Спосіб оцінки результату реабілітації пацієнтів з ураженнями опорно-рухового апарату

Реферат: Винахід стосується способу оцінки результатів реабілітації пацієнтів з ураженнями опорнорухового апарату та діагностики функціональних порушень. Включає прийом сигналу, відбитого від об'єкта; обробку та аналіз відбитого сигналу; одержання фізіологічних параметрів, що характеризують рухові особливості при переміщенні пацієнта, Для цього на тілі пацієнта розмічають необхідну кількість розпізнавальних точок для визначення параметрів руху таза, тулуба, лопаток, колінного і тазостегнового суглобів; на визначених точках розміщують світловипромінюючі маркери; пацієнта встановлюють на локомоторну доріжку; по осі та по бокових сторонах локомоторної доріжки встановлюють три відеореєстратори; за допомогою яких проводять синхронне відеоопитування світловипромінюючих сигналів з маркерів під час ходьби пацієнта; ці сигнали передають на комп'ютер та зберігають в його оперативній пам'яті; після завершення режиму вимірювання за допомогою прикладної програми запускають модуль розпізнавання маркерів і пошук координат їх центрів; за якими розраховують миттєві кути в суглобах нижніх кінцівок, кути нахилів корпусу тіла пацієнта, та проводять розрахунок UA 113785 C2 (12) UA 113785 C2 кінематичних характеристик ходьби людини в графічному і цифровому вигляді; проводять реєстрацію та зберігають одержану в персональному комп'ютері; після проведення курсу реабілітації проводять повторне визначення аналогічних функціональних параметрів опорнорухового апарату. UA 113785 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до медичної техніки, точніше до біомеханіки, і може бути використаний для діагностики функціональних порушень та оцінки результатів реабілітації пацієнтів з ураженнями опорно-рухового апарату. Відомий спосіб оцінки функціональних порушень пацієнтів з патологіями опорно-рухового апарату за допомогою тесту 10 mWT (Walking test) [Wang RY. Effects of an ankle-foot orthosis on balance performance in patients with hemiparesis of different durations / Yen LL, Lee CC, Lin PY, Wang MF, Yang WR // Clin Rehabil. - 2005. - № 19(1). - P. 37-44]. Згідно з цим способом пацієнт кілька разів проходить 10-ти метрову дистанцію із зручною для нього швидкістю. В результаті фіксується час, за який він долає цю відстань, та визначається середнє значення швидкості ходьби. Оцінка здійснюється порівнянням результатів до та після реабілітації. Недоліки цього способу полягають в недостатній інформативності та недостатній точності через суб'єктивність отримання параметрів, що залежать від стану пацієнта на момент проведення тестування та може вплинути на отримані результати. Відомий спосіб діагностики функціональних порушень опорно-рухового апарату по патенту RU № 2497451С1, 2013 р., згідно з яким проводять тестування на стабілографічній платформі, знімання, запис та аналіз стабілографічних показників по статокінезіограмі. Фіксують окремо зміни фронтальної та сагітальної координат. На фронтальній та сагітальній стабілограмі фіксують траєкторію руху центра ваги по площині платформи. Визначають по стабілограмах інтервали руху з постійною швидкістю по кожній з координат, інтервали руху з постійною, у тому числі - нульовою лінійною швидкістю та з постійною кутовою швидкістю по траєкторії. Визначають відстані по координатах, траєкторії та кути, за кожний з інтервалів. Визначають величини змін швидкостей на кінцях інтервалів та кількість інтервалів кожної тривалості з конкретною швидкістю. Формують узагальнені інтервали незмінного руху. Отримані числові результати відображають в графічному вигляді, виявляють індивідуальні особливості, що характеризують процес утримання рівноваги пацієнтом, шляхом зіставлення отриманих значень із нормальними показниками. Спосіб дозволяє підвищити об'єктивність діагностики, здійснювати диференціальну діагностику функціональних порушень опорно-рухового апарату. Недоліки його полягають у тому, що цей спосіб недостатньо інформативний, дозволяє отримати тільки параметри статики, не надає інформації про кінематичні та просторові характеристики ходьби, які необхідні при оцінці ефективності реабілітаційних заходів пацієнтів з функціональними порушеннями. Відомий