автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка методов и средств диагностики двигательных функций человека с использованием автоматизированного комплекса

На правахрукописи

Брагинский Михаил Яковлевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработкаинформации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сургут-2004

Работа выполнена в Сургутском государственном университете

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор

Еськов Валерий Матвеевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Кореневский Николай Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Михелькевич Валентин Николаевич

Ведущая организация:

Государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт новых медицинских технологий, г.Тула

Защита диссертации состоится 7 октября 2004 года в 16 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.105.03 при Курском государственном техническом университете по адресу: 305040, г.Курск, ул.50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета.

Автореферат разослан 5 сентября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.105.03

Старков Ф.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Работа опорно-двигательного аппарата (ОДА) и сердечно-сосудистой системы человека сопровождается их локальными и общими микродвижениями. Использование методов системного анализа (моделирования и управления) позволяет исследовать эти процессы и ряд других, связанных; с организацией целенаправленных движений человека. Задачи подобного плана возникают в системах человек-оператор, в медицине, физиологии спорта (координация движений гимнастов, эффекты тремора при стрелковой подготовке), трудовых процессов и при изучении особенностей развития координации движений детей и подростков в возрастной физиологии и педагогике. Особое значение такие процессы имеют в медицинских исследованиях при изучении патологий нервно-мышечной системы (НМС) в разделах неврологии, хирургии. Во всех этих случаях возникает необходимость в разработке адекватных технических устройств и методов получения и обработки информации о микроперемещениях тела человека или его частей.

Следует отметить, что в этой области уже достигнуты существенные результаты. Разработаны оригинальные датчики (акселерометры), автоматизированные системы обработки информации (B.C. Гурфинкель и др., 1989; В.В. Смолянинов, 1997; В.А. Антонец, 1999), имеются примеры адекватных математических моделей произвольных и непроизвольных движений человека. Вместе с тем эта проблема еще далеко не изучена до конца. В первую очередь это касается разработки новых, более эффективных методов изучения непроизвольных двигательных функций конечностей человека и разработки диагностических автоматизированных комплексов (АК), на базе теории управления и моделирования движений человека, создания новых типов датчиков микроперемещений и систем анализа этих процессов.

Определенные перспективы имеются в использовании компартментных подходов и применении современной теории иерархических компартментных систем для построения адекватных математических моделей систем организации двигательных функций организма (как произвольного, так и непроизвольного движения).

Использование таких системных методов и программно обеспеченных комплексов должно позволить существенно продвинуть исследования в области координации двигательных функций человека, в изучении филогенетических особенностей их становления и развития. Особое значение такие биокибернетические подходы могут иметь в деле изучения системы "человек-машина", в исследованиях состояния человека-оператора, когда точность и

контроль выполнения движений может и роль- I

*. оптимальном

БИБЛИОТЕКА

3,

управлении человеком различными машинами и механизмами, включая и человекоподобные роботизированные комплексы.

Целью диссертационного исследования является разработка методов и средств диагностики двигательных функций человека с использованием автоматизированного комплекса, обеспечивающих автоматизацию обработки полученной при этом информации и повышающих качество диагностики двигательных функций человека.

В задачи исследования входило:

1.Разработка алгоритма и программы интервального и статистического анализа биомеханических показателей произвольного движения человека, а также обоснование и создание алгоритма анализа нормального или патологического изменения треморограмм человека в условиях статических и динамических нагрузок для решения задач дифференциальной диагностики возрастных и половых особенностей регуляции движений.

2.Для экспериментальной проверки теоретических выводов разработка и изготовление АК на базе дифференциальных датчиков для регистрации микродвижений тела человека.

3.Разработка и исследование математических моделей произвольных и непроизвольных движений человека, позволяющих описывать возникновение периодических процессов в этих движениях.

