамический образ картины постоянной регулирующей работы системы нижнего
уровня состоит в перемещении [1] ОЦМ и удержании [9] его в зоне ограниченного опорного контура. Вариативные адаптационные взаимодействия двух подсистем, формирующих суммарную траекторию перемещения ОЦМ, в свою очередь, складываются в виде
двух основных составляющих - быстрой и медленной. Медленная составляющая отражает
процесс перемещения точки, относительно которой происходит поддержание равновесия.
Быстрая же составляющая отражает процесс стабилизации колебаний ОЦМ относительно
положения данной точки [8]. В любом движении имеются также две составляющие: 1) целенаправленная часть, обуславливающая моторные паттерны, сформированные в единое
движение, направленное на достижение поставленной цели, и 2) нецеленаправленная
часть, связанная со стабилизацией тела и являющаяся результатом работы подсистемы
нижнего уровня. Целенаправленная часть движения сопряжена с медленной составляющей
колебания ОЦМ и так называемыми целевыми энергетическими затратами, нецеленаправленная - с быстрой его составляющей и соответственно с нецелевыми энергетическими
затратами. В исследовании [10] показано, что целенаправленные движения по своей сути
одинаковы как у здоровых лиц, так и у лиц, страдающих нарушениями локомоторных
функций, при этом у лиц с нарушением локомоторных функций имеются четкие отличия
по характеру нецелевых движений.
В настоящее время для анализа колебаний ОЦМ применяют стабилометрические
платформы, на которых пациент пребывает в стационарном состоянии. По данным
Я.А.Бедрова, О.Е.Дика и др. (2006), базирующимся на впервые проведенных исследованиях по раздельному анализу траектории ОЦМ, при подобном варианте быстрые составляющие траектории ОЦМ неразличимы. Также, по мнению авторов, отсутствие внешних
возмущений предвосхищает доминирование медленных составляющих [1]. Другими словами, быстрые составляющие различаются лишь при дестабилизации, например при выполнении функционально усложненного движения. При стационарном стоянии дестабилизация в условиях внешней стимуляции неприемлема, так как в этих случаях размах
траектории ОЦМ значительно превышает стабилизационные составляющие [2, 3, 4, 5].
2
BY 17494 C1 2013.08.30
Недостатком использования стабилометрических платформ с целью вычленения траектории ОЦМ с последующей количественной ее оценкой является тот факт, что в ряде случаев
у больных с явными нарушениями равновесия колебания ОЦМ могут находиться в пределах нормы или мало отличаться от нее [6, 7], что, например, характерно для больных с болезнью Паркинсона. В ряде исследований показана невозможность получения данных о
стабилизации тела в условиях вертикальной позы [1].
Собственно, процентное отношение целенаправленных и нецеленаправленных движений, реализующихся за счет целевых и, соответственно, нецелевых энергетических затрат,
может являться показателем нарушений локомоторной функции при болезни Паркинсона.
Таким образом, выделение целенаправленных и нецеленаправленных движений с целью
определения коэффициента полезности движений является актуальным вопросом в разделе
клинической диагностики нарушений локомоторных функций при болезни Паркинсона.
Задача изобретения - выделение нецеленаправленных и целенаправленных движений
и их отношения в виде коэффициента полезности движений, реализующихся посредством
нецеленаправленных и целенаправленных энергетических затрат и обуславливающих соответственно быстрые и медленные составляющие перемещения ОЦМ, для последующей
диагностики нарушений локомоторных функций при болезни Паркинсона, клинической
объективизации заболевания и проведения динамического контроля проводимого лечения.
Сущность способа диагностики нарушения локомоторной функции человека при
болезни Паркинсона заключается в том, что выделяют на уровне остистых отростков позвонков позвонков L5-S1 общий центр масс (ОЦМ) тела человека горизонтальной координатой - светодиодным маркером, регистрируют с использованием компьютерного видеозахвата светодиодного маркера движение ОЦМ во фронтальной плоскости при выполнении
человеком функционально усложненного шагового движения Step, разлагают функцию
движения F(X), представляющую собой зависимость колебаний горизонтальной координаты ОЦМ Y в миллиметрах от времени X, где X = 1/50 секунды, в ряд Фурье с минимальной частотой колебаний 5, при этом колебания считают периодичными с периодом N,
рассчитывают, исходя из полученной зависимости, коэффициент полезности движений P5
по формуле:
P
P5 = noise .5 ⋅100 % ,
Psign .5
50
где Pnoise.5 - коэффициент нецеленаправленных движений, равный Pnoise .5 = ∑ A 2k ,
k =6
5
Psign.5 - коэффициент целенаправленных движений, равный Psign 5 = ∑ A 2k ,
Ak - амплитуда k-го колебания ОЦМ, равная A k = a 2k + b 2k , a k =
k =1
N
2
 2kπX 
⋅ ∑ F(Х ) cos
,
N 0
 N 
2 N
 2kπX 
⋅ ∑ F(X )sin 
,
N 0
 N 
и диагностируют нарушение локомоторной функции человека при болезни Паркинсона
при значении P5 от 3 до 8 %.
Способ осуществляют посредством использования аппаратно-программного комплекса "V&A". Для видеозахвата движения ОЦМ с последующей его оценкой выделяют уровень остистых отростков L5-S1 позвонка, обозначенный на фигуре под № 1 специальным
активным светодиодным маркером. Видеорегистрация локомоторных функций производится при выполнении функционально усложненного шагового движения Step, во фронтальной плоскости.
Описание движения Step. Исходное положение - испытуемый располагается на расстоянии 15-25 см от неподвижной платформы высотой 220 мм, при этом стопы располоbk =
3
BY 17494 C1 2013.08.30
жены на ширине плеч. По сигналу он поднимает левую ногу и ставит ее на платформу.
Далее поднимает правую ногу и располагает ее рядом с левой таким образом, чтобы стопы
располагались опять-таки на ширине плеч. Затем опускает левую ногу с платформы, а
вслед за ней правую. Стопы обеих ног должны максимально точно совместиться с их положением в исходной позиции. После этого все повторяется с правой ноги.
Обработка полученных результатов осуществляется в рамках программного пакета
"V&A", в котором производится разложение функции движения (далее F(X)) в ряд Фурье
с минимальным необходимым рядом частот (1, A1), (2, A2)…, до 5, при этом данные движения считаются периодичными с периодом в N, где N - количество точек, F(X) - функция
зависимости горизонтальной координаты ОЦМ от времени {единицы измерения Y - миллиметр, X - 1/50 секунды}).
Берется производная от F(X) и приравнивается к нулю:
+∞
k
 k