спосіб оцінки результатів реабілітації пацієнтів з патологіями нижніх кінцівок по патенту UA № 100468, 2012 р., що включає розміщення пацієнта на платформі базометра; визначення за його допомогою даних про загальну вагу пацієнта, навантаження на кожну кінцівку, коефіцієнтів опорності кінцівок; фотографування пацієнта за допомогою цифрового фотоапарату у фронтальній та сагітальній площинах; розмітку на одержаних фотозображеннях маркерами розпізнавальних точок; обробку фотозображень на комп'ютері; визначення за допомогою прикладної програми кутів згинання в колінних, тазостегнових, гомілково-стопних суглобах у фронтальній та сагітальній площинах, визначення антропометричних параметрів нижніх кінцівок та зміщення центрів суглобів відносно центру тиску навантаження. Спосіб дозволяє оцінити лінійні та кутові величини, що характеризують взаємне розташування сегментів кожної кінцівки і розташування їх окремих елементів в прив'язці до проекцій результуючих векторів реакції опори у пацієнтів з ураженнями опорно-рухового апарату, що дозволяє оцінювати ефективність їх ортезування в статиці. Недоліки його полягають в недостатній інформативності через неможливість оцінки функціональних параметрів в динаміці при ходьбі, що знижує ефективність оцінки результатів реабілітації пацієнтів з ураженнями опорно-рухового апарату. Відомий також спосіб автоматизованої дистанційної оцінки параметрів рухової активності людини або тварини по патенту RU № 2463949 С2, 2012, що включає прийом сигналу, який відбивається від живого об'єкта; обробку та аналіз цього сигналу шляхом визначення різниці фаз, обумовленої сигналом, відбитим від об'єкта; одержання одного або декількох фізіологічних параметрів об'єкта, що характеризують рухові особливості об'єкта; для розпізнавання типів руху об'єкта використовують зондувальний сигнал зі ступінчастою частотною модуляцією, а як приймач відбитих від об'єкта сигналів використовують когерентний квадратурний приймач. Зондувальний сигнал формують у вигляді пачок з N = 4..64 парціальних частотних компонентів гігагерцового частотного діапазону. При цьому проводять вибір зондувальної частоти, оптимальної для положення об'єкта відносно прийомно-передавального блоку пристрою; аналіз та порівняння записів, отриманих для кожної із зондувальних частот; розбивку запису сигналу на інтервали між періодами, що відповідають руху живого об'єкта; перетворення отриманої інформації до виду, доступного користувачеві. 1 UA 113785 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Цей спосіб прийнято за прототип. Недоліки його полягають в значній складності одержання біомеханічних параметрів, що характеризують рухові особливості об'єкта через невизначеність конкретних зон для аналізу, що знижує ефективність та об'єктивність оцінки результатів оцінки функціональних порушень опорно-рухового апарату. Технічною задачею винаходу є підвищення ефективності оцінки результатів реабілітації функціональних порушень пацієнтів з ураженнями опорно-рухового апарату. Ця задача вирішена тим, що в способі оцінки результатів реабілітації пацієнтів з патологіями опорно-рухового апарату, який включає прийом сигналу, відбитого від об'єкта; обробку та аналіз відбитого сигналу; одержання кінематичних параметрів, що характеризують рухові особливості при переміщенні пацієнта; відмінністю є те, що на тілі пацієнта визначають розпізнавальні точки (зони) для визначення параметрів руху таза, тулуба, лопаток, колінного і тазостегнового суглобів; на визначених зонах розміщують світловипромінюючі маркери; пацієнта встановлюють на локомоторну доріжку; по бокових сторонах та позаду локомоторної доріжки встановлюють три відеореєстратори; під час ходьби пацієнта за допомогою відеореєстраторів проводять синхронне відеоопитування світловипромінюючих сигналів з маркерів з частотою кожної камери 100 кадрів в секунду; сигнали, одержані з відеореєстраторів в режимі вимірювання передають на комп'ютер та зберігають в його оперативній пам'яті; після завершення режиму вимірювання за допомогою прикладної програми запускають модуль розпізнавання маркерів і пошук координат їх центрів; по одержаних координатах центрів маркерів розраховують миттєві кути в суглобах нижніх кінцівок та кути