4.Системное компартментно - кластерное исследование количественных особенностей организации произвольных и непроизвольных движений человека с использованием АК и двухкластерной трехкомпартментной математической модели, а также идентификация параметров компартментных моделей, которые позволят описывать различные динамические режимы движений конечности.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, теории управления, моделирования, теория графов, физиологического эксперимента, статистические методы обработки информации.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Предложен способ измерения микродвижений конечности человека с использованием дифференциальных датчиков токовихревого типа, обеспечивающий более высокую точность регистрации микродвижений в области низкочастотной части спектра.

2. Разработан и запатентован алгоритм измерения биомеханических характеристик человека и оценки состояния НМС организма человека, находящегося в различных физиологических состояниях, позволяющий повышать скорость обработки биомедицинской информации.

3. С помощью запатентованного АК выявлены особенности амплитудно-частотных характеристик непроизвольных движений в условиях статических и динамических нагрузок, в частности, идентифицирован 10-герцовый компонент, связанный с фазическим состоянием НМС человека.

4. Предложена двухкластерная трёхкомпартментная модель регуляции произвольных и непроизвольных движений конечности человека и идентифицированы основные режимы ее динамики, что позволяет формализовать проблему описания организации таких движений в рамках единого системного компартментно-кластерного подхода.

Практическое значение работы и результаты внедрения:

1. Разработаны и внедрены в практику алгоритмы и программные продукты для анализа биомеханических показателей человека, которые позволяют более точно производить анализ нормального или патологического изменения треморограмм человека в условиях статических и динамических нагрузок и в зависимости от возрастных и половых особенностей регуляции движений.

2. Разработанный АК может быть использован в практической работе физиолога и медика для автоматизированной оценки двигательных функций (при профессиональном отборе, при допуске на работу и при контроле состояния человека-оператора; для оценки точности и координации целевых движений в спорте).

3. С позиций системного анализа на базе компартментных моделей сделана попытка дать количественное описание состоянию ОДА человека, что позволяет приблизиться к пониманию механизмов функциональной организации движений в живых организмах на основе модельных представлений о колебательных процессах в нервно-мышечном аппарате человека, объяснить и установить ряд закономерностей поведения биомеханических систем.

Созданный АК был использован при обследовании учащихся школ г.Сургута, проводимых региональным Экологическим центром. Теоретические результаты работы и АК вместе с датчиками внедрены в учебном курсе "Биофизика" на факультете биологии Сургутского государственного университета, а также в институте технического творчества и патентоведения. (г.Тольятти) и Самарском государственном педагогическом университете (кафедра спортивных дисциплин), о чем свидетельствуют акты внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы легли в основу докладов на следующих конференциях и семинарах: на Международных конференциях "Датчики и преобразователи информации систем измерения"- Гурзуф, 1997, 1998, 2000; на 4-ой Всероссийской научной конференции "Экология и здоровье человека" - Самара, 1997; на

Международном конгрессе по медицинским и биологическим инженерно-компьютерным технологиям - Кипр, 1998; на Первой научной конференции молодых ученых и специалистов - Сургут, 1998; на II съезде биофизиков России -Москва, 1999; на Всероссийской научно-практической конференции "Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере" -Сургут, 2000; на окружной конференции молодых ученых и специалистов "Наука и образование ХМАО - XXI веку" - Сургут, 2000.

Публикации. Самостоятельно и в соавторстве по теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 132 страницах машинописного текста, включает 15 рисунков, список использованной литературы, содержащий 124 наименования (в том числе 36 - иностранных авторов), и приложения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты биологических испытаний дифференциального датчика и АК для регистрации микроперемещений тела человека и разработанного алгоритма и программ интервального и статистического анализа биосигналов показали целесообразность и успешность их применения для анализа характеристик произвольного и непроизвольного движения человека.

2. Обоснован и разработан алгоритм анализа нормального или патологического изменения показателей треморограмм человека в условиях статических и динамических нагрузок, который обеспечивает с точностью 1-2 % диагностику характерных гармоник тремора (около 10 Гц) и степень утомления мышц.

3. В рамках компартментного подхода возможны теоретические описания различных режимов функционирования системы регуляции непроизвольных движений человека. Сравнение экспериментальных результатов и теоретических, полученных на моделях, обеспечивает идентификацию параметров моделей.

