автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Исследование постурографа на билатеральной платформе и разработка программно-математического обеспечения

На правах рукописи

Алешкин Денис Владимирович

Исследование постурографа на билатеральной платформе и разработка программно-математического обеспечения

Специальность 05.11.17 -«Приборы, системы и изделия медицинского назначения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2003 г.

Работа выполнена в ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН

Научный руководитель:

к.т.н., с.н.с. Матвеев Евгений Владимирович Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор Сушкова Людмила Тихоновна к.т.н. Прилуцкий Дмитрий Анатольевич

Ведущая организация:

НИИ Биомедицинской Техники Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана

-> 1 <Г &

Защита состоится « > » о-е^д!^ в ' ¥ часов на заседании

диссертационного совета Д 001.041.01 при ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН по адресу: 125422, г.Москва, ул.Тимирязевская, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО «ВНИИМП-ВИТА». Автореферат разослан « Ученый секретарь

диссертационного совета, ____,

к.т.н., с.н.с. ¿^О^*— С.В. Белов

18 ооо

• Общая характеристика работы

• Актуальность темы

Стабилографический метод исследования перемещения проекции центра тяжести тела человека на горизонтальную плоскость, впервые описанный в 1952 г. Е.Б. Бабским и коллегами, на всем протяжении его существования привлекал к себе внимание научной и практической медицины своей эффективностью, наглядностью и объективностью оценок.

Существенное развитие стабилографический метод получил с введением в обиход персональных компьютеров (ПК). ПК позволили внедрить в практику медицинского приборостроения математическое моделирование функций человеческого организма для изучения их функционирования и нарушений, визуализировать (сделать наглядной) процедуру исследований, а также, путем использования математических методов, количественно описать изучаемые функции и динамику их изменения. В настоящее время стабилографический метод активно внедряется для лечения нарушений устойчивости вертикальной позы у больных с различными заболеваниями. К числу важных достоинств метода можно отнести его неинвазивность, малое время обследования пациентов (не более нескольких минут), отсутствие требований к специальной подготовке пациентов, высокую информативность исследований. Метод позволяет оценивать как общее состояние человека, так и состояние основных физиологических систем, участвующих в процессе поддержания вертикальной позы. В то же время, успешное использование стабилографического метода осложнено наличием существенного недостатка. Анализ и обработка получаемой информации должны учитывать сложные корреляционные зависимости в проявлениях патологии различных систем организма (опорно-двигательной, вестибулярной, зрительной, проприорецептивной и др.) в отношении поддержания устойчивости вертикального положения человека.

рос. национальная библиотека

Последние достижения в области компьютерной реализации стабилографического метода нашли воплощение в новых приборах -компьютерных постурографах.

Таким образом, актуальность работы определяется необходимостью совершенствования методов и средств диагностики и лечения болезней человека в целом и патологии, связанной с нарушениями устойчивости вертикальной позы в частности. Постурографы предназначены для применения в медицине, профотборе, спорте и др. областях деятельности человека для качественной и количественной экспресс - оценки характеристик колебаний проекции центра тяжести на горизонтальную плоскость. Приборы позволяют оценить характеристики нарушений устойчивости позы человека в положении стоя, характеристики асимметрии колебаний в передне - заднем и боковых направлениях и частотные характеристики этих колебаний.

Программное обеспечение постурографов позволяет реализовать автоматизированные обследования в различных режимах (в том числе и с обратной связью), обеспечивающих диагностику нарушений, восстановление и тренировку двигательных функций.

Прибор, как правило, включает в себя тензометрическую платформу, специализированный контроллер для сопряжения с персональным ГОМ-совместимым компьютером и пакет прикладных программ.

Известны работы по использованию постурографов в оториноларингологии, офтальмологии, психиатрии, наркологии и фармакологии. В ортопедии постурограф используют для выявления наличия асимметрий опорно-двигательного аппарата, аномалий суставов и позвоночника. Травматологическая клиника с помощью постурографии исследует функциональное состояние поврежденных нижних конечностей и/или позвоночника. В неврологии спектр применения постурографических исследований охватывает такие области как парезы, параличи, гиперкинезы, нарушения чувствительности различного рода, инсульты и их последствия, миодистрофии, различные дегенеративно-дистрофические заболевания

центральной и периферической нервной системы, болезнь Паркинсона, детский церебральный паралич и др.

Компьютеризация стабилографии позволила осуществить разработку новых реабилитационных технологий, в основе которых лежит метод произвольного управления положением центра масс (ЦМ) с использованием обратной связи (так называемое биоуправление по стабилограмме). Метод биоуправления по стабилограмме (или баланс-тренинг) используют для тренировки статической и динамической устойчивости. Динамическая устойчивость предполагает формирование навыка сохранения равновесия в критических (моделируемых) положениях, когда ЦМ вынужденно смещается самим пациентом по направлению к границе площади опоры и обратно в центр, что уменьшает устойчивость человека. Известно также позитивное воздействие метода на асимметрию вертикальной позы больных, скорость ходьбы, способность к бытовому самообслуживанию.

Развитие восстановительной медицины требует постоянного совершенствования её материальной базы, в т.ч. стабилометрических средств. Стабилографические исследования на моноплатформах не позволяют в полной мере изучить особенности поддержания вертикальной позы. Так, например, у больных с гемипарезами не удаётся диагностировать функциональные отличия пораженной и непораженной ног. Кроме того, моноплатформы ограничивают возможности использования функциональных проб, предполагающих различное положение стоп.

Одновременно следует отметить, что используемые обычно в качестве показателей позной устойчивости длина траектории перемещения проекции ЦМ (общая длина движения ЦМ), а также площадь, ограниченная кривой перемещения проекции ЦМ, по мнению врачей достаточны лишь для анализа вертикальной позы у здоровых людей, но не всегда отражают все особенности нарушения позной регуляции у больных с двигательными нарушениями.

Разъединение стабилометрической платформы на две независимые платформы позволяет исследовать степень устойчивости вертикальной позы

человека при различных положениях нижних конечностей. Увеличение базы опоры в разъединенных платформах расширяет набор корректно вычисляемых показателей и аппаратно обеспечивает технологию исследования переходных процессов (проба с переносом веса тела). Возникает актуальная необходимость создания программно-математического обеспечения для компьютерных постурографов на базе таких платформ, учитывающего богатый опыт программирования для моноплатформ и, одновременно, отражающего новые возможности, открываемые разъединенными платформами (произвольная установка опорных конечностей пациента, исследование колебаний ЦМ каждой опорной конечности в сагиттальных плоскостях и т. д.). Становится актуальной задача адаптации известных и разработка новых показателей устойчивости для использования в практике исследований, лечебных и др. мероприятий с разъединенной билатеральной платформой. Для повышения качества анализа результатов проведенного обследований появилась необходимость создания новых видов визуализаций результатов.

• Цель работы

Целью работы является исследование и разработка программно-математического обеспечения компьютерного постурографа на базе разъединенной билатеральной стабилометрической платформы для повышения эффективности стабилографических методов оценки степени устойчивости вертикальной позы человека.

• Основные задачи исследования

1. Проведение анализа методов и алгоритмов оценки устойчивости вертикальной позы человека, применяемых в современной статической постурографии.

2. Выявление основных недостатков технических характеристик современных компьютерных постурографов с позиций требований, предъявляемых медициной.

3. Разработка математических моделей, позволяющих проводить аналитические исследования принципов работы разъединенных стабилометрических платформ.

4. Исследование и разработка новых показателей устойчивости вертикальной позы человека.

5. Исследование и разработка визуальных представлений результатов проведенных обследований, облегчающих процесс постановки диагноза.

6. Исследование и разработка алгоритмов реабилитационных компьютерных игр (игровых программ) на базе разъединенных стабилометрических платформ.

7. Анализ клинической эффективности реабилитационных компьютерных игр на базе разъединенных стабилометрических платформ.

• Научная новизна

1. Разработаны математическая модель и программное обеспечение компьютерного постурографа на базе разъединенной билатеральной платформы.

2. Разработана новая методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям, отличающаяся использованием новых показателей устойчивости при применении разъединенной платформы - показатель весораспределения, показатель угла асимметрии (поворота) позы, показатель времени запаздывания реакции человека.

3. Предложены и реализованы формы визуализации результатов, облегчающие процесс проведения диагностики нарушений устойчивости вертикальной позы.

4. Совместно со специалистами НИИ неврологии РАМН, разработана новая методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями при помощи реабилитационных компьютерных игр (игровых программ) на базе разъединенной стабилометрической платформы (метод биоуправления по стабилограмме).

• Практическая значимость и внедрение результатов работы

Создано программно-математическом обеспечение комплекса компьютерного для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы - постурографа «Стабилотест» (далее просто - постурограф «Стабилотест»), разработанного в отделе методов психофизиологических исследований ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" РАМН.

Предложенные и разработанные алгоритмы и программы обеспечивают функционирование постурографа «Стабилотест» в двух направлениях: научно -исследовательском и прикладном. Научно-исследовательский вариант предполагает исследование здоровых людей в различных состояниях (как физиологических, так и психоэмоциональных), а также пациентов с органическими или функциональными нарушениями различных органов или систем организма. Прикладной вариант может использоваться как для диагностики различных функциональных нарушений, так и для адаптации человека к своим функциональным нарушениям.

Технология тренировки устойчивости, осуществляемая с помощью разработанных алгоритмов и программ, с успехом может использоваться как в клинических, так и во внеклинических условиях. Указанная технология позволяет увеличить клиническую эффективность используемого в современной неврологии комплекса двигательной реабилитации. Клинически доказано, что трех - четырехнедельный курс реабилитационных компьютерных игр значительно улучшает статическую и динамическую устойчивость, позную асимметрию, степень тяжести двигательных и сенсорных

нарушений больных с гемипарезом, что дает возможность увеличить скорость и улучшить навык ходьбы, избавиться от дополнительных средств опоры, уменьшить риск падений и уровень функциональной зависимости, и, тем самым, повысить степень социальной активности данной группы больных.

Набор вычисляемых показателей может быть использован для оценки степени устойчивости вертикальной позы человека. Использование разъединенной платформы позволяет оценить степень функциональных нарушений организма пациента отдельно для каждой опорной конечности.

Корреляционный анализ выявил значимую зависимость предложенных показателей от степени пареза у больных с постинсультными гемипарезами, что свидетельствует об их клинической информативности. Комиссией по физиологическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения РФ одобрен к серийному производству и применению в медицинской практике комплекс компьютерный для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы - постурограф «Стабилотест», разработанный ЗАО «ВНИИМП-ВИТА».

Методика определения мгновенных координат ЦМ каждой опорной конечности и результирующего центра масс при помощи 4-х датчиковой разъединенной стабилометрической платформы защищена патентом РФ на изобретение № 2195171 «Устройство для исследования распределения центра тяжести человека» выданным 27.12.2002 г. Федеральным Институтом Промышленной Собственности РФ (приоритет от 29.11.2000 г.).

В настоящее время описываемые в настоящей работе алгоритмы и программы разработанного программно-математического обеспечения в составе указанного прибора внедрены и используются в нескольких специализированных медицинских учреждениях. Среди них:

• Физиотерапевтическое отделение НИИ неврологии РАМН

• Кафедра неврологии и нейрохирургии лечебного факультета РГМУ

• Отделение психоневрологии НИИ Педиатрии НЦЗД РАМН

• Научно-терапевтический центр профилактики и лечения психоневрологической инвалидности (г. Москва)

• Положения, выносимые на защиту

1. Программно-математическое обеспечение медицинского компьютерного постурографа «Стабилотест».

2. Методика диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями в части математической модели 4-х датчиковой разъединенной платформы.

3. Методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям в части новых показателей устойчивости - показателя весораспределения для разъединенных платформ, показателя угла асимметрии (поворота) позы, показателя времени запаздывания реакции человека.

4. Методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями (метод биоуправления по стабилограмме) в части новых алгоритмов реабилитационных компьютерных игр для разъединенной билатеральной платформы.

• Апробация работы

Материалы диссертационной работы обсуждались на следующих научных конференциях:

1. Международная конференция по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-96», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва, 1996 г.

2. Межвузовская конференция «Биомедицинская электроника», МГИЭТ ТУ, г. Москва, 1996 г.

3. Международная конференция по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва, 1998 г.

4. Научно-практическая конференция "Национальная идея - здоровье народа", Всероссийский НИИ физкультуры и спорта, г.Орел, 1998 г.

5. Научно-практическая конференция «Проблемы инструментальной оценки состояния и нарушений высших психических функций у детей и подростков с помощью компьютерных тестовых систем», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва, 1999г.

6. 5-ая Всероссийская конференция по биомеханике «Биомеханика-2000», Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород, 2000 г.

7. Российская научно-техническая конференция «Медико-технические технологии на страже здоровья Медтех-2000», МГТУ им. Н.Э. Баумана, г.Геленджик, 2000 г.

8. Международная конференция по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-2000», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва, 2000 г.

• Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 печатпых работ, в том числе 1 патент РФ на изобретение.

• Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 3 основных разделов, списка литературы, содержащего 114 наименований, приложений. Общий объем диссертации составляет 154 е., в том числе 26 рисунков и 7 таблиц.

• Содержание работы

Во введении отражены актуальность, цель работы, практическая и научная значимость, научная новизна работы, положения, выносимые на защиту, апробация полученных результатов, публикации.

В первом разделе дается анализ основных медико-технических методов исследований применяемых в современной стабилометрии. Дан сравнительный анализ различных моделей отечественных и импортных постурографов, выпускаемых в настоящее время. Приведена классификация известных постурографов по назначению. Предложена классификация стабилометрических платформ по реализации и методам обследования.

В результате проведенного анализа, выявлены основные технические характеристики средне-условного современного постурографического комплекса. Проведен анализ соответствия характеристик средне-условного постурографического комплекса требованиям, предъявляемьм медициной.

Проведенный анализ состояния медико-технических характеристик современных компьютерных постурографов и характеристик средне-условного постурографического комплекса, позволил выявить их основные недостатки с позиций требований, предъявляемых медициной. Это позволило сформулировать основные направления для проведения исследований, направленных на повышение клинической эффективности стабилографических методов оценки степени устойчивости вертикальной позы человека:

1. Исследование и разработка математической модели 4-х датчиковой разъединенной билатеральной стабилометрической платформы.

2. Разработка программно-математического обеспечения компьютерного постурографа на основе 4-х датчиковой разъединенной стабилометрической платформы.

3. Исследование и разработка визуальных представлений результатов проведенных обследований, облегчающих процесс постановки диагноза.

4. Разработка новых стабилографических показателей устойчивости для разъединенной платформы.

5. Разработка новых алгоритмов реабилитационных компьютерных игр на базе разъединенной стабилометрической платформы.

6. Анализ эффективности использования разработанных реабилитационных компьютерных игр на базе разъединенной стабилометрической платформы.

Второй раздел работы посвящен описанию разработанного программно -математического обеспечения компьютерного постурографа на базе разъединенной стабилометрической платформы.

В целях обеспечения работы компьютерного постурографа на базе разъединенной стабилометрической платформы, а также в целях проведения указанных выше исследований, предложена и разработана математическая модель 4-х датчиковой билатеральной платформы (Рис. 1).

Рис.1. Графическое изображение модели 4- датчиковой разъединенной билатеральной платформы.

Каждая из опорных площадок моделируемой билатеральной платформы рассматриваться как бесконечно тонкая, невесомая и негибкая пластина, жестко закрепленная в местах крепления измерительных датчиков (точки 1 и

2), симметрично расположенных относительно геометрического центра системы - т.О (Рис. 2).

Основные ограничения: в модели пренебрегается колебаниями платформ вокруг своих продольных осей, считая влияние таких колебаний незначительным, а также пренебрегается собственной резонансной частотой колебаний моделируемой тензометрической платформы, считая величину этой частоты значительно больше средней частоты колебаний ЦМ опорных конечностей пациента.

Рис.2. Опорная площадка моделируемой билатеральной платформы (вид А-А см. Рис.1)

Используются следующие исходные данные и обозначения: 1 Параметры установки платформ:

• D_pl - половина расстояния между те изометрическими датчиками, М;

• X m, Yjm -относительные смещения менаду центрами платформ,

М;

• А_м (угол а см. Рис.1)- угол поворота оси 2-ой платформы относительно 1-ой, [град.];

• Начало координат находится в центре левой платформы, за положительное направление X фронтальной плоскости принимается

направление слева - направо, за положительное направление У сагиттальной плоскости направление назад-вперед (см. Рис.1);

• Силы давления на тензометрические датчики - ¥2, РЗ, Р4, [н]; 2. Вычисляемые величины (см. Рис.1):

• Координаты проекции ЦМ левой опорной конечности пациента на опорную плоскость : т.Б (х1,у1) [м,м];

• Координаты проекции ЦМ правой опорной конечности пациента на опорную плоскость : т.А (х2,у2) [м,м];

• Координаты проекции ОЦМ опорных конечности пациента на опорную плоскость : т.Е (х12,у12) [м,м];

Ниже приведены основные формулы модели : Х\ = 0

П = -0_р1*А

Х2=Х _т-0_р1*В*$т{А_т) Г2 = -У _т_0_р1*В*соа(А_т)

Х12 = Х\ + 1* (~С-) * со^) 1 + С У

Л2 = П-Ь *ят(Я)

1 + С

,ГДе

(Л + F2)' (^3 + ^4)' (^3 + ^4)

£ = ,¡(¥2 - Г1)2 + (Х2 - XI)2 , (Г2-П) \X2-Xl)

Проведенный анализ погрешности вычислений, проводимых с помощью уравнений предложенной математической модели показал, что максимальная относительная погрешность вычисления координат ОЦМ определяемая по формулам (1) составляет не более 1%, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к точности измерения координат положений ОЦМ для диагностических постурографических комплексов.

Также, во втором разделе работы приводиться разработанная с участием автора, классификация стабилографических показателей:

• Показатели статического смещения

• Показатели регуляции (устойчивости) колебания ОЦМ

о Амплитудные показатели о Временные (частотные) показатели

• Показатели асимметрии

• Комплексные показатели

• Показатели регуляции при слежении и удержании заданной позы

На основе предложенной классификации, во П разделе работы рассматриваются основные показатели устойчивости из разработанного программно-математического обеспечения постурографа «Стабилотест»: о Средняя скорость движения проекции ОЦМ на опорную плоскость (здесь и далее А/ -интервал дискретизации в массивах X и У - так называемые стабилограммы, имеющих длину Ы-точек)

ЛГ-1

Ух = —-Х.\ [мм/с] Уу = —;—* УЬ'.,-У.1 [мм/с],

'+1 »1 1 J ' '+1 'I1

Г-^^кп-Х.У+^-Г.У [мм/С]

о Асимметрия фронтальной и сагиттальной составляющих скорости ОЦМ

о Средний радиус смещения ОЦМ относительно его математического ожидания

= ■т[ИИ]. [мм],

л и л> и

+ [мм]

" 1=1

о Асимметрия фронтальной и сагиттальной составляющих среднего радиуса смещения ОЦМ относительно математического ожидания

о Средний полупериод колебаний ОЦМ во фронтальном и сагиттальном направлениях

*о-*> =^*(7(1-2)+7(2-з)+7(з-4)) [с] - (2.3.6.) -средний полупериод колебаний

ОЦМ по оси X (оси У) на временном участке 1-4 (Рис.3), представляет собой среднее время между переходами фронтальной (сагиттальной) составляющей ОЦМ через нулевые точки:

Рис.3. Вычисление среднего полупериода по стабилограмме о Коэффициент ранговой корреляции Спирмэна между сагиттальными колебаниями ЦМ каждой опорной конечности

£А2

_

и(и2-1)

[ ] ,где Б -массив разности ранговых сумм

о Весораспределение между опорными конечностями

и

о Коэффициент асимметрии разброса между колебаниями ЦМ каждой опорной конечности

ЕД

N

(К-1)

[мм2],

N

(ЛГ-1)

о Среднее смещение ЦМ каждой опорной конечности относительно фронтальной плоскости

Л>

М ,=1 ™ 1=1

АГ,=Г0-7, [мм], ДГг = У0 - Уг [мм] о Угол асимметрии (поворота) позы

N

[град]

о Среднеквадратическое отклонение ОЦМ во фронтальном и сагиттальном направлениях

о Средний модуль угла вектора поворота движения относительно произвольной точки опорной плоскости:

Регистрация и вычисление описанных выше показателей вместе со сравнением их с соответствующей возрастно-половой нормой используется для мониторинга и диагностики функционального состояния пациента.

Также во II разделе работы освещаются разработанные автором различные виды визуализации результатов обследований. Анализ большого объема информации наиболее эффективен, когда отобранная информация представлена в компактном и удобном для обработки виде. При сравнении нескольких временных рядов, представленных в табличном виде, возникают определенные трудности. При большой размерности таблицы не помещаются на экране и для сравнения данных, расположенных в начале и конце таблицы приходится прокручивать таблицу, что создает исследователю неудобства в работе и отнимает время. Кроме того, часто возникает необходимость в представлении не одного, а нескольких числовых рядов для сравнительного

о Общее среднеквадратическое отклонение

анализа или определения дополнительных характеристик. Для решения перечисленных задач в современных компьютерных приборах используется визуализация информации в виде графического представления числовых данных, что облегчает их дальнейший анализ. Ниже приведены примеры визуализаций из разработанного программно-математического обеспечения постурографа «Стабилотест»:

а)

б)

Рис. 4. Стабилоанимматор. Билатеральная платформа. Изображение общего ЦМ и ЦМ опорных конечностей, (а - больной с правосторонним гемипарезом, б - практически здоровый человек).

Срмяим »мшит

Я -24,33 Н ш-\ТЯ\

Сраонм скорость

Рис.5. Векторограммы (16 секторов). Больной с правосторонним гемипарезом.

Рис. 7. Проекция двумерной гистограммы распределения ОЦМ на опорную плоскость. Квадрат масштабной сетки на изображении имеет длину стороны в 1 сантиметр.

Рис. 8. Гистограммы распределения сагиттальных колебаний ЦМ каждой опорной конечности (а-больной с правостороним гемипарезом , б-практически здоровый человек). Белыми ромбиками отмечены центры платформ.

Особенностью приведенных выше визуальных представлений данных является создание на экране такого графического образа результатов проведенного обследования, при котором наличие или отсутствие определенных первичных признаков позволяет врачу-исследователю, не проводя никаких дополнительных вычислений, качественно оценить особенности нарушения вертикальной позы пациента. Сделав предварительное заключение на основе наличия или отсутствия первичных признаков, врач, в дальнейшем проводит количественную оценку замеченных нарушений и подтверждает, или опровергает, свой предварительный диагноз. По мнению врачей, такая последовательность действий приводит к существенной экономии времени.

Также, во втором разделе диссертации освещаются предложенные реабилитационные алгоритмы для неврологических больных на базе разъединенной платформы. Как правило, в режимах тренинга перед испытуемым ставится задача совместить изображение проекции своего ОЦМ с положением виртуальной мишени на экране монитора. Перемещая заданным образом и с заданной скоростью изображение мишени, добиваются осуществления тренировки устойчивости пациента. Для усиления лечебного эффекта, предложено использовать динамическую мишень, способную двигаться неравномерно, в заданных секторах опорной плоскости, только со стороны «больной» или только со стороны «здоровой» опорной конечностей, «ждать» или специально «убегать» от изображения ОЦМ пациента и т.д. Ниже показаны траектории движения ОЦМ пациента и виртуальной мишени в разработанных реабилитационных алгоритмах (компьютерных играх) для неврологических больных на билатеральной платформе.

Рис. 9. Моделирование траекторий движения проекции ОЦМ (сплошная линия) и виртуальной мишени (пунктирная линия) при выполнении игрового задания «преследование» (переход позиции ОЦМ из точки 1 в точку 2 вызывает смещение позиции виртуальной мишени из точки 1 в точку 2 и т.д

Рис.10. Моделирование траектории движения проекции ОЦМ и виртуального преследователя при выполнении игрового задания «убегание» (перемещение проекции ОЦМ из точки 1 в точку 2 вызывает перемещение позиции виртуального преследователя из точки 1 в точку 2 и т.д .

В третьем разделе работы освещаются разработанные на основе полученных в работе результатов (математическая модель билатеральной платформы, новые показатели устойчивости, новые реабилитационные алгоритмы) методики диагностики, лечения и реабилитации больных с

двигательными нарушениями с помощью разъединенной билатеральной стабилометрической платформы:

• Методика диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями на основе разъединенной билатеральной стабилометрической платформы в части математической модели 4-х датчиковой разъединенной билатеральной платформы. Методика предназначена для диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями (болезнь Паркинсона, постинсультный гемипарез, нарушения опорно-двигательного аппарата, детский церебральный паралич, нарушения вестибулярного аппарата, мозжечковая дисфункция и др.) путем регистрации колебаний проекции центра тяжести человека, находящегося на разъединенной билатеральной стабилометрической платформе, оценке причин возникновения нарушений и разработке лечебных рекомендаций.

• Методика определения степени устойчивости вертикальной позы в части новых показателей устойчивости - показатель весораспределения для разъединенных платформ, показатель угла асимметрии (поворота) позы, показатель времени запаздывания реакции человека при обследовании с биологической обратной связью (БОС). Методика предназначена для диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушения за счет количественного анализа основных показателей устойчивости вертикальной позы человека, являющихся характеристиками перемещения ОЦМ в прямоугольных или полярных координатах.

• Методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями при помощи реабилитационных компьютерных игр на базе стабилометрической платформы (метод биоуправления по стабилограмме). Методика разработана в соавторстве со специалистами НИИ неврологии РАМН. Автором работы в данной

методике предложены новые алгоритмы реабилитационных компьютерных игр. Медицинской практикой установлено, что обучение произвольному контролю вертикальной позы (с использованием биологической зрительной обратной связи) является одним из перспективных методов реабилитации нарушений после детского церебрального паралича, постинсультных гемипарезов и других нарушений двигательных функций.

Кроме того, в третьем разделе работы описано устройство медицинского компьютерного посутрографа «Стабилотест». Прибор предназначен для диагностики, лечения и реабилитации болезней, связанных с нарушениями устойчивости вертикальной позы человека путем регистрации и исследования распределения центра тяжести человека.

• Основные результаты работы

1. Выполнен сравнительный анализ современных постурографических комплексов, их клинических применений и показателей устойчивости, вычисляемых в статической стабилометрии.