нахилів корпусу тіла пацієнта, за якими проводять розрахунок кінематичних характеристик ходьби людини; визначають параметри руху таза, тулуба, лопаток у фронтальній площині та амплітуди рухів в колінному і тазостегновому суглобах в сагітальній площині в графічному та в цифровому вигляді; проводять реєстрацію та зберігають одержану інформацію на твердому диску IBM сумісного персонального комп'ютера; після проведення курсу реабілітації проводять повторне визначення аналогічних кінематичних параметрів опорнорухового апарату; проводять системний аналіз локомоторного акта ходьби пацієнта за одержаними «до» та «після» реабілітації кінематичними характеристиками ходьби; оцінюють результати реабілітації пацієнта з патологіями опорно-рухового апарату. Використання сигналів відбитих з маркерів, встановлених на розпізнавальних точках тіла людини, одержаних при відеоопитуванні для розрахунку кінематичних характеристик з частотою кожної камери 100 кадрів в секунду, визначення за допомогою прикладної програми кінематичних параметрів руху тазу, тулуба, лопаток у фронтальній площині та амплітуди рухів в колінному і тазостегновому суглобах в сагітальній площині дозволяє проводити безконтактну автоматизовану оцінку функціональних порушень в процесі природного переміщення пацієнта. Визначення цих параметрів «до» та «після» реабілітації, системний аналіз локомоторного акту дозволяє оцінити результати реабілітації пацієнтів з патологіями опорно-рухового апарату. Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких приведено: - фіг. 1 - структурна схема пристрою для реалізації способу; - фіг. 2 - розпізнавальні точки для встановлення маркерів на тілі пацієнта. Структурна схема пристрою (фіг. 1) являє собою апаратно-програмний комплекс безконтактної автоматизованої оцінки функціональних параметрів рухів людини, який включає комп'ютер 1, сполучений з відеореєстраторами 2, 3, 4, наприклад фірми Basler, та локомоторну доріжку 5, по якій переміщується пацієнт. Відеореєстратори 2, 4 встановлені по боках локомоторної доріжки 5 на відстані (2,5-3,0) м від неї, відеореєстратор 3 встановлено по осі локомоторної доріжки на відстані (2,5-3,0) м від неї. На тілі пацієнта закріплені світловипромінюючі маркери 6 (фіг. 2). Спосіб реалізують наступним чином. Перед дослідженням на тіло пацієнта в точки (зони), які дають можливість найточніше охарактеризувати рухи таза, тулуба, лопаток, колінного і тазостегнового суглобів, прикріплюють легкі світловипромінюючі маркери 6 (фіг. 2). Пацієнта встановлюють на локомоторну доріжку 5. Під час ходьби пацієнта за допомогою відеореєстраторів 2, 3, 4 проводять синхронне відеоопитування сигналів з світловипромінюючих маркерів 6 з частотою кожної камери 100 кадрів в секунду. Одержані сигнали у вигляді просторових координат маркерів передають в комп'ютер 1 та зберігають в його оперативній пам'яті. Після завершення режиму вимірювання за допомогою прикладної програми запускають модуль розпізнавання маркерів 6 і пошук координат їх центрів. По одержаних координатах центрів маркерів розраховують миттєві кути в суглобах нижніх кінцівок та кути нахилів корпусу тіла при переміщенні пацієнта, за якими проводять розрахунок кінематичних характеристик ходьби людини. В режимі переглядання результатів вимірювань за допомогою прикладної програми проводять обробку графічних даних 2 UA 113785 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 та визначають цифрові параметри руху таза, тулуба, лопаток у фронтальній площині та амплітуди рухів в колінному і тазостегновому суглобах в сагітальній площині при ходьбі пацієнта. Проводять реєстрацію та зберігають одержану інформацію на твердому диску IBM сумісного персонального комп'ютера 1. Після проведення курсу реабілітації проводять повторне визначення аналогічних функціональних параметрів опорно-рухового апарату. За допомогою прикладної програми за кінематичними характеристиками проводять системний аналіз локомоторного акта ходьби пацієнта, порівнюючи його з нормою, що дозволяє встановити функціональні порушення ходьби, чи порівнюючи дані, одержані «до» та «після» реабілітації, оцінювати результати реабілітації пацієнта з патологіями опорно-рухового апарату. В залежності від завдань клінічних