4. Установлены количественные закономерности по различию амплитудно-частотных характеристик. (АЧХ) кинематограмм (КГ) произвольных и непроизвольных движений у разных возрастных групп учащихся в условиях покоя и при физических нагрузках. Идентифицированы количественные различия в показателях микродвижений испытуемых (в частности, больных с острыми нарушениями мозгового кровообращения (ОНМК) и алкогольной зависимостью (А3)) с использованием трехмерного фазового пространства.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата: в [1] предложены принципы построения системы диагностики тремора человека, в [2,3] представлен алгоритм обработки

информации о микродвижениях, в [5,8] представлены результаты использования авторского датчика и программного комплекса в биомедицинских измерениях, в [10] разработана программа для ЭВМ для регистрации и анализа показателей тремора, в [11, 12] внедрение датчика и АК в методы съема и обработки биомедицинской информации, в [13, 14] лично автором производились измерения высокоамплитудного тремора в клинике и обрабатывались на ЭВМ данные по периодическим процессам в нейросетях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы системного исследования механизмов управления движением человека и, в связи с этим, создания диагностических комплексов с возможностью автоматизированной обработки результатов. Дается постановка основных задач исследования.

В первой главе рассматривается современное состояние проблемы автоматизации исследований произвольного и непроизвольного движения человека и задач математического моделирования этих процессов.

Отмечается, что внедрение новых машин и инструментов в современном производстве привели к повышению уровня статических и динамических воздействий на человека-оператора в условиях психических напряжений. Действие этих факторов существенно влияет на работоспособность и психофизиологическое состояние человека, а при длительном и интенсивном воздействии приводит к ряду профессиональных заболеваний. В этой связи признается эффективность треморографии для оценки утомления и болевого синдрома, возникающего при травмах и заболеваниях ОДА.

Особое внимание уделено современным методам и инструментальным средствам клинических исследований произвольных и непроизвольных движений. Рассмотрены различные конструкции диагностических устройств, начиная от механических регистраторов и заканчивая универсальным программно-аппаратным комплексом на основе Notebook. Проанализированы методики измерений параметров движений для выявления мышечной усталости и нервных напряжений.

Во второй главе разрабатываются методы и средства (аппаратура) для исследований двигательных функций человека. Производится сравнительный анализ технических характеристик и возможностей традиционных и авторских решений.

При регистрации непроизвольных механических колебаний тела человека ряд преимуществ дает использование акселерометров — измерителей ускорения. Акселерометрические датчики размещаются непосредственно на теле и не ограничивают двигательной активности пациента. Однако с помощью

акселерометров исследуются параметры не самих двигательных актов, а сопровождающих их вибраций. Вместе с тем исследование высокоамплитудных и низкочастотных колебательных компонентов движения потребовало регистрации непосредственно КГ, что было выполнено в разработанном нами АК. Он содержит блок датчиков, блок усилителей, АЦП.

В устройстве применялись датчики токовихревого типа. Собственно датчик представляет собой спираль Архимеда в специальном корпусе. Достоинством таких датчиков является бесконтактный способ измерения микроперемещений, высокая точность измерения, простота конструкции, дешевизна. Была изготовлена серия датчиков в количестве 10 штук, проведены метрологические испытания. Результаты показали 6% отклонение от среднестатистического результата.

Для расширения диапазона измерения и функциональных возможностей изготовленного АК автором была разработана схема дифференциального датчика микроперемещений с блоком суммации сигнала. Такая установка обеспечивает регистрацию высокоамплитудного тремора и перемещений, например, стрелкового оружия в трехмерном пространстве измерений. Устройство подтверждено РОСПАТЕНТ (свидетельство № 24920 от 10.09.2002). Усредненная характеристика значений выходного сигнала ОТ расстояния между датчиком и ответной

частью (крепится на испытуемом) приведена на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость выходного сигнала Ub измерительного комплекса от расстояния L между токовихревыми датчиками и ответной пластиной (прикрепляемой к испытуемому).