F' (X ) = ∑ − 2π A k sin  2π X + θk  = 0 .
N
 N

k =1
Точки, соответствующие решению этого уравнения, будут являться точками экстремального отклонения (ТЭО). А значит, из необходимости наличия 9 ТЭО в ходе выполнения функционально усложненного шагового движения Step следует, что минимально
необходимое количество членов функции F(X) равно 9/2 = 5.
Считают, что наличие колебаний ОЦМ с частотой в 5 Гц [10] является признаком заболевания. Среднее время совершения движения Step составляет около 10 секунд, а значит, все члены для k > 50 являются не соответствующими действительности, т.е.:
50
a
 k

F(X ) = 0 + ∑ A k cos 2π X + θ k  .
2 k =1
 N

Наличие частот k более 5 является признаком наличия нецелевых колебаний [10], т.е.:
5
 k

F(X )sign = ∑ A k cos 2π X + θ k  - функция, описывающая целевые движения, а
 N

k =1
50
 k

F(X )noise = ∑ A k cos 2π X + θ k  - функция, описывающая нецелевые движения.
 N

k =6
Вычисление энергии целевых и нецелевых движений осуществляется по формуле:
A2
W=C
,
2
где C - постоянный коэффициент системы, A - амплитуда колебания системы.
C 5
Wsign = ∑ A 2k ,
2 k =1
C 50
Wnoise = ∑ A 2k ,
2 k =6
где Аk вычисляют по формуле:
A k = a 2k + b 2k ,
при этом
2 N
 2kπX 
⋅ ∑ F(X ) cos
,
N 0
 N 
2 N
 2kπX 
b k = ⋅ ∑ F(X )sin 
.
N 0
 N 
Далее рассчитывают коэффициенты Psign.5, Pnoise.5 и P5, равные соответственно:
ak =
5
Psign .5 = ∑ A 2k ,
k =1
4
BY 17494 C1 2013.08.30
50
Pnoise .5 = ∑ A 2k ,
k =6
Pnoise .5
⋅100 % ,
Psign .5
и диагностируют нарушение локомоторной функции человека при болезни Паркинсона
при значении P5 от 3 до 8 %.
Технический результат изобретения заключается в возможности проведения экспрессдиагностики нарушений локомоторных функций при болезни Паркинсона, клинической
объективизации заболевания и осуществления динамического контроля проводимого лечения по данным коэффициента полезности движений, определяемого как отношение нецеленаправленных и целенаправленных движений, формирующихся соответственно за
счет быстрых и медленных составляющих перемещения ОЦМ, являющихся, в свою очередь, результатом нецеленаправленных и целенаправленных энергетических затрат.
P5 =
Источники информации:
1. Бедров Я.А., Дик О.Е., Ависзус Ф., Ноздрачев А.Д. Анализ двух составляющих траектории центра масс человека в условиях спокойной стойки // Физиология человека. 2006. - Т. 32. - № 3. - С. 40-45.
2. Ishida A., Imai S. Responses of the posture control system to pseudorandom acceleration
disturbances // Med. Biol. Eng. and Comput. - 1980. - V. 18. - P. 433.
3. Ishida A., Miyazaki S. Maximum likelihood identification of a posture control system//
IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1987. - V. 34. - P. 110.
4. Johansson R., Magnusson M., Akesson M. Identification of human postural dynamics //
IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1988. - V. 35. - P. 858.
5. Winter D.A. Anatomy, biomechanics and control of balance during standing and walking.
Waterloo: Waterloo Biomechanics. - 1995. - P. 32.
6. Horak F.B. Effects of neurological disorders on postural movement strategies in the elderly//Falls, balance and gait disorders in the elderly / Ed. Vellas B. Paris: Elsevier Science. 1992. - P. 137.
7. Winter D.A., Patla A.E., Prince F. Stiffness control of balance in quiet standing // Journal
Neurophysiology. - 1998. - V. 80. - P. 1211.
8. Gurfinkel V.S., Ivanenko Y.P. Levik Y.S., Babakova I.A. Kinesthetic reference for human
orthograde posture // Neuroscience. - 1995. - V. 68. - No. 1. - P. 229.
9. Липшиц М.И., Казенников О.В. Роль проприоцептивной информации в программировании упреждающих позных компонент произвольного движения // Физиология человека. - 2008. - Т. 34. - № 1. - С. 82-88.
10. Лихачев С.А., Лукашевич В.А., Хроменков А.В. Клиникодиагностическое значение математического моделирования в частотном анализе видеоряда шагов движений //
Неврология и нейрохирургия в Беларуси. - 2010. - № 1. - С. 132-142.
5
BY 17494 C1 2013.08.30
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
464 Кб
Теги
by17494, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа