Способ стабилометрической оценки функции равновесия человека и устройство для его осуществления

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ СТАБИЛОМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ФУНКЦИИ РАВНОВЕСИЯ ЧЕЛОВЕКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Дубовский Владимир Андреевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ стабилометрической оценки функции равновесия человека, включающий регистрацию сигнала об отклонении центра тяжести тела испытуемого в сагиттальной и фронтальной плоскостях от положения равновесия при тестировании на стабилометрической платформе с использованием биологической обратной связи между предъявлением испытуемому информации о величине и направлении отклонения центра тяжести его тела и удержанием равновесия, отличающийся тем, что тестирование проводят на стабилометрической платформе с разной степенью устойчивости, при этом определяют эффективность функции равновесия как отношение суммарной длительности удержания положения равновесия к длительности тестирования, строят график зависимости полученных значений эффективности функции равновесия от степени устойчивости платформы и оценивают функцию равновесия как величину площади , ограниченной, как показано на фигуре 1 чертежей, графиком указанной зависимости и двумя прямыми, одна из которых соответствует минимальному допустимому значению эффективности функции равновесия, а вторая - максимальной степени устойчивости стабилометрической платформы. 10444 1 2008.04.30 2. Устройство для стабилометрической оценки функции равновесия человека способом по п. 1, содержащее опорную платформу, установленную на основании с помощью упругих элементов, соединенных в виде крестовины, тензодатчики, закрепленные на упругих элементах, и блок обработки сигналов тензодатчиков, причем опорная платформа с основанием соединена через сферическую опору, а с каждым из упругих элементовкронштейном, который установлен с возможностью перемещения относительно опорной платформы и упругого элемента в направлении от закрепленного к свободному концу упругого элемента. Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики и тренинга функции равновесия человека. Известен способ оценки общего функционального состояния человека, включающий тестирование испытуемого на стабилографической платформе, съем, запись и анализ стабилографических показателей, при этом формируют интегральный показатель качества функции равновесия в виде коэффициента , экспоненциальной зависимости 1-е,аппроксимирующей график кумулятивной зависимости относительной частоты вершин векторов в равных по площади концентрических зонах статокинезиограммы, сравнивают показатель качества функции равновесия с заранее заданным значением и по результатам сравнения делают вывод об общем функциональном состоянии человека 1. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет оценить влияние неустойчивости опоры на функцию равновесия человека. Известно устройство для определения устойчивости равновесия человека, содержащее опорную площадку, соединенную с электродвигателем, тензодатчики и измерительную часть, включающую в себя блок измерения веса испытуемого, блок памяти, блок деления,блок измерения величины восстанавливающего момента и блок управления, соединенный с приспособлением для страховки испытуемого 2. Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет исследовать функцию равновесия человека одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (сагиттальной и фронтальной), так как опорная площадка имеет возможность поворота только вокруг оси вращения электродвигателя. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ стабилометрической оценки функции равновесия человека, включающий регистрацию сигнала об отклонении центра тяжести тела испытуемого в сагиттальной и фронтальной плоскостях от положения равновесия при тестировании на стабилометрической платформе с использованием биологической обратной связи между предъявлением испытуемому информации о величине и направлении отклонения центра тяжести его тела и удержанием равновесия и оценку функции равновесия, причем при тестировании задают область допустимых отклонений центра тяжести от положения равновесия, предъявляют испытуемому информацию о положении центра тяжести в виде сигналов, отражающих величину и направление его отклонения от положения равновесия, и задание удерживать центр тяжести в положении равновесия, измеряют максимальное время удержания центра тяжести в области допустимых отклонений и отклонения центра тяжести от положения равновесия в сагиттальной и фронтальной плоскостях в течение времени тестирования, а функцию равновесия оценивают по интегральному (среднему) отклонению центра тяжести в сагиттальной и фронтальной плоскостях и максимальному времени удержания центра тяжести в области допустимых отклонений 3. Недостатком этого способа является то, что он не позволяет оценить влияние неустойчивости опоры на функцию равновесия человека. Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является устройство для стабилометрической оценки функции равновесия человека, содержащее опорную платформу,2 10444 1 2008.04.30 установленную на основании с помощью упругих элементов в виде стоек и упругих элементов, соединенных в виде крестовины, тензодатчики, закрепленные на упругих элементах, блок обработки сигналов и регистратор, причем упругие стойки соединены одними концами с опорной платформой, а другими - с фланцем, который связан с центральной частью упругой крестовины, установленной в жестком кольце, связанном с основанием,схема обработки сигнала содержит мостовую схему, в которую включены тензодатчики и выходы которой через блоки вычитания и деления подключены к регистратору 4. Недостатком этого устройства является то, что оно статично и не позволяет оценить влияние неустойчивости опоры на функцию равновесия человека. Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение интегральной оценки функции равновесия человека, содержащей ее характеристику как в условиях устойчивой, так и в условиях неустойчивой опоры. Решение задачи достигается в способе стабилометрической оценки функции равновесия человека, включающем регистрацию сигнала об отклонении центра тяжести тела испытуемого в сагиттальной и фронтальной плоскостях от положения равновесия при тестировании на стабилометрической платформе с использованием биологической обратной связи между предъявлением испытуемому информации о величине и направлении отклонения центра тяжести его тела и удержанием равновесия, тем, что тестирование проводят на стабилометрической платформе с разной степенью устойчивости, при этом определяют эффективность функции равновесия как отношение суммарной длительности удержания положения равновесия к длительности тестирования, строят график зависимости полученных значений эффективности функции равновесия от степени устойчивости платформы и оценивают функцию равновесия как величину площади , ограниченной,как показано на фигуре 1 чертежей, графиком указанной зависимости и двумя прямыми,одна из которых соответствует минимальному допустимому значению эффективности функции равновесия, а вторая - максимальной степени устойчивости стабилометрической платформы. Степень устойчивости опоры может быть задана посредством изменения жесткости упругой конструкции стабилометрической платформы. Предложенный способ реализован в устройстве для стабилометрической оценки функции равновесия человека, содержащем опорную платформу, установленную на основании с помощью упругих элементов, соединенных в виде крестовины, тензодатчики, закрепленные на упругих элементах, и блок обработки сигналов тензодатчиков, причем опорная платформа с основанием соединена через сферическую опору, а с каждым из упругих элементов - кронштейном, который установлен с возможностью перемещения относительно опорной платформы и упругого элемента в направлении от закрепленного к свободному концу упругого элемента. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 - график зависимости эффективности функции равновесия от степени устойчивости опоры. На фиг. 2 - устройство для оценки функции равновесия в разрезе. На фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1. На фиг. 4 - блок обработки сигналов. На графике обозначены Е - эффективность функции равновесия С - относительная жесткость упругой конструкции Едоп - минимально допустимое значение эффективности функции равновесия- эффективность функции равновесия на -м этапе тестирования- относительная жесткость упругой конструкции на -м этапе тестирования- площадь, ограниченная зависимостью Еи прямыми ЕЕдоп и С 1. Суть предложенного способа заключается в следующем. При тестировании на каждом из этапов испытуемого устанавливают на стабилометрическую платформу в определенной позе, например вертикальной стойке. По 3 10444 1 2008.04.30 средством биологической обратной связи ему предъявляют информацию об отклонениях проекции его центра тяжести от положения равновесия в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Испытуемому дают задание удерживать состояние равновесия, руководствуясь сигналами биологической обратной связи в течение заданного времени. По истечении времени тестирования определяют эффективность Е функции равновесия как отношение суммарного времени нахождения центра тяжести в области допустимых отклонений к времени тестирования. На первом этапе тестирования устанавливают максимальную степень устойчивости опоры, например, в виде максимальной жесткости упругой конструкции стабилометрической платформы. На последующих этапах жесткость упругих элементов снижают до тех пор, пока эффективность функции равновесия не выйдет за пределы заранее заданного минимально допустимого значения эффективности Едоп функции равновесия. Затем строится график зависимости эффективности Е функции равновесия от степени устойчивости опоры (относительной жесткости С упругой конструкции) и вычисляется значение площади , ограниченной