Блок усилителей конструктивно выполнен в отдельном корпусе со своим источником питания (рис. 2). Блок АЦП служит для сопряжения с ЭВМ и представляет собой модуль, подключаемый к персональному компьютеру типа IBM PC к шине ISA. Программное обеспечение измерительного комплекса состоит из

программы для работы с АЦП, программ просмотра данных в графическом режиме и анализа спектра, программы для обработки данных произвольных движений (теппинг, см. [9]) и непроизвольных движений (тремор, см. [10]).

Рис. 2. Внешний вид измерительного комплекса для регистрации и анализа произвольных и непроизвольных движения по двум каналам.

Программа для работы с АЦП считывает числовой код, соответствующий входному напряжению и записывает в файл. Имя файла формируется автоматически и содержит данные о времени исследования. Зарегистрированный таким образом сигнал и его АЧХ отображается на экране монитора или выводится на принтер. Комплекс позволяет выбирать нужные файлы и формировать выборки по признакам (возрастные группы, виды патологий и т.д.).

В третьей главе в рамках компартментно-кластерного подхода выполняется системный анализ и моделирование непроизвольных движений человека.

В этой связи рассматриваются 8 основных принципов компартментно-кластерной теории биосистем применительно к НМС. Изучаются вопросы использования этих основных принципов организации для системы управления движением руки человека. Выбор автором компартментного подхода диктовался возможностью учета наибольшего числа базовых биологических принципов (пуловая организация управления биосистемами, диссипативность структур, наличие тормозных и возбуждающих процессов, существованием информационных и возбуждающих связей между пулами (компартментами), выполнение принципов оптимального управления, иерархичность в организации движений). Выполняется решение системы дифференциальных уравнений (с использованием аналитических методов), описывающих циклическую трехкомпартментную организацию управления, когда выход последнего компартмента формирует воздействие на вход первого компартмента. Интегральная выходная биолектрическая активность НМС

(у), которая определяет частотную характеристику КГ (является объектом управления) в этом случае зависит от состояния компартментов линейно, т.е.

у = С|Х|+С2Х2+СзХз=СТХ, (1)

(Х| — состояние активности ьго компартмента мотонейронного пула, С| - весовой коэффициент вклада х, в у). Скорость изменения активности (возбуждения) каждого компартмента системы (мышцы) в общем виде находится по формуле:

при 1 = 1 л ^ л. В данной формуле а у — весовой коэффициент влияния > того компартмента на ьтый (условие ! * j показывает, что мотонейронный пул не может влиять сам на себя), - описывает тормозную связь, обеспечивающую

перекрытие, возбуждающих потоков между компартментами (отрицательная обратная связь), Ь - коэффициент диссипации (рассеяния) возбуждения, и -скалярная величина внешнего воздействия (например, управляющих драйвов), -весовой коэффициент влияния управляющего драйва на ьый компартмент. Граф такой циклической 3-х компартментной системы показан на рис. 3.

Рис. 3. Граф циклической трех-компартментной системы, обеспечивающей возникновение периодических и апериодических микродвижений конечности человека: хьх:,х3 - величины активности компартментов; у -интегральная, выходная активность всей системы регуляции; d1.d2.d3 - уровень внешних воздействий; с1,с2,сз - весовые коэффициенты вкладов компартментов в активность у; р, (у), Рг(у), Рз(у) - уровни управляющих тормозных воздействий.

Разработанная аппаратура и программное обеспечение были апробированы в медицинских и биологических исследованиях (больные в центральной районной клинической больнице г.Сургута, учащиеся школ). Всего было обследовано 71 человек с ОНМК, 42 с А3, 131 человек без патологии. Последняя группа испытуемых включала школьников от 11 до 16 лет (5 - 10-е классы).

Были выделены основные характерные частоты тремора различных (кисть, плечо, предплечье) звеньев биокинематической цепи: 9-12 Гц для кисти, 4-6 Гц для предплечья, 1.5-3 Гц для плеча. Характерный пример различия спектральных характеристик микродвижений конечности испытуемого с разными степенями свободы приводится на рис. 4 (использовался АК и разработанные программы).