2. Предложена и разработана математическая модель 4-х датчиковой разъединенной билатеральной стабилометрической платформы.

3. Разработана новая методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям, отличающаяся использованием новых показателей устойчивости для разъединенной платформы - показатель весораспределения, показатель угла асимметрии (поворота) позы, показатель времени запаздывания реакции человека.

4. Разработано программно-математического обеспечение медицинского компьютерного постурографа «Стабилотест».

5. Предложены и реализованы формы визуализации результатов, облегчающие процесс проведения диагностики нарушений устойчивости вертикальной позы.

Совместно со специалистами НИИ неврологии РАМН разработана новая методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями при помощи реабилитационных компьютерных игр (игровых программ) на базе разъединенной стабилометрической платформы (метод биоуправления по стабилограмме).

Проведены клинические исследования разработанного программно-математического обеспечения постурографа «Стабилотест» и методик.

Комиссией по физиологическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения РФ одобрено к серийному производству и применению в медицинской практике комплекс компьютерный для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы -постурограф «Стабилотест» разработанный ЗАО «ВНИИМП-ВИТА».

Описана методика определения мгновенных координат ЦМ каждой опорной конечности и результирующего центра масс при помощи 4-х датчиковой разъединенной стабилометрической платформы защищенная патентом РФ на изобретение № 2195171 «Устройство для исследования распределения центра тяжести человека», выданным 27.12.2002 г. Федеральным Институтом Промышленной Собственности РФ .

В настоящее время указанный прибор внедрен и используется в нескольких медицинских учреждениях. Среди них: Физиотерапевтическое отделение НИИ неврологии РАМН Кафедра неврологии и нейрохирургии лечебного факультета РГМУ Отделение психоневрологии НИИ Педиатрии НЦЗД РАМН Научно-терапевтический центр профилактики и лечения психоневрологической инвалидности г. Москва

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, A.A. Васильев, М.А. Клюев, В.Н. Башкуров, Д.В.Алешкин. Психофизиологические терминалы для персональных компьютеров // Тезисы докладов межд. конференции по медицинскому приборостроению «Биомедприбор-96», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -1996. -С.71-72.

2. Е.В.Матвеев, Д.С.Надеждин, Д.В. Алешкин. Особенности проектирования программных средств для психофизиологических приборов и комплексов // Тезисы докладов межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-96», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -1996. -С.72-73.

3. Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, A.A. Васильев, Д.В Алешкин, И.В.Гальетов, М.А. Клюев. Медико - технические технологии для психофизиологических обследований // Тезисы докладов межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -1998. -С.112-113.

4. Е.В. Матвеев, Д.В. Алешкин. Функциональные возможности программно-апнартного комплекса слежения за состоянием здоровья «Монитор» // Тезисы докладов межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА».-1998. -С.13-16.

5. Е.В, Матвеев, Г.А.Зайцева, Д.В. Алешкин, А.А.Васильев. Медико-техническое обеспечение новых компьютерных технологий контроля физического развития и состояния здоровья школьников и студентов //Тезисы докладов научно-практической конференции "Национальная идея - здоровье народа ", г.Орел. -1998. -С.40-41.

6. Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, A.A. Васильев, Д.В Алешкин, И.В.Гальетов. Приборы и комплексы для психофизиологических исследований высших психических функции детей и подростков // Труды научно-практической конференции «Проблемы инструментальной

оценки состояния и нарушений высших психических функций у детей и подростков с помощью компьютерных тестовых систем», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -1999. -С.74-75.

7. К.И. Устинова, Ю.А. Лукьянова, Л.А. Черникова, Е.В. Матвеев, Д.В.Аленпсин, A.A. Васильев Биоуправления по стабилограмме как метод тренировки устойчивости вертикальной позы у больных с неврологическим дефицитом // Труды научно-практической конференции «Проблемы инструментальной оценки состояния и нарушений высших психических функций у детей и подростков с помощью компьютерных тестовых систем», М.,ЗАО «ВНИИМП-ВИТА». -1999. -С.138-140.

8. К.И. Устинова, Ю.А. Лукьянова, Л.А. Черникова, Е.В. Матвеев, Д.В. Алешкин, A.A. Васильев. Применение билатеральной стабилографической платформы при диагностике и восстановлении двигательных нарушений в клинике нервных болезней // Медицинская техника. -2000. -№6. -С.35-40.

9. Е.В. Матвеев, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Компьютерный стабилометрический диагностический и реабилитационный комплекс «Стабилотест» // Медицинская техника. -2000. -№6. -С.47-51.

10.Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Инструментальные средства оценки развития и реабилитации двигательных функций // Тезисы докладов 5-ой Всероссийской конференции по биомеханике «Биомеханика-2000», г.Нижний Новгород. -2000. -С. 103.

11.Е.В. Матвеев, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Медико-технические технологии для психофизиологических обследований // Труды межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-2000», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -2000. -С.42-43.

12. Е.В. Матвеев, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Компьютерный стабилометрический диагностический и реабилитационный комплекс

«Стабилотест» // Тезисы докладов межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-2000», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -2000. -С.43-46.

13. К.И. Устинова, Л.А.Черникова, М.Е. Иоффе, Е.В. Матвеев, Д.В.Алешкин, A.A. Васильев. Стабилометрическая оценка вертикальной позы больных с постинсультными гемипарезами // Труды межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-2000», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, -2000. -С.56-57.

14.Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Приборы и комплексы для диагностики и реабилитации нарушений функции движения // Тезисы докладов Российской научно-технической конференции «Медико-технические технологии на страже здоровья», г.Геленджик. -2000. -С.20.

15. В.А. Викторов, Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин, И.В.Гальетов Приборы и комплексы для психофизиологических исследований. Исследования, разработка, применение, М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -2002. -228с.

16. Патент РФ на изобретение № 2195171 (РФ) Устройство для исследования распределения центра тяжести человека / Е.В. Матвеев, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Опубликован в бюллетене «Изобретения. Полезные модели». -2002. -№36.

Принято к исполнению 16/10/003 Исполнено 17/10/2003

Заказ № 396 Тираж: 100 экз.

ООО «НАКРА ПРИНТ» ИНН 7727185283 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)318-40-68 www.autoreferat.ru

] gooo #18 00в'

/Л

Список сокращений

Введение

Научная новизна

Практическая значимость

Положения, выносимые на защиту

Апробация работы

1. Раздел 1. Анализ современного состояния компьютерной постурографии

1.1. Физиологические основы регуляции вертикальной позы человека

1.1.1. Двигательная система

1.1.2. Регуляция длины мышц

1.1.3. Регуляция напряжения мышц

1.1.4. Двигательные программы спинного мозга

1.1.5. Регуляция позы

1.1.6. Статокинетические рефлексы

1.1.7. Двигательная кора

1.1.8. Кортикоспинальный путь

1.1.9. Мозжечок

1.1.10. Базальные ганглии

1.2. Классификация компьютерных постурографов

1.3. Типовая структурная схема постурографического комплекса

1.4. Статистические методы обработки стабилограмм

1.5. Основные медико-технические методы исследования устойчивости позы человека

1.6. Сравнительный анализ современных компьютерных постурографов

1.7. Анализ соответствия технических характеристик средне-условного постурографического комплекса требованиям, предъявляемым медициной

1.7.1. Диагностические требования

1.7.2. Исследовательские требования

1.7.3. Реабилитационные требования

1.8. Основные недостатки современных постурографов

1.9. Выводы

1.10. Задачи исследования

2. Раздел 2. Разработка алгоритмов программно математического обеспечения стабилографических методов оценки устойчивости вертикальной позы человека

2.1. Билатеральная стабилометрическая платформа

2.2. Математическая модель 4-х датчиковой билатеральной платформы

2.2.1. Основные положения и допущения модели

2.2.2. Основные уравнения модели

2.2.3. Анализ погрешности проводимых вычислений

2.3. Показатели устойчивости

2.3.1. Классификация показателей устойчивости

2.3.2. Основные показатели, вычисляемые программно-математическим обеспечением компьютерного постурографа « Ста б ил оте с т»

2.4. Визуализация результатов обследования

2.4.1. Стабилоанимматор

2.4.2. Графики смещения ОЦМ и ЦМ опорных конечностей

2.4.3. Векторограммы

2.4.4. Исследование углов поворота движения ОЦМ. Показатель времени запаздывания

2.4.5. Проекция двумерной гистограммы распределения

ОЦМ на опорную плоскость

2.4.6. Гистограммы распределения сагиттальных колебаний ЦМ каждой опорной конечности

2.5. Реабилитационные алгоритмы

2.5.1. Реализация алгоритма уклонения виртуальной мишени от проекции ОЦМ в реабилитационных программах

2.5.2. Реализация алгоритма преследования виртуальной мишенью проекции ОЦМ в реабилитационных программах

2.6. Требования, предъявляемые к языку программного обеспечения компьютерных постурографов

2.7. Выводы 94 3. Раздел 3. Разработанные методики

3.1. Методика диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями на основе билатеральной платформы

