Патент на изобретение №2380035

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА (ИДС)

(57) Реферат:

Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике с использованием компьютерных стабилографов, и может быть использовано для качественной оценки состояния человеческого организма. Для этого проводят тестирование человека на стабилографической платформе, осуществляют съем, запись, анализ стабилографических показателей. Затем определяют суммарную площадь всех мгновенных площадей секторов МПС. При этом мгновенную площадь МПСi каждого сектора определяют как заметаемую последовательно каждым i+1 вектором по отношению к предыдущему i вектору, после чего вычисляют среднеквадратичное отклонение СКОмпс полученной последовательности площадей, после чего формируют интегральный коэффициент – индекс динамической стабилизации по формуле. В частном случае, для определения значений мгновенной площади сектора МПС_i при условии, что изменение линейной скорости и угловой происходит одновременно, выявляют и определяют необходимые показатели, а затем вычисляют МПСi по оригинальной формуле. В частном случае, с интервалом в 1 с методом скользящего среднего вычисляют дисперсию значений МПС-Diмпс по формуле. При этом каждое значение Diмпс переводят в звук, для чего генерируют синусоидальный звуковой сигнал с частотой звука, рассчитываемой по математической формуле. При этом о нарушении стабилизации вертикального положения тела свидетельствует увеличение высоты звука. В частном случае, одновременно производят анимацию статокинезиограммы. В частном случае, индекс динамической стабилизации ИДС представляют в виде графика с вертикальной шкалой от 0 до 100%. Заявленный способ позволяет производить быстро и сравнительно несложно профосмотры и получать сведения о пригодности личного состава в начале рабочего дня или смены средним специалистом для обеспечения безопастности на рабочем месте. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к функциональной диагностике, и предназначено для использования в постурологии с целью расширения сферы ее применения для качественной оценки состояния человеческого организма.

Качество функции равновесия позволяет судить не только о качестве лечения больных с нарушениями статодинамической функции, но и о состоянии здоровья каждого человека при профотборе или, например, допусковом контроле тех лиц, профессии которых предъявляют высокие требования к функциональному состоянию.

Известны технические решения, которые достигают результата с использованием компьютерных стабилографов и векторного анализа статокинезиграмм путем определения на этапах тестирования интегрального коэффициента качества функции равновесия КФР и дальнейшего сравнения с заранее заданным (1, 2). Известные технические решения, однако, не учитывают динамическую составляющую: не учитывают углового смещения векторов, не отражают динамики перемещения стоп, ориентируясь на средние или общие стабилометрические показатели, в то время как динамическая стабилизация вертикального положения тела более адекватно отражает функцию равновесия тела человека, т.к. процесс поддержания вертикальной позы носит стохастический характер и требует учета именно нелинейности перемещения центра давления стоп.

Известно техническое решение, в котором сделана попытка учесть динамическую составляющую путем использования в качестве анализируемого показателя – кинетическую энергию, которой обладает пациент в положении стоя (3). Однако сравнение энергозатрат не позволяет получить интегральный показатель функционального состояния пациента, т.к. при этом учитываются только средние значения скорости перемещения центра давления стоп, в то время как более сложные составляющие движения не анализируются в данном техническом решении, что существенно снижает эффективность диагностики. Кроме того, в математической формуле используется масса пациента, которая является константой. Следовательно, анализируются практически только средние значения линейной скорости перемещения центра давления стоп.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такого технического решения, которое позволило бы, с одной стороны, учитывать в наибольшей степени динамическую составляющую движения пациента на платформе стабилографа и тем самым повысить эффективность диагностики, а с другой стороны, обеспечить эффективность осмотров и выявление результата в автоматическом режиме средним специалистом.

Создание способа эффективной диагностики и столь же эффективного выявления результата позволит использовать компьютерную стабилографию в более широком диапазоне, т.е. позволит производить быстро и сравнительно несложно профосмотры и получать сведения о пригодности личного состава в начале рабочего дня или смены средним специалистом, что является существенным фактором в жизни социума с точки зрения обеспечения безопасности.