Характерно, что по мере увеличения числа кинематических звеньев (переход от опоры в суставе запястья к опоре в плечевом суставе) амплитуды максимумов вблизи 10 Гц снижаются, что можно объяснить или увеличением числа компартментов, или (и) увеличением коэффициента диссипации Ь, одновременно сравнительно усиливаются низкочастотные компоненты.

У больных с ОНМК регистрируются низкие амплитуды АЧХ почти на всем частотном диапазоне при сепаративном обследовании одной руки, редко наблюдается 10-герцовый компонент, лица с A3 наоборот имеют выраженную 4-8 -герцовую составляющую (с пиками). Для них выявлено также, что тремор доминирующей руки был выше, чем на контралатеральной стороне при бимануальной регистрации.

Таким образом, данный числовой показатель может служить некоторым тендерным количественным признаком, описывающим и патологические состояния регуляции двигательной функции у людей с ОНМК и A3. Сравнение всех этих показателей производилось в рамках статистической проверки гипотез с уровнем значимости (использовался критерий Стьюдента 1к.р, Пирсона, х2)- Использовались

правосторонние и левосторонние критерии для оценки конкурирующих гипотез о равенстве математических ожиданий и дисперсий, которые показали статистически значимые различия.

Исследовалось влияние локальных динамических нагрузок (на отдельные группы мышц, участвующих в организации позы и непроизвольных движений человека). Было установлено, что после локальной динамической нагрузки (упражнения с гантелей до утомления) характерные частоты треморограмм увеличиваются на 1-2 Гц, а амплитуда несколько уменьшалась.

Аналитически и на фазовой плоскости исследовались условия возникновения периодических решений и динамика процессов в зависимости от параметров модели с интерпретацией функционирования биосистем. Аналитически доказано, что в подобных компартментных управляющих системах могут существовать периодические решения с частотами колебаний:

со а Ь 1е(л/гп), (в нашем случае ш=3) (3)

причем сама частота колебаний увеличивается при увеличении коэффициента диссипации Ь и при уменьшении числа компартментов. Для исследования устойчивости таких систем использовалась вспомогательная система управления и находились численные значения ляпуновских величин Характерный пример динамики поведения модельного тремора (во времени и на фазовой плоскости) представлен на рис. 5.

Из данного примера следует, что для 3-х компартментной системы ^=3) с увеличением диссипации (коэффициент возрастает частота

осцилляции тремора для математической модели исследуемой системы.

В четвертой главе произведено компартментно-кластерное моделирование произвольных движений человека (теппинга).

В самой проблеме изучения произвольных и непроизвольных движений человека существует весьма важный раздел, который связан с исследованием особенности управления движениями левой и правой конечности. В целях изучения таких процессов регуляции был разработан специальный программный продукт и производились количественные расчеты экспериментальных данных с использованием авторского АК. В первом блоке исследований испытуемым предлагалось в выбранном им ритме (1 вариант) или в ритме, задаваемым специальным звуковым устройством (2 вариант) совершать движения указательным пальцем одной руки. Регистрировалась и обрабатывалась КГ (конкретно: последовательность амплитуд колебаний и последовательность временных интервалов между максимумами отклонений конечностей).

Рассчитывались: математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение, доверительный интервал (1 вариант расчета), или мода, вариационный размах, индекс напряжения (2 вариант). По данной методике было обследовано 12 человек в возрасте 16-18 лет, причем измерения производились в спокойном состоянии и после нагрузки (пример на рис.6).

Особый интерес в сравнительном аспекте представляет изучение количественных показателей при регистрации бимануальных движений. Характерный пример одного из таких опытов представлен на рис.6.