3.1.1. Назначение

3.1.2. Исходные данные, основные положения

3.1.3. Алгоритм, формулы

3.1.3.1. Основные уравнения модели

3.1.3.2. Анализ погрешности вычислений

3.1.4. Порядок проведения работ, измерений

3.1.5. Пример использования

3.1.6. Выводы

3.2. Методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям

3.2.1. Назначение

3.2.2. Исходные данные, основные положения

3.2.3. Алгоритм, формулы

3.2.3.1. Показатель весораспределения

3.2.3.2. Угол поворота (асимметрии) позы

3.2.3.3. Время запаздывания реакции

3.2.4. Порядок проведения работ, вычислений

3.2.5. Клиническое исследование предложенных показателей

3.2.5.1. Материал и методы исследования

3.2.5.2. Результаты исследования

3.2.6. Выводы

3.3. Методика реабилитации больных при помощи игр

3.3.1. Назначение

3.3.1.1. Показания к применению методики

3.3.1.2. Противопоказания к применению

3.3.2. Исходные данные, основные положения

3.3.2.1. Подготовительные средства

3.3.2.2. Основные средства

3.3.3. Алгоритм, формулы

3.3.3.1. Игра «Преследование»

3.3.3.2. Игра «Уклонение»

3.3.4. Пример использования

3.3.5. Выводы

3.4. Постурограф «Стабилотест»

3.4.1. Назначение

3.4.2. Алгоритм, формулы

3.4.3. Порядок работы

3.4.4. Выводы 137 Заключение 139 Основные результаты работы 140 Список литературы 143 Приложения

Список сокращений

АЦП - Аналогово-цифровой преобразователь

БПФ - Быстрое преобразование Фурье

БОС- Биологическая обратная связь

ГЦ- Геометрический центр системы ип- Исходное положение мо - Математическое ожидание одц- Общая длина движения ос- Операционная система оцт- Общий центр тяжести оцм- Общий центр масс пк- Персональный компьютер

РАМН- Российская Академия Медицинских Наук ско- Среднеквадратическое отклонение цмл- Центр масс левой опорной конечности пациента цмп- Центр масс правой опорной конечности пациента цд- Центр давления цм- Центр масс цнс- Центральная нервная система цмоп- Центры масс опорных конечностей пациента

Стабилографический метод исследования перемещения проекции центра тяжести тела человека на горизонтальную плоскость, впервые описанный в 1952 г. Е.Б. Бабским и коллегами [54], на всем протяжении его существования привлекал к себе внимание научной и практической медицины своей эффективностью, наглядностью и объективностью оценок.

Естественное развитие стабилографический метод получил с введением в обиход персональных компьютеров (ПК). ПК позволили внедрить в практику медицинского приборостроения математическое моделирование функций человеческого организма для изучения их функционирования и нарушений, визуализировать (сделать наглядной) процедуру исследований, а также, путем использования математических методов, количественно описать изучаемые функции и их динамику изменения [33,34,35,36,37,38,49,50,62,63,97]. В настоящее время стабилографический метод активно внедряется для лечения нарушений устойчивости вертикальной позы у больных с различными заболеваниями [3,4,5,13,16,17,19,20,42,103,109,110]. К числу важных достоинств метода можно отнести его неинвазивность, сравнительную простоту конструкций приборов его осуществляющих, малое время обследования пациентов (не более нескольких минут), отсутствие требований к специальной подготовке пациентов, высокую информативность исследований. Метод позволяет оценивать как общее состояние человека, так и состояние основных физиологических систем, участвующих в процессе поддержания вертикальной позы. В тоже время, успешное использование стабилографического метода осложнено наличием существенного недостатка. Анализ и обработка получаемой информации должны учитывать сложные корреляционные зависимости в проявлениях патологии различных систем организма (опорно-двигательной, вестибулярной, зрительной, проприорецептивной и др.) в отношении поддержания устойчивости вертикального положения человека [1,6,7,9,12,18,27,28,32].

Последние достижения в области компьютерной реализации стабилографического метода нашли воплощение в новых приборах -компьютерных постурографах.

Таким образом, актуальность работы определяется необходимостью совершенствования методов и средств диагностики и лечения болезней человека в целом и патологии, связанной с нарушениями устойчивости вертикальной позы в частности. Постурографы предназначены для применения в медицине, профотборе, спорте и др. областях деятельности человека для качественной и количественной экспресс - оценки характеристик колебаний проекции центра тяжести на горизонтальную плоскость. Приборы позволяют оценить характеристики нарушений устойчивости позы человека в положении стоя, характеристики асимметрии колебаний в передне - заднем и боковых направлениях и частотные характеристики этих колебаний.

Программное обеспечение постурографов позволяет реализовать автоматизированные обследования в различных режимах (в том числе и с обратной связью), обеспечивающих функциональную диагностику нарушений, восстановление и тренировку двигательных функций.

Прибор, как правило, включает в себя тензометрическую платформу, специализированный контроллер для сопряжения с персональным 1ВМ-совместимым компьютером и пакет прикладных программ.

Известны работы по использованию постурографов в оториноларингологии, офтальмологии, психиатрии, наркологии, фармакологии и даже в анестезиологии [93]. В ортопедии постурограф используют для выявления наличия асимметрий опорно-двигательного аппарата, аномалий суставов и позвоночника [26,42,93].Травматологическая клиника с помощью постурографии исследует функциональное состояние поврежденных нижних конечностей и/или позвоночника[21,29,39,93]. В неврологии спектр применения постурографических исследований охватывает такие области как парезы, параличи, гиперкинезы, нарушения чувствительности различного рода, инсульты и их последствия, миодистрофии, различные дегенеративно-дистрофические заболевания центральной и периферической нервной системы, болезнь Паркинсона, детский церебральный паралич и др. [75,77,80,81,82,83,84,85,88,93,95,103,104,111,114]. В реабилитации, постурографы используют не только как контрольно-диагностическое средство, но и непосредственно как реабилитационный прибор. Использование методов реабилитации у больных с расстройством равновесия позволяет проводить эффективное восстановительное лечение [40,45,93,109,110].

В оториноларингологии постурограф используют для исследования функций вестибулярного аппарата [13,48]. Данные, получаемые при исследовании вестибулярного аппарата в статической и динамической постурографии не всегда согласуются с клиническими данными. Несогласованость этих данных с данными других методов исследования показывает, что, получаемая посредством постурографии, информация не дублируется и представляет собой совершенно иной пласт знаний [13,44,48,93].

Клинические возможности использования постурографии в офтальмологии для оценки коррекции зрения, в психиатрии для оценки двигательных характеристик различных эмоционально психических сфер, а в анестезиологии, как средство контроля над анестезией, еще предстоит исследовать.

Компьютеризация стабилографии позволила осуществить разработку новых реабилитационных технологий, в основе которых лежит метод произвольного управления положением ЦМ с использованием обратной связи (так называемое биоуправление по стабилограмме). Метод биоуправления по стабилограмме (или баланс-тренинг) используют для тренировки статической и динамической устойчивости [17,25,41,46,47,110]. Динамическая устойчивость предполагает формирование навыка сохранения равновесия в критических (моделируемых) положениях, когда ЦМ вынужденно смещается самим пациентом по направлению к границе площади опоры и обратно в центр [17,47], что уменьшает устойчивость человека. Известно также позитивное воздействие метода на асимметрию вертикальной позы больных, скорость ходьбы, способность к бытовому самообслуживанию [25,41,47,109].

Развитие восстановительной медицины требует постоянного совершенствования её материальной базы, в т. ч. стабилометрических средств. Использование моноплатформ в качестве базы исследований не позволяет в полной мере изучить особенности поддержания вертикальной позы. Так, например, у больных с гемипарезами не удаётся диагностировать функциональные отличия пораженной и непораженной ног. Кроме того, моноплатформы ограничивают возможности использования функциональных проб, предполагающих различное положение стоп.

Одновременно следует отметить, что используемые обычно в качестве показателей позной устойчивости длина траектории перемещения проекции ЦМ (общая длина движения ЦМ), а также площадь, ограниченная кривой перемещения проекции ЦМ, по мнению врачей [92,95,102] достаточны лишь для анализа вертикальной позы у здоровых людей, но не всегда отражают все особенности нарушения позной регуляции у больных с двигательными нарушениями.

Разъединение стабилометрической платформы на две независимые платформы позволяет исследовать степень устойчивости вертикальной позы человека при различных положениях нижних конечностей. Увеличение базы опоры в разъединенных платформах расширяет набор корректно вычисляемых показателей и аппаратно обеспечивает технологию исследования переходных процессов (проба с переносом веса тела). Возникает актуальная необходимость создания программно-математического обеспечения для компьютерных постурографов на базе таких платформ, учитывающего богатый опыт программирования для моноплатформ и, одновременно, отражающего новые возможности, открываемые разъединенными платформами (исследование колебания ОЦМ во фронтальной плоскости, исследование колебаний ЦМ каждой опорной конечности в сагиттальных плоскостях и т. д.). Становится актуальной задача адаптации известных и разработка новых показателей устойчивости для использования в практике исследований, лечебных и др. мероприятий с разъединенной билатеральной платформой. Для повышения качества анализа результатов проведенного обследований появилась необходимость создания новых видов визуализаций результатов.