обстежень для обстежень локомоторного акту можливо використовувати необхідну кількість світловипромінюючих маркерів. За рахунок визначення синхронних кінематичних параметрів в сагітальній площині таких як: максимальний кут згинання в колінному і тазостегновому суглобах, мінімальний кут згинання та амплітуду рухів в тазостегновому суглобі, а також за рахунок визначення у фронтальній площині максимальних нахилів тулуба вправо і вліво, амплітуди коливання тулуба, лопаток і тазу спосіб дозволяє побудувати реальну модель ходьби конкретного пацієнта, уточнити його функціональні порушення чи оцінити результати реабілітації. Обмін даними між відеореєстраторами і комп'ютером в режимі вимірювання, розрахунок кінематичних характеристик ходьби людини в графічному вигляді, режим переглядання результатів вимірювань, що проводиться прикладною програмою, забезпечує обробку інформаційних параметрів, їх зображення, реєстрацію, зберігання в персональному комп'ютері та їх системний аналіз по порівнянню даних самостійного локомоторного акта ходьби пацієнта до та після реабілітації для оцінки результатів. В УкрНДІпротезування виготовлено апаратно-програмний комплекс безконтактної автоматизованої оцінки результатів відновлення рухів людини. За допомогою цього комплексу даним способом проведено обстеження 150 пацієнтів з ураженням опорно-рухового апарату, хворих на ДЦП, пацієнтів з паралітичними синдромами, та оцінку ефективності на різних етапах їх реабілітації. Таким чином, синхронна з частотою 100 кадрів в секунду реєстрація світловипромінювань з маркерів за допомогою трьох відеореєстраторів, встановлених по боках та позаду локомоторної доріжки, дозволяє забезпечити максимальну інформативність їх просторових переміщень при ходьбі пацієнта та використовувати ці дані для вимірювання його кінематичних параметрів в сагітальній і фронтальній площинах. При цьому спосіб дозволяє встановлювати та проводити аналіз даних з необхідної для клінічних завдань кількості маркерів, що розширює функціональні можливості та підвищує ефективність його використання для діагностики чи оцінки результатів реабілітації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб оцінки результатів реабілітації пацієнтів з ураженнями опорно-рухового апарату, що включає прийом сигналу, відбитого від об'єкта, обробку та аналіз відбитого сигналу, одержання фізіологічних параметрів, що характеризують рухові особливості при переміщенні пацієнта, який відрізняється тим, що на тілі пацієнта розмічають необхідну кількість розпізнавальних точок для визначення параметрів руху таза, тулуба, лопаток, колінного і тазостегнового суглобів; на визначених точках розміщують світловипромінюючі маркери; пацієнта встановлюють на локомоторну доріжку; по осі та по бокових сторонах локомоторної доріжки на відстані 2,5-3,0 м від неї встановлюють три відеореєстратори; під час ходьби пацієнта за допомогою відеореєстраторів проводять синхронне відеоопитування світловипромінюючих сигналів з маркерів з частотою кожної камери 100 кадрів в секунду; сигнали, одержані з відеореєстраторів в режимі вимірювання передають на комп'ютер та зберігають в його оперативній пам'яті; після завершення режиму вимірювання за допомогою прикладної програми запускають модуль розпізнавання маркерів і пошук координат їх центрів; по одержаних координатах центрів маркерів розраховують миттєві кути в суглобах нижніх кінцівок та кути нахилів корпусу тіла пацієнта, за якими проводять розрахунок кінематичних характеристик ходьби людини; визначають параметри руху таза, тулуба, лопаток у фронтальній площині та амплітуди рухів в колінному і тазостегновому суглобах в сагітальній площині в графічному і цифровому вигляді; проводять реєстрацію та зберігають одержану інформацію на твердому диску IBM сумісного персонального комп'ютера; після проведення курсу реабілітації проводять 3 UA 113785 C2 повторне визначення аналогічних функціональних параметрів опорно-рухового апарату; проводять системний аналіз локомоторного акта ходьби пацієнта за одержаними "до" та "після" реабілітації кінематичними характеристиками ходьби; оцінюють результати реабілітації пацієнта з патологіями опорно-рухового апарату. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4