U,nU Испытуемый: у. М. Тип движений: теппинг (до нагрузки)

; 200 - JVLP ^AAAJ L

1 2 Э 4 4 t.» s

Средний период: SOO p>s Средняя «иплитид*! 20& nil

Мода J S40 nS Томность иэиер «пплГ SO nU

13 Я Точность иэмер период*: SO nS

I Вариационный р«аи*к; SOO < nS Среднекв отхл «ипл 73 nU

1 Индеко нАпряхсниС »: 24 : Среднем откл пер: дШ1М— ios nS

Испытуемый: У. М. Тип движений: теппинг (после нагрузки)

U, nU : 200 - г\ Г\ flf \ Г\Л А Л

—и \и V. J \_1 ы и и V.

> 0 X г 3 4 • 1 t.» 5

Средний период:. £50 r.S Средняя Амплитуд*: 297 »U

• l i Мода: 640 r>S Точность манер «мпл: 28 nU

>,• ! m \ .; РйПЛЫТУДА МОДЫ: 13 V. Точность иэмер периода: £0 nS

1 Вариационный раоиам! 42О nS 45 nU

rürar Индека напряжений: I Space- Иасмтав) 1 Esc-выход 77 nS

Рис. 6. Пример регистрации произвольных унимануальных движений испытуемого до нагрузки (а) и после нагрузки (б).

Математическое моделирование таких процессов производится в рамках компартментно-кластерного подхода. В этом случае матрица А межкомпартментных, межкластерных связей имеет блочно-треугольный вид:

"А„ ООО'

где элементы являются блочными матрицами и при нулевое или

ненулевое значение блока соответствует отсутствию или наличию связи между уровнями иерархии. Каждому неразложимому диагональному блоку разложимой матрицы А соответствует свой кластер компартментов всей НС. Каждый отдельно взятый кластер описывается уравнениями, представленными в (2).

Согласно компартментным принципам организации кооперативных биологических систем, энергетические связи, имеют возбуждающий характер, поэтому элементы матрицы А в моделях должны быть неотрицательными (А>0). Была доказана теорема о существовании положительного равновесного решения модели вида (5), это означает, что данное состояние системы математически и биологически реализуемо.

С учётом обратных информационных связей модель становится нелинейной, а матрица А (см. (4)) - зависящей от интегральной активности кластеров - вектора у. Тогда модель такой системы может быть записана в следующем виде:

где хбГ, убГ, СеЯ""",С>0, и=еИа8{и,)11, п - число уровней

иерархии. Блоки матрицы С образованы строками такой размерности, что выполняются условия

точке к графового представления разложимых матриц.

Для данного класса иерархических моделей вида (5) с наличием тормозно-возбуждающих связей между кластерами и внешним воздействием в виде управляющего драйва была доказана теорема о существовании и устойчивости равновесной точки. Из этого следует, что равновесный режим реализуется биологически. В наших исследованиях такой равновесный режим иерархической системы управления нервно-мышечными пулами наблюдался в условиях опытов по теппингу и именно для описания теппинга использовалась модель (5).

При этом использовалась система, состоящая из двух кластеров. В предположении, что имеется одинаковая структурная организация внутрикластерных связей с числом фазовых состояний в общем случае исследовалась динамика таких процессов. Согласно (5) получаем для двухкластерной модели две группы систем дифференциальных уравнений:

(5)

С = Ы\г си *оО = 1>.,„п)цП1(с)дПДл)(к = 1.....п).

с началом в

Направленный граф такой иерархической НМС представлен на рисунке 7.

В целом компартментный (пуловый) подход в моделировании иерархических и простых (циклических, в частности) систем управления нервно-мышечными пулами позволяет описывать разнообразные динамические режимы функционирования НМС, что подтверждается выполненными аналитическими и численными (компьютерными) исследованиями.

Результаты идентификации кластеров верхнего и нижнего уровня также свидетельствуют о правомерности компартментного иерархического подхода при описании особенностей управления произвольными периодическими движениями -теппингом.