Целью настоящей работы является совершенствование методов диагностики и лечения больных с нарушениями устойчивости вертикальной позы за счёт разработки программно-математического обеспечения разъединенной билатеральной стабилометрической платформы.

Новизна работы состоит в использовании при диагностике и лечении болезней человека, связанных с нарушениями устойчивости вертикальной позы, разъединенной билатеральной стабилометрической платформы.

Из всего вышесказанного выявляются следующие основные задачи развития, совершенствования и повышения эффективности стабилографических методов оценки степени устойчивости вертикальной позы человека:

1. Проведение анализа методов и алгоритмов оценки устойчивости вертикальной позы человека, применяемых в современной статической стабилометрии.

2. Выявление основных недостатков технических характеристик современных компьютерных постурографов с позиций требований, предъявляемых медициной.

3. Разработка математических моделей, позволяющих проводить аналитические исследования принципов работы разъединенных стабилометрических платформ.

4. Исследование и разработка новых показателей устойчивости вертикальной позы человека.

5. Исследование и разработка визуальных представлений результатов проведенных обследований, облегчающих процесс постановки диагноза.

6. Исследование и разработка алгоритмов реабилитационных компьютерных игр (игровых программ) на базе разъединенных стабилометрических платформ.

7. Анализ эффективности использования реабилитационных компьютерных игр на базе разъединенных стабилометрических платформ.

Решению перечисленных задач посвящено настоящее исследование.

Научная новизна

1. Разработаны математическая модель и программное обеспечение компьютерного постурографа на базе разъединенной билатеральной платформы.

2. Разработана новая методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям, отличающаяся использованием новых показателей устойчивости при применении разъединенной платформы — показатель весораспределения, показатель угла асимметрии (поворота) позы, показатель времени запаздывания реакции человека.

3. Предложены и реализованы формы визуализации результатов, облегчающие процесс проведения диагностики нарушений устойчивости вертикальной позы.

4. Совместно со специалистами НИИ неврологии РАМН, разработана новая методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями при помощи реабилитационных компьютерных игр (игровых программ) на базе разъединенной стабилометрической платформы (метод биоуправления по стабилограмме).

Практическая значимость

Научные положения работы реализованы в программно-математическом обеспечении комплекса компьютерного для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы -постурографа «Стабилотест» (далее просто — постурограф медицинский компьютерный «Стабилотест»), разработанном в отделе методов психофизиологических исследований ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" РАМН.

Разработанные алгоритмы и программы обеспечивают функционирование постурографа «Стабилотест» в двух направлениях: научно - исследовательском и прикладном. Научно-исследовательский вариант предполагает исследование здоровых людей в различных состояниях (как физиологических, так и психоэмоциональных), а также пациентов с органическими или функциональными нарушениями различных органов или систем организма. Прикладной вариант может использоваться как для диагностики различных функциональных нарушений, так и для обучения (приспособления) человека к своим функциональным нарушениям.

Технология тренировки устойчивости, осуществляемая с помощью разработанных алгоритмов и программ, с успехом может использоваться как в клинических, так и во внеклинических условиях. Указанная технология позволяет увеличить эффективность используемого в современной неврологии комплекса двигательной реабилитации. Клинически доказано, что трех — четырехнедельный курс реабилитационных компьютерных игр значительно улучшает статическую и динамическую устойчивость, позную асимметрию, степень тяжести двигательных и сенсорных нарушений больных с гемипарезом, что дает возможность увеличить скорость и улучшить навык ходьбы, избавиться от дополнительных средств опоры, уменьшить риск падений и уровень функциональной зависимости, и, тем самым, повысить степень социальной активности данной группы больных.

Разработанная структура данных обеспечивает настройку на используемую аппаратуру и индивидуальные особенности испытуемого. Набор вычисляемых показателей может быть использован для оценки степени устойчивости вертикальной позы человека. Билатеральность проводимых расчетов позволяет оценить степень функциональных нарушений организма пациента отдельно для каждой опорной конечности.

Корреляционный анализ выявил значимую зависимость предложенных показателей от степени пареза у больных с постинсультными гемипарезами, что свидетельствует об их клинической информативности. 11 октября 2000 года комиссией по физиологическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения РФ одобрен к серийному производству и применению в медицинской практике комплекс компьютерный для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы - постурограф «Стабилотест разработанный ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» (Протокол №5 от 11.10.2000 г.)

27 декабря 2002 года Федеральным Институтом Промышленной Собственности выдан патент на изобретение № 2195171 «Устройство для исследования распределения центра тяжести человека» (приоритет от 29.11.2000г.)

В настоящее время, описываемые в настоящей работе алгоритмы и программы разработанного программно-математического обеспечения в составе указанного прибора внедрены и используются в нескольких специализированных медицинских учреждениях. Среди них:

• Физиотерапевтическое отделение НИИ неврологии РАМН

• Кафедра неврологии и нейрохирургии лечебного факультета РГМУ

• Отделение психоневрологии НИИ Педиатрии НЦЗД РАМН

• Научно-терапевтический центр профилактики и лечения психоневрологической инвалидности (г. Москва)

Положения, выносимые на защиту

1. Программно-математическое обеспечение медицинского компьютерного постурографа «Стабилотест».

2. Методика диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями в части математической модели 4-х датчиковой разъединенной платформы.

3. Методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям в части новых показателей устойчивости - показателя весораспределения для разъединенных платформ, показателя угла асимметрии (поворота) позы, показателя времени запаздывания реакции человека.

4. Методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями (метод биоуправления по стабилограмме) в части новых алгоритмов реабилитационных компьютерных игр для разъединенной билатеральной платформы.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы обсуждались на следующих научных конференциях:

1. Международная конференция по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-96», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва, 1996 г.

2. Межвузовская конференция «Биомедицинская электроника», МГИЭТ ТУ, г. Москва, 1996 г.

3. Международная конференция по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва,1998 г.

4. Научно-практическая конференция "Национальная идея - здоровье народа", Всероссийский НИИ физкультуры и спорта, г.Орел, 1998 г.

5. Научно-практическая конференция «Проблемы инструментальной оценки состояния и нарушений высших психических функций у детей и подростков с помощью компьютерных тестовых систем», ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, г.Москва, 1999г.

6. 5-ая Всероссийская конференция по биомеханике «Биомеханика-2000», Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород, 2000 г.

7. Российская научно-техническая конференция «Медико-технические технологии на страже здоровья Медтех-2000», МГТУ им. Н.Э. Баумана, г.Геленджик, 2000 г.

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ [59,75,77,78,79,80,81,82,83,85,86,87,102,103,104,115], в том числе 1 патент РФ на изобретение [115].

Основные результаты работы

1. Выполнен сравнительный анализ современных постурографических комплексов, их клинических применений и показателей устойчивости, вычисляемых в статической стабилометрии. В результате проведенного анализа выявлены основные технические характеристики средне-условного постурографического комплекса. Проведен анализ соответствия характеристик средне-условного постурографического комплекса требованиям, предъявляемым медициной.

2. Впервые поставлена и решена задача создания математического алгоритма расчета мгновенных положений проекций центров масс каждой опорной конечности пациента и результирующего центра масс для 4-х датчиковой разъединенной билатеральной стабилометрической платформы.

3. Предложен и разработан ряд специализированных визуальных представлений данных, облегчающих процесс постановки диагноза. Особенностью данных визуальных представлений данных является создание на экране такого графического образа результатов проведенного обследования, при котором наличие или отсутствие определенных первичных признаков позволяет врачу-исследователю, не проводя никаких дополнительных вычислений, качественно оценить особенности нарушения вертикальной позы пациента.

4. Предложены и разработаны новые алгоритмы реабилитационных компьютерных игр на базе разъединенной билатеральной платформы, обеспечивающие технологию тренировки устойчивости для больных с психоневрологическими нарушениями.

5. Разработан медицинский компьютерный постурограф «Стабилотест» в части математической модели билатеральной разъединенной стабилометрической платформы и программного обеспечения прибора.

6. Предложена и разработана методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям в части новых показателей устойчивости для разъединенной платформы.

7. Предложена и разработана методика диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями на основе билатеральной стабилометрической платформы в части математической модели 4-х датчиковой разъединенной платформы.

8. Совместно с врачами НИИ неврологии РАМН, предложена и разработана методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями при помощи реабилитационных компьютерных игр на базе стабилометрической платформы (метод биоуправления по стабилограмме) в части новых алгоритмов реабилитационных компьютерных игр.

Проведены клинические исследования разработанных постурографа «Стабилотест» и методик.