Существо технического решения сводится к тому, что в способе оценки общего функционального состояния человека, включающем тестирование человека на стабилографической платформе, съем, запись, анализ стабилографических показателей с использованием компьютерных методик, формирование конечной оценки общего функционального состояния, при котором тестирование производят в несколько этапов, результаты которых сравнивают, при этом на каждом этапе измеряют и фиксируют траекторию движения центра давления стоп, получая статокинезиграмму, после чего сводят все векторы статокинезиграммы в одну точку и формируют конечную оценку общего функционального состояния по результатам анализа векторограммы в виде интегрального коэффициента, согласно изобретению определяют суммарную площадь всех мгновенных площадей секторов МПС, где мгновенную площадь МПC_i каждого сектора определяют как заметаемую последовательно каждым i+1 вектором по отношению к предыдущему i вектору, вычисляют среднеквадратичное отклонение СКОмпс полученной последовательности площадей, после чего формируют интегральный коэффициент функционального состояния – индекс динамической стабилизации:

ИДС=100-(log₁₀CKOмпс-2)/0,04%.

Для определения значения мгновенной площади сектора МПСi при условии, что изменение линейной скорости и угловой происходит одновременно, можно выявлять и определять следующие показатели:

_i – угловую скорость смещения i+1 (последующего) вектора относительно i вектора (предыдущего) в радианах/с;

V_i – линейную скорость i вектора в мм/с;

V_i+1 – линейную скорость i+1 вектора в мм/с.

V_i=(V_i+1-V_i) – разность линейной скорости i+1 вектора и i вектора в мм/с;

после чего определяют мгновенные значения площади секторов МПС, заметаемые каждым последующим вектором относительно предыдущего (при условии, что изменение линейной скорости и угловой происходит равномерно), по формуле:

, (мм/с)²×рад/с,

затем определяют общий массив МПС, рассчитывают дисперсию всех МПС-Dмпс и вычисляют среднеквадратичное отклонение значений всего массива МПС как или СКОмпс значений

В заявленном способе можно вычислять скользящие значения дисперсии МПС-D_iмпс (с шагом в одно значение) с интервалом в 1 с по формуле:

,

где МПС_i – i-e значение мгновенной площади сектора;

– скользящее среднее значение МПС за 1 с;

n – общее количество секторов векторограммы;

затем каждое значение D_iмпс можно перевести в звук, для чего генерируют синусоидальный звуковой сигнал с частотой звука, рассчитываемой по формуле:

Fзвука=(log₁₀D_iмпс)³×3, Гц,

так что о нарушении стабилизации вертикального положения тела свидетельствует соответствующее увеличение высоты звука.

Одновременно можно производить анимацию статокинезиограммы.

Возможно также индекс динамической стабилизации ИДС представить в виде графика с вертикальной шкалой от 0 до 100%.

На фиг.1 представлена статокинезиограмма;

на фиг.2 – векторограмма;

на фиг.3 – площадь сектора, заметаемая последующим вектором по отношению к предыдущему a-i вектор, b-i+1 вектор;

на фиг.4 – показатель динамической стабилизации вертикального положения тела двух пациентов с открытыми и закрытыми глазами в графическом выражении;

на фиг.5 – график динамики мгновенных значений МПС.

Способ реализуется следующим образом. Проводят тестирование обследуемого пациента на стабилографической платформе, например, компьютерного стабилографа «Стабилан-01» (может быть использован и любой другой компьютерный стабилограф). Общая длительность обследования составляет 3 мин. Стабилографический сигнал квантуется с частотой 50 (40) Гц, после чего статокинезиграмма представляет собой последовательное чередование векторов, имеющих разную длину и направление. Далее строят векторограмму, которая позволяет определить длину каждого вектора i. Длина каждого вектора деленная на время, соответствует линейной скорости Vi смещения центра давления и может быть выражена в мм/с. Угол отклонения следующего вектора i+1 от предыдущего, деленный на время, соответствует _i угловой скорости смещения центра давления и может быть выражен в радианах/с. При этом время обратно пропорционально частоте дискредитации (1 c/f дискр., Гц). После построения векторограммы рассчитывают мгновенные значения МПСi в соответствии с настоящим изобретением. После получения всего массива МПС рассчитывают индекс динамической стабилизации ИДС в % по среднеквадратическому отклонению СКОмпс значений всего массива МПС, т.к. среднеквадратичное отклонение связано с дисперсией колеблемости признаков формулой как или СКОмпс значений

(Военно-медицинская статистика: учебник для курсантов и слушателей Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова. – СПб.; ВМедА, 2005. – с.53-54). Дисперсию рассчитывают по известной формуле:

,

где МПС_i – i-e значение мгновенной площади сектора;

– среднее значение всех МПС;

n – общее количество секторов векторограммы.

Индекс динамической стабилизации (ИДС) рассчитывают по формуле:

ИДС=100-(log₁₀CKOмпс-2)/0,04, %.

Индекс динамической стабилизации может быть представлен графически (фиг.4). В виде графика представляется динамика мгновенных значений МПС_i, отражающая процесс стабилизации вертикального положения тела (см. фиг.5).