Исследования, выполненные в 4 главе, убедительно показали возможность дифференциальной диагностики мышечного утомления и математического моделирования особенностей регуляции со стороны центральной нервной системы двигательной функции человека. Следовательно, разработанные авторские методы и устройства можно использовать в целях функциональной диагностики асимметрии как полушарий мозга, так и асимметрии двигательных функций конечности в целом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан датчик и диагностический комплекс на его основе, обеспечивающий быстрое получение данных при массовом обследовании двигательных функций, и позволяющий выявлять изменения в регуляции двигательных функций и регистрировать точность и координацию движений в терминах абсолютных перемещений.

2. Апробация разработанных датчиков и АК вместе с программным обеспечением спектрального анализа треморограмм, статистического, интервального анализа показателей теппинга показывает высокую точность и надежность регистрации и анализа низкочастотных компонент движения руки человека, что обеспечивает выявление различий в спектральных характеристиках разных групп больных (ОНМК, A3) и школьников.

3. Разработанные и исследованные компартментно-кластерные модели теппинга и тремора позволяют количественно описывать динамику исследуемых биологических процессов, различные режимы движения конечностей.

4. Исследования двухкластерной трехкомпартментной математической модели регуляции непроизвольных движений человека показали возможность существования периодических и апериодических режимов функционирования мышц, при этом влияние мышечной нагрузки на частоту тремора подтверждается данными на компартментных моделях: изменение коэффициента диссипации с 0.5 до 0.7 приводит к увеличению частоты колебаний в 1.5 раза, что согласуется с полученными нами экспериментальными данными.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Еськов. В.М. Автоматизированные системы диагностики функционального состояния человека - оператора / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, В.В. Рыжаков // Тезисы докладов международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения"-Гурзуф, 1997.- С. 338- 339.

2. Брагинский М.Я. Использование ЭВМ для получения и переработки биомедицинской и экологической информации / М.Я. Брагинский, В.А. Цейтлин, В.М. Еськов // Материалы 4-ой Всероссийской научной конференции "Экология и здоровье человека" - Самара, 1997.- С. 53-55.

3. Кулаев С.В. Автоматизированные диагностические системы для обучения и контроля двигательных функций учащихся / С.В. Кулаев, М.Я. Брагинский, В.М. Еськов // Тезисы докладов международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления."- Гурзуф, 1998.- С 473-474.

4. Брагинский М.Я. Сигнальный детектор положения объекта / М.Я. Брагинский // Тезисы докладов Первой научной конференции молодых ученых и специалистов. -Сургут, 1998.-С102-103.

5. Брагинский М.Я. Мониторинг движений человека / М.Я. Брагинский, В.М. Еськов // Тезисы докладов II съезда биофизиков России.- М., 1999.- С.395.

6. Брагинский МЛ. Исследование двигательных функций человека в контексте экологической безопасности / М.Я. Брагинский // Тезисы докладов научно-практической конференции "Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере". - Сургут, 2000.- С98-99.

7. Брагинский М.Я. Диагностический комплекс на базе ЭВМ для биофизических исследований / М.Я. Брагинский // Тезисы докладов окружной конференции молодых ученых и специалистов "Наука и образование ХМАО - XXI веку". - Сургут, 2000.- С.82-83.

8. Еськов В.М. Амплитудно-частотные характеристики треморограмм человека, получаемые с помощью датчиков перемещения и вычислительного комплекса / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, О.Е. Филатова // Материалы международной конференции "Датчики и преобразователи информации - систем измерения, контроля и управления."- Гурзуф, 2000.- С. 248 - 249.

9. Брагинский М.Я. Интервальный и статистический анализ биосигналов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000610264 РОСПАТЕНТ / М.Я. Брагинский; - М., 2000.

Ю.Брагинский М.Я. Алгоритм анализа нормального или патологического изменения треморограмм человека в условиях статических и динамических нагрузок. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000610599 РОСПАТЕНТ / М.Я. Брагинский, В.М. Еськов - М, 2000.

11. Еськов В.М. К вопросу о произвольности в непроизвольном микродвижении конечности человека (треморе) / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, О.В. Климов // Вестник новых медицинских технологий. - 2002. - № 3. - С. 42-45.