Комиссией по физиологическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения РФ одобрено к серийному производству и применению в медицинской практике комплекс компьютерный для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы -постурограф «Стабилотест» разработанный ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» (Протокол №5 от 11.10.2000 г.)

Описана методика определения мгновенных координат ЦМ каждой опорной конечности и результирующего центра масс при помощи 4-х датчиковой разъединенной стабилометрической платформы защищенной патентом РФ на изобретение № 2195171 «Устройство для исследования распределения центра тяжести человека», выданным 27.12.2002 года Федеральным Институтом Промышленной Собственности РФ.

В настоящее время, указанный прибор внедрен и используется в нескольких медицинских учреждениях. Среди них: Физиотерапевтическое отделение НИИ неврологии РАМН Кафедра неврологии и нейрохирургии лечебного факультета РГМУ Отделение психоневрологии НИИ Педиатрии НЦЗД РАМН Научно-терапевтический центр профилактики и лечения психоневрологической инвалидности (г. Москва)

Заключение

Направление развития современной компьютерной постурографии включает в себя поиск новых программно-аппаратных средств, способных более качественно отражать особенности поддержания вертикальной позы.

Типовая схема компьютерного постурографа на базе моноплатформы имеет ряд существенных недостатков. К ним относятся неспособность измерять силу давления каждой из опорных конечностей, малость базы опоры и неспособность обеспечивать обследование с произвольной установкой стоп пациента. Так, например, у больных с гемипарезами они не позволяют диагностировать функциональные отличия пораженной и непораженной конечности.

Применение разъединенной билатеральной платформы позволяет избежать перечисленных выше недостатков и, открывает новые возможности для компьютерной постурографии.

Новый медицинский компьютерный постурограф «Стабилотест» позволяет с высокой точностью измерять распределение центра давления человека между левой и правой опорной конечностью пациента, а также распределение давления между пяткой и носком как левой, так и правой ноги, что даёт возможность использовать его в функциональной диагностике состояния человека, для контроля за течением болезни и процессов реабилитации больных.

Методика определения степени устойчивости вертикальной позы по стабилографическим показателям используется для диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушения за счет количественного анализа основных показателей устойчивости вертикальной позы человека, характеристик перемещения ОЦМ в прямоугольных или полярных координатах по записанным компьютером стабилограммам.

Методика диагностики, лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями на основе 4-х датчиковой раздъединенной билатеральной стабилометрической платформы предназначена для диагностики, лечения и реабилитации больных (болезнь Паркинсона, постинсультный гемипарез, нарушения опорно-двигательного аппарата, детский церебральный паралич, нарушения вестибулярного аппарата, мозжечковая дисфункция и других) путем регистрации колебаний проекции центра тяжести человека, находящегося на разделенной билатеральной стабилометрической платформе, оценке причин возникновения нарушений и разработке лечебных рекомендаций.

Методика реабилитации больных с неврологическими нарушениями при помощи реабилитационных компьютерных игр на базе стабилометрической платформы (метод биоуправления по стабилограмме) предназначена для обучения произвольному контролю вертикальной позы (с использованием биологической зрительной обратной связи) с целью реабилитации нарушений после детского церебрального паралича, постинсультных гемипарезов и других нарушений двигательных функций.

1. Aggashjan R., Pal'cev E. Reproduction of Several Special Features of Upright Posture Control in Humans by Means of a Mathematical Model. M.JJiofizika , 1975

2. Bizzo G., Guillet M.,Patat A. et al. Specifications for building a vertical force platform designed for clinical stabilometiy . Med.&Biol.Eng.&Comput.,1985, N23, p. 474-476

3. Bobath B; Adult Hemiplegia: Evaluation and Treatment London, Wiliam Heinemann, 1978

4. Bohannon RW, Larkin PA. Lower extremity weight bearing under various standing conditions in independenty anbulatory patients with hemiparesis. Phys Ther, 1985,- 65(9);1323-1325.p.

5. Cernacek J Stabilography in Neurology, Agressologie, 1980

6. Chow C., Collins J. A Pinned Polymer Model of Posture Control. Phys. Rev., 1995

7. Collins J., De Luca C. Random Walking During Quiet Standing, Phys. Rev. Lett., 1994

8. David R. Brillinger Time series data analysis and theory , New York, Holt, Rinehart and Winston Inc ,1975 ,-536 c.

9. Dobrynin S.A., Feldman M.S., Kuuz R.A., Firsov G.I. Analysis of Trajectory of Human Center of Gravity while Standing in Norm and Pathology. Solving Mechanical Engineering Problems with Computers. Moscow, Nauka, 1985

10. Ernest R.Tello Object —Oriented Programming for Windows ,New York, John Willey&Sons Inc, 1993,-347p.

11. Feldman A.G. Central and Reflex Mechanisms in the Control of Movement, Moscow, Nauka, 1979

12. Firsov G.I., Rosenblum M.G., Landa P.S. Deterministic 1/f Fluctuations in Biomechanical System, AIP Press NY, 1993

13. Furman J. Posturography: Uses and Limitations, Bailliere's Clinical Neurology 3, 1994

14. George E.P.Box , Gwilym M. Jenkins Time series analysis Forecasting and control, San Francisco ,Holden-Day, 1970,-197p.

15. Gurfinkel V., Kots Y., Shik M. Regulation of Posture in Humans Moscow , Nauka, 1965

16. Gurfinkel V., Lipshits M., Popov K. Thresholds of Kinestatic Sensitivity in Upright Posture. Fiziologija Cheloveka, 1982

17. Hocherman S, Dickstein R, Pillar T : Platform training and postural stability in hemiplegia. Arch Phys Med Rehabil, 1984 .-65:588-592p.

18. Hogan N. The Mechanisms of Multi-Joint Posture and Movement Control. Biol. Cybern., 1985

19. Horak FB. Clinical measurement of postural control in adults. Phys Ther, 1987

20. Hoyer D., Bauer R., Pompe B., Palus M., Zebrowski J.J., Rosenblum M.G., ZwienerU. Nonlinear Analysis of the Cardiorespiratory System of a Piglet, 1996

21. Humprey D., Reed D. Separate Cortical Systems for Control of Joint Stiff-ness: Reciprocal Activation and Coactivation of Antagonist Muscles, Motor Control Mechanisms in Health and Disease, Raven Press, NY, 1983

22. Julius T.TOU Modem control theory, New-York ,Mc Graw-Hill Book Company, 1964,- 472p.

23. Kapteyn T.S. ,Bles W.,Njiokiktjien Ch.J. et al Standardization in platform stabilometry being a part of posturography. Agressologie,1983,N24, Vol.7.,p.321-326

24. Lee MY, Wong AM, Tang FT. Clinical evaluation of a new biofeedback standing training device.; MedEngTecnol, 1996

25. Lipp M., Longridge N. Computerized Dynamic Posturography: Its Place in the Evaluation of Patients with Dizziness and Imbalance. J. of Otolaryngology , 1994

26. Litvincev A., Tur I. Controlling Muscle Activity in a Joint Final Position while Performing Simple Movements. Fiziologija Cheloveka, 1988

27. Matsushira T., Yamashita K., Adachi H. A Simple Model to Analyze Drifting of the Center of Gravity. Agressologie , 1983

28. Michael Rosenblum, George Firsov, Robert Kuuz , Bernd Pompe Human postural control- force plate Experiments and modeling, 1996, Phys.Rev.Lett. N76, 1804-1807p.

29. Nashner LM: Adapptation of human movement to altered environments. Trends Neuroscience, 1982

30. Peter Norton , Richard Wilton The New Peter Norton Programmer's Guide to the IBM PC and PC/2,Microsft Press , 1988,-336p.

31. Pikovsky A.S., Rosenblum M.G., Kurths J. Synchronization in a Population of Globally Coupled Chaotic Oscillators. Europhys. Lett, 1996

32. Pompe B. Measuring Statistical Dependencies in a Time Series. J. Stat. Phys., 1993

33. Pompe B. Ranking and Entropy Estimation in Nonlinear Time Series Analysis, 1996

34. Rosenblum M.G., Feldman M.S., Firsov G.I., Investigation of the Biome-chanical System, Methods and Software of Computer-Aided Experiment in Machine Dynamics Moscow, Nauka, 1989,-259-277 p.

35. Rosenblum M.G., Firsov G.I. Stochastic Self-Oscillations in the System of Human Vertical Posture Control. I. Strategy of Posture Control and Dynamical Model. Biomechanics ,Sofia, 1992,-34-41 p.

36. Rosenblum M.G., Firsov G.I., Stochastic Self-Oscillations in the System of Human Vertical Posture Control. II. Simulation and Experiment. Biomechanics ,Sofia, 1992,-37-43 p.

37. Rosenblum M.G., Kurths J. Analysing Synchronization Phenomena from Bivariate Data by Means of the Hilbert Transform, 1996

38. Rosenblum M.G., Pikovsky A.S., Kurths J. Phase Synchronization of Chaotic Oscillators. Phys. Rev. Lett., 1996,N76, -1804-1807 p.

