Введение
Тензометрический треморограф предназначен для оценки активности моторной системы человека по параметрам тремора (непроизвольного сокращения мышц) рук пациента на основе регистрации изометрического усилия.
Основные характеристики прибора:
диапазон произвольных усилий – ±(50÷10000) г;
время регистрации – от 10 с до 5 мин. (типовое значение 30 с);
частота съема информации – (100 ÷ 400) Гц;
время задержки съема информации – от 1 до 10 с;
чувствительность – 1 г;
питание прибора – 220 В, 50 Гц.
Область применения:
медицина (клиническая диагностика заболеваний центральной нервной системы, оценка и регулярный контроль профессиональной пригодности, спортивная медицина, научно-исследовательская деятельность в области нейронных механизмов организации движений, экспресс-мониторинг различных групп населения для раннего выявления патологических состояний центральной нервной системы);
экология (исследования влияния на человека различных факторов среды).
Экономическая эффективность заключается в создании прибора базирующегося на принципиально новом методе регистрации тремора подвижных звеньев тела человека, позволяющего объективно оценивать состояние управляющих структур мозга, удобного в использовании и доступного для медицинских лабораторий любого уровня.
Социально-экономический эффект применения тензометрического треморографа – раннее обнаружение и более точная диагностика двигательных нарушений, возможность выбора оптимальных методов лечения и своевременная их коррекция, связанная с подбором действенной лекарственной терапии.
Объектом исследования является прибор, предназначенный для оценки активности моторной системы человека по параметрам тремора (непроизвольного сокращения мышц) рук пациента на основе регистрации изометрического усилия– тензометрический треморограф.
Цель работы – исследование и разработка программных модулей статистической обработки измерительной информации тензометрического треморографа. Необходимо реализовать методы математической обработки данных анализатора: преобразование Фурье, метод главных компонент, нахождение корреляции и автокорреляции.
Преобразование Фурье помогает выделить собственное и непроизвольное усилие, а соответственно и наличие или отсутствие заболевания.
Корреляционная функция позволяет наблюдать взаимосвязь работы рук пациента, а автокорреляционная функция показывает взаимосвязь во времени для одной выбранной руки пациента с ней же.
Метод главных компонент позволяет уменьшить размерность данных, потеряв при этом минимум информации.
Входными данными является информация с тензодатчиков о прикладываемом усилии, снимаемая с заданной частотой заданное время.
Тензометрический метод оценки состояния двигательных отделов центральной нервной системы
Рассмотрим новый метод [1], [2] оценки активности моторной системы человека.
Индикатором патологического состояния центральной нервной системы является повышенный видимый невооруженным глазом тремор.
Тремор возникает в результате непроизвольного сокращения мышц. Повышение амплитуды и изменение частоты и формы колебаний относительно нормы (частота и амплитуда физиологического тремора) служат признаками нарушения центральных и периферических нейронных механизмов регуляции движений. Анализ этих параметров важен как для понимания роли дисфункции отдельных структур мозга в процессах управления движениями, так и для клиники в аспектах раннего обнаружения, более точной диагностики двигательных нарушений и выбора и коррекции оптимальных методов лечения, связанных с подбором действенной лекарственной терапии.
Таким образом, анализ форм тремора, как индикатора состояния двигательных отделов центральной нервной системы, имеет большое значение в неврологической практике.
Известные методы исследования активности моторной (двигательной) системы человека не позволяют объективно оценивать состояние управляющих структур мозга. При этом обеспечивается только качественная оценка патологических состояний и затруднена дифференциация форм тремора, возникающего в результате поражения различных структур мозга.
Остается много неразрешенных вопросов, касающихся клинической вариабельности тремора, течения и исходов ряда заболеваний экстрапирамидной системы и мозжечка, вызывающими нарушение выполнения движений и часто сопровождаемыми патологическим тремором. Терапия таких нарушений представляет значительные трудности из-за отсутствия методов объективного контроля параметров треморного синдрома.
Разрабатываемый прибор будет базироваться на новом методе оценки активности моторной системы человека по параметрам колебаний изометрического усилия и позволит выявить характерные признаки в параметрах тремора, связанных с функционированием пирамидной и экстрапирамидной систем, что обеспечит возможность дифференциальной диагностики патологических состояний и контроль эффективности различных видов терапии.
Указанная методика, позволяет, благодаря регистрации параметров произвольного изометрического усилия методом тензометрии, оценивать активность структур центральной нервной системы, управляющих моторной функцией.
Непроизвольный компонент произвольно удерживаемого усилия
На рисунке 1.1 представлены фрагменты записей непроизвольного компонента произвольно удерживаемого усилия, средняя величина которого за интервал регистрации 30 с указана цифрой над каждой осциллограммой (кг), для левой (слева) и правой (справа) рук. А - здоровый испытуемый; Б, В и Г - пациенты с диагнозом, соответственно, синдром паркинсонизма, болезнь Паркинсона и симптоматический тремор. Ось абсцисс: время, с. Ось ординат: усилие, кг.