12. Брагинский М.Я. Дифференциальный датчик для регистрации высокоамплитудного тремора. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 24920 РОСПАТЕНТ / М.Я. Брагинский, В.М. Еськов, Е.В. Майстренко - М, 2002.

13. Брагинский МЛ. Дифференциальный датчик для регистрации высокоамплитудного тремора и возможность его использования в клинической практике / М.Я. Брагинский, В.М. Еськов, Д.А. Жарков, В.А. Папшев // Вестник новых медицинских технологий. - 2003. - № 3. - С. 87-89.

14. Braginsky M.Y. Registration of neuron networks oscillation / M.Y. Braginsky, V.A. Papshev, V.M. Eskov // World Congress on Medical and Biological Engineering. -Limassol, Cyprus, 1998.-P. 121.

Подпись соискателя

Брагинский М.Я.

11619®

Формат 60x84/16. Объем 0,57 уч.-изд.л. Тираж 80 экз. Заказ № 117.

Отпечатано на ризографе в полиграфическом отделе СурГУ, 628400, г. Сургут, ул. Лермонтова, 5.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПРОИЗВОЛЬНЫХ И НЕПРОИЗВОЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ.

1.1. Организация и управление двигательными функциями человека - оператора с позиций компартментно-кластерного подхода.

1.2. Современное состояние разработки технических систем для регистрации движений с помощью сенсоров и автоматизированных устройств.

2. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ТРАДИЦИОННЫЕ И АВТОРСКИЕ РЕШЕНИЯ. 33 2.1. Диагностические комплексы на базе акселерометров для клинических исследований произвольных и непроизвольных движений.

2.2-Использование токовихревых датчиков для создания автоматизированного комплекса (статистический и частотный анализ треморограмм).

2.3. Расширение возможностей использования разрабатываемых систем на базе дифференциальных датчиков микроперемещений.

3. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОЛЬНЫХ И НЕПРОИЗВОЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА.

3.1 Системный компартментный подход в разработке математической модели регуляции движений человека с несколькими степенями свободы. Сравнение теоретических и экспериментальных данных.

3.2.Результаты системного анализа и обработки с помощью ЭВМ спектральных характеристик тремора разных возрастных групп учащихся и больных.

4. КОМПАРТМЕНТНО - КЛАСТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА (ТЕППИНГА).

Актуальность проблемы. Работа опорно-двигательного аппарата (ОДА) и сердечно-сосудистой системы человека сопровождается их локальными и общими микродвижениями. Использование методов системного анализа (моделирования и управления) позволяет исследовать эти процессы и ряд других, связанных с организацией целенаправленных движений человека. Задачи подобного плана возникают в системах человек-оператор, в медицине, физиологии спорта (координация движений гимнастов, эффекты тремора при стрелковой подготовке) и при изучении особенностей развития координации движений детей в возрастной физиологии и педагогике. Особое значение такие процессы имеют в медицинских исследованиях при изучении патологий нервно-мышечной системы (НМС) в разделах неврологии, хирургии. Во всех этих случаях возникает необходимость в разработке устройств и методов получения и обработки информации о микроперемещениях тела человека или его частей.

Следует отметить, что в этой области уже достигнуты существенные результаты. Разработаны оригинальные датчики, автоматизированные системы обработки информации (B.C. Гурфинкель и др., 1989; В.В. Смолянинов, 1997; В.А. Антонец, 1999), имеются примеры математических моделей движений человека. Вместе с тем еще актуальна разработка более эффективных методов изучения непроизвольных движений человека и разработка диагностических автоматизированных комплексов (АК), создание новых типов датчиков микроперемещений и систем анализа этих процессов.

Определенные перспективы имеются в использовании компартментных подходов для построения адекватных моделей организации двигательных функций организма. Использование таких системных методов должно позволить существенно продвинуть исследования в области двигательных функций человека, в изучении особенностей их становления и развития. Особое значение такие подходы могут иметь в исследованиях состояния человека-оператора, когда точность движений может играть решающую роль в управлении человеком различными машинами, включая и роботизированные комплексы.