С целью создания звукового образа процесса динамической стабилизации методом скользящего среднего (с шагом в одно значение) с интервалом в одну секунду вычисляют дисперсию значений МПС – D_iмпс по формуле:

,

где МПС_i – i-e значение мгновенной площади сектора;

– скользящее среднее значение МПС за 1 с;

n – количество секторов векторограммы.

Каждое значение D_iмпс переводят в звук, для чего генерируется синусоидальный звуковой сигнал с частотой звука, рассчитываемой по формуле:

Fзвука=(log₁₀D_iмпс)³×3, Гц.

Нарушению стабилизации вертикального положения тела соответствуют высокоамплитудные всплески кривой динамики МПС на графике и соответствующее увеличение высоты звука.

Воспроизведение звукового образа динамической стабилизации совместно с анимацией статокинезиграммы способствует лучшему восприятию динамики центра давления и моментов дестабилизации, которые выражаются в резком изменении направления перемещения центра давления и увеличении линейной скорости перемещения центра давления. Воспроизведение звукового образа динамической стабилизации также используется в качестве канала биологической обратной связи для улучшения функции равновесия у человека.

Сравнение уровня динамической стабилизации вертикального положения тела одного и того же человека в различных функциональных состояниях, до и после лечения или реабилитации, а также при профотборе и допусковом контроле лиц, профессии которых предъявляют высокие требования к функциональному состоянию, производят путем преобразования в звук значения дисперсии МПС – Dмпс всего массива МПС.

Источники информации

1. РФ 2175851, А61В 5/103, 1999.

2. В.И.Усачев, Д.Е.Мохов. Стабилометрия в постурологии. СПб.: Издательский дом СПбМАПО, с.8-10, 2004.

3. РФ 2257143, А61В 5/11, 2004.

Формула изобретения

1. Способ оценки общего функционального состояния человека, включающий тестирование человека на стабилографической платформе, съем, запись, анализ стабилографических показателей с использованием компьютерных методик, формирование конечной оценки общего функционального состояния, при котором тестирование производят в несколько этапов, результаты которых сравнивают, при этом на каждом этапе измеряют и фиксируют траекторию движения центра давления получая статокинезиограмму, после чего сводят все векторы статокинезиограммы в одну точку, и формируют конечную оценку общего функционального состояния по результатам анализа векторограммы в виде интегрального коэффициента, отличающийся тем, что определяют суммарную площадь всех мгновенных площадей секторов МПС, где мгновенная площадь МПСi каждого сектора определяют как заметаемую последовательно каждым i+1-вектором по отношению к предыдущему i-вектору, вычисляют среднеквадратичное отклонение СКОмпс полученной последовательности площадей, после чего формируют интегральный коэффициент-индекс динамической стабилизации
ИДС=100-(log₁₀CKOмпс-2)/0,04, %.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения значения мгновенной площади сектора МПCi при условии, что изменение линейной скорости и угловой происходит одновременно, выявляют и определяют следующие показатели:
_i – угловую скорость смещения i+1 (последующего) вектора относительно i вектора (предыдущего), рад/с;
V_i – линейную скорость i вектора, мм/с;
V_i+1 – линейную скорость i+1 вектора, мм/с;
V_i=(V_i+1-V_i) – разность линейной скорости i+1 вектора и i вектора в мм/с,
после чего определяют мгновенные значения площади секторов МПСi, заметаемые каждым последующим вектором относительно предыдущего, по формуле
(мм/с)²·рад/с,
затем определяют общий массив МПС, рассчитывают дисперсию всех МПС-Diмпс и вычисляют среднеквадратичное отклонение значений всего массива МПС как или СКОмпс значений
.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что с и интервалом в 1 с методом скользящего среднего вычисляют дисперсию значений МПС – Dмпс по формуле
,
где МПСi – i-e значение мгновенной площади сектора;
МПСск – среднее скользящее значение всех МПС за 1 с;
n – общее количество секторов векторограммы,
с шагом в одно значение каждое значение D_iмпс переводят в звук, для чего генерируют синусоидальный звуковой сигнал с частотой звука, рассчитываемой по формуле
Fзвука=(log₁₀D_iмпс)³·3, Гц,
так что о нарушении стабилизации вертикального положения тела свидетельствует соответствующее увеличение высоты звука.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что одновременно производят анимацию статокинезиграммы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что индекс динамической стабилизиции ИДС представляют в виде графика с вертикальной шкалой от 0 до 100%.

РИСУНКИ