39. Shumway-Cook A, Horak FB.: Assessing influence of sensory interaction on balance: Suggestion from field. Phys Ther, 1986

40. Simmons RW, Smith K, Erez E, Burke JP, Pozos RE. Balance retraining in a hemiparetic patients using center of gravity biofeedback: a single-case study. Percept Mot Skills, 1998

41. Sir Maurice Kendall Time-series, London, Charles Griffin Company ltd, 1981,-199c.

42. Terekhov Y. Stabilometry as a Diagnostic Tool in Clinical Medicine. Canadian Med.J., N115, 1976,-63l-633p.

43. The component Object Model Specification , Draft Version 0.9,Microsoft Corporation and Digital Equipment Corporation, 1995

44. Williams W. A System Oriented Evaluation of the Role of Joint Receptors and other Afferents in Position and Motion Sense. CRCCrit. Rev. in Biomed. Eng., 1981,N7,-23-77p.

45. Wong AM, Lee MY, Kuo JK, Tang FT. The development and clinical evaluation of a standing biofeedback trainer. J Rehabill Res Dev, 1997

46. Wu SH, Huang HT, Lin CF, Chen MH. Effects of a program on symmetrical posture in patients with hemiplegia: A single-subject design. Am J Occup Ther, 1996

47. Yong J.B. Contour Representation of Sway Area in Posturography and its Application. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation , 1994, N75, 951-956 p.

48. Ziv G, Cohen JT, Bloom J, Zikk D, Rapoport Y, Himmelfarb MZ. Blast injury of the ear in a confined space explosion: auditory and vestibular evaluation Isr. Med Assoc J 2002 Jul;4(7):559-62.

49. Анохин П.К. Общая теория функциональных систем организма //Прогресс биологической и медицинской кибернетики М., Медицина. -1974,-С.52-110.

50. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы М., Наука.-1980.-321с.

51. Архангельский А.Я. Язык SQL в Delphi 5 ,М.,Бином.-2000.-208с.

52. Архипенко С.А. Аналитические системы на базе Oracle Express Olap, М., Диалог-МИФИ. -2000. -320с.

53. Ахметов К. Windows 95 не для всех М., Компьютер пресс.-1997. -288с.

54. Бабский Е.Б., Гурфинкель B.C., Ромель Э.Л., Якобсон Я.С. Методика исследования устойчивости стояния //Вторая научная сессия ЦНИИП. М., -1952.

55. Боровиков В.П. Прогнозирование в системе Statistica в среде Windows М., Финансы и статистика. -2000. -384с.

56. Бурдун Г.Д. Основы метрологии М.,Издательство стандартов. -1975.-335с.

57. Васильков Ю.В. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании М., Финансы и статистика. -1999. -256 с.

58. Викторов В.А. Системно-комплексный подход к разработке медицинской техники // Медицинская техника. -1994. -№3. —С.3-4.

59. Викторов В.А., Матвеев Е.В., Надеждин Д.С., Васильев А.А., Алешкин Д.В., Гальетов И.В. Приборы и комплексы для психофизиологическихисследований. Исследования, разработка, применение. М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -2002. -228с.

60. Выгодский МЛ. Справочник по высшей математике М.,Наука. -1964.-872с.

61. Гришин АА. Система автоматизированной стабилографии, М., Физиология человека.-1983.-Т.9. -N4. -С.680-682.

62. Гурфинкель B.C., Коц Я.М., Шик МЛ. Регуляция позы человека М., Наука. -1956. -256с.

63. Гурфинкель Е.В. Механический анализ методики стабилографии //Бюлл. эксп. биол. -1974. -T.I. -N5. -С.122-124.

64. Донской Д.Д. Биомеханика: учебник для институтов физ. культуры М., Физкультура и спорт. -1979. -264с.

65. Доне кой Д. Д., Зациорский В.М. Биомеханика, М., Физкультура и спорт. -1979. -264 с.

66. Елманова Н.З. Delphi 4 Технология Com М., Диалог-Мифи. —1999. -320с.68.3акс Л. Статистическое оценивание М., Статистика. —1976. -598с.

67. Зенков Л.Р., М.А. Ронкин Функциональная диагностика нервных болезней М., Медицина. —1982. -640с.

68. Казначеев В.П., Баевский P.M., Берсенева А.П. Донозологическая диагностика в практике массовых обследований населения М., Медицина. -1980. -208с.

69. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям М., Наука.-1971.-576с.

70. Киреева Т.Б. Автоматизация обработки стабилограмм для физиологических исследований и клинического использования г.Таганрог., //Медицинские информационные системы. -1993. -Вып.4.

71. Косицкий Г.И. Физиология человека М., Медицина. -1985. с. 140 156.

72. Лурия А. Р. Высшие корковые функции М., Медицина. —1969.

73. Матвеев Е.В. Идея обратной связи в инструментальных средствах исследования центральной нервной системы человека в норме и паталогии //Медицинская техника. —1996. -№6. -С. 12-14.

74. Матвеев Е.В., Васильев А А., Алешкин Д.В. Компьютерный стабилометрический диагностический и реабилитационный комплекс «Стабилотест» //Медицинская техника. -2000. -№6. —С.47-51.

75. Матвеев Е.В., Васильев АА., Алешкин Д.В. Медико-технические технологии для психофизиологических обследований. Труды межд.конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-2000», М.,ЗАО «ВНИИМП-ВИТА», 2000 ,-42-43 с.

76. Матвеев Е.В., Надеждин Д.С. Системные вопросы проектирования приборов и комплексов для психофизиологических обследований //Медицинская техника. —1994. -№4. -С.31-34.

77. Матвеев Е.В., Надеждин Д.С., Алешкин Д.В. Особенности проектирования программных средств для психофизиологических приборов и комплексов //Тезисы докладов к межд. конференции по биомедицинскому приборостроению, М.,ЗАО «ВНИИМП-ВИТА»РАМН. -1996. -С.72-73.

78. Пауков B.C., Хитров Н.К. Патология М.,Медицина.-1989.-352с.

79. Покровский В.М., Коротько Г.Ф., Физиология человека М., Медицина, — 1997. -С.157-205.

80. Савельев И.В. Основы теоретической физики М., Наука. —1975. -416с.

81. Скворцов Д.В. Постурология — в мире уже существует 30 лет. В России пока только стабил ометрия. //Труды межд. конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-2000», М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. -2000. -С.46-48.

82. Сковорцов Д.В. Клинический анализ движений. Стабилометрия. М., АОЗТ «Антидор». -2000. -192с.

83. Сохадзе Э. М., Хиченко В. И., Штарк М. Б. Биологическая обратная связь: анализ тенденций развития экспериментальных исследований и клинического применения //В кн.: Биоуправление-3. Теория и практика. Сб. научн. трудов, г.Новосибирск. -1988.-С.7-16.

84. Суворов Н.Б. , Меницкий Д.Н., Фролова H.JI. Знакопеременный кардиотренинг: практика применения //В кн.: Биоуправление-3. Теория и практика, г.Новосибирск.-1998. -С.68-79.

85. Судаков К.В. Рефлекс и функциональная система, г.Новгород, Нов. ГУ. им Ярослава Мудрого. —1997. -399 с.

86. Судаков К.В., Агаянц Г.Ц., Вагин Ю.Е., Толпыго С.М., Умрюхин Е.А. Системокванты физиологических процессов М. Международный гуманитарный фонд арменоведения им. Акад. Ц.П. Агаяна. —1997. 152 с.

87. Ткаченко Б.И. Основы физиологии человека, г.Санкт-Петербург. — 1994. -Т.1. -с.116-128. -Т.2. с.34-38,41-47.

88. Умрюхин Е.А. Механизмы мозга — информационная модель и оптимизация обучения., М., НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина. -1999. -96 с.

89. Устинова К.И. Технология обучения больных с постинсультными гемипарезами произвольному контролю вертикальной позы с использованием компьютерного биоуправления по стабилограмме, Дисс. кандидата педагогических наук.—2000.

90. Фаронов В.В. Основы Турбо-Паскаля, М., МВТУ-ФЕСТО Дидактик. -1992. -304 с.

91. Федоров А Создание Windows-приложений в среде Delphi, М., Компьютер пресс. -1995. -287с.

92. Харкевич А.А Спектры и анализ М., Государственное издательство физико-математической литературы. —1962. -236с.

93. Черникова Л.А. Оптимизация восстановительного процесса у больных, перенесших инсульт: клинические и нейропсихологические аспекты функционального биоуправления Авт. дисс. доктора мед. наук. -1998.

94. Шаньгин В.Ф. Программирование на языке Паскаль, М., Высшая школа,-1988. -200с.

95. Яворский Б.Я. Справочник по физике М.,Наука, 1964,-848 с.

96. Патент РФ на изобретение № 2195171 (РФ) Устройство для исследования распределения центра тяжести человека / Е.В. Матвеев, A.A. Васильев, Д.В. Алешкин. Опубликован в бюллетене «Изобретения. Полезные модели». -2002. -№36.