указанной зависимостью и двумя прямыми ЕЕдоп и С 1 (заштрихованная область на фиг. 1). Значение указанной площади является интегральной оценкой функции равновесия человека, включающей ее характеристику как в условиях устойчивой, так и в условиях неустойчивой опоры. Пример. На каждом из этапов тестирования испытуемый становится на стабилометрическую платформу, подключенную к компьютеру, и принимает вертикальную стойку. Перед ним на расстоянии 2 м располагается экран монитора, на котором изображена окружность, ограничивающая область допустимых отклонений центра тяжести от положения равновесия в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Испытуемому дают задание удерживать курсор в центре указанной окружности в течение 20 с. В качестве минимально допустимого значения эффективности принято Едоп 0,6. В ходе тестирования получены следующие данные 5 С 11 10,95 С 20,9 Е 20,92 С 30,8 Е 30,87 С 40,7 Е 40,62 С 50,6 Е 50,51. Площадь , ограниченная зависимостью Еи двумя прямыми Е 0,6 и С 1 равна 0,1 (в относительных единицах). По этому показателю можно судить об интегральной способности человека удерживать состояние равновесия как в условиях устойчивой, так и в условиях неустойчивой опоры. Таким образом, предлагаемый способ позволяет исследовать функцию равновесия человека как в условиях устойчивой, так и в условиях неустойчивой опоры и получить ее интегральную характеристику. Устройство для оценки функции равновесия человека содержит основание 1, на котором установлена опорная платформа 2 посредством сферической опоры 3 и упругих элементов 4 в виде крестовины, чувствительные элементы 5 в виде тензодатчиков,закрепленные на упругих элементах 4, кронштейны 6, связывающие опорную платформу 2 с упругими элементами 4, и блок 7 обработки сигналов, включающий последовательно соединенные задающее устройство 8, интерфейс 9, компьютер 10 и индикатор 11. Упругие элементы 4 могут быть выполнены в виде плоских пружин, ориентированных горизонтально, и крепятся одним концом к основанию 1, а другим свободно входят в отверстия кронштейнов 6, каждый из которых снабжен приводом 12 поступательного перемещения (не показан) относительно опорной платформы 2. Перемещая кронштейны 6 вдоль упругих элементов 4, можно регулировать их жесткость и, как следствие, степень неустойчивости платформы 2. Устройство для оценки функции равновесия работает следующим образом. Тестирование проводится в несколько этапов, на каждом из которых испытуемый становится в рекомендуемой позе на опорную платформу 2 и в течение заданного времени старается удержать равновесие, руководствуясь сигналами биологической обратной связи 4 10444 1 2008.04.30 об отклонениях проекции его центра тяжести от положения равновесия. При этом платформа 2 совершает колебательные движения относительно основания 1, которые преобразуются чувствительными элементами 5 в электрические сигналы, поступающие через интерфейс 9 в компьютер 10. На индикаторе 11 (экране монитора) отображаются перемещения опорной платформы 2 относительно своего нейтрального положения, например, в виде светящейся точки на координатной сетке, на которой может быть отмечена область допустимых отклонений. Испытуемый получает задание удерживать светящуюся точку в отмеченной области. Об эффективности удержания равновесия испытуемым можно судить по отношению суммарного времени нахождения центра тяжести в области допустимых отклонений к времени тестирования. На первом этапе тестирования кронштейны 6 находятся в своих крайних, ближайших к закрепленным концам упругих элементов 4, положениях при этом жесткость упругих элементов 4 максимальна. На каждом последующем этапе кронштейны 6 устанавливаются в положениях, более близких к свободным концам упругих элементов 4, что постепенно снижает их жесткость и соответственно степень устойчивости опоры. Так происходит до тех пор, пока эффективность функции равновесия не выйдет за пределы заранее заданного минимально допустимого значения Едоп. Затем строится график зависимости эффективности Е функции равновесия от относительной жесткости С упругой крестовины и вычисляется значение площади , ограниченной указанной зависимостью и двумя прямыми ЕЕдоп и С 1 (заштрихованная область на фиг. 1). Значение указанной площади является интегральной оценкой функции равновесия человека, включающей ее характеристику как в условиях устойчивой, так и в условиях неустойчивой опоры. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить интегральную оценку функции равновесия человека, содержащую ее характеристику как в условиях устойчивой, так и в условиях неустойчивой опоры. Источники информации 1. Патент 2165733 С 1, МПК А 61 В 5/00, 2001. 2. А.с. СССР 430842, МПК А 61 В 5/10, 1974. 3. Казаков В.Н. и др. Методика исследования колебаний общего центра тяжести человека стабилометрия // Физиологический журнал. - 1989. - Т. 35. -5. - С. 82-84. 4. Патент 2020869 С 1, МПК А 61 В 5/11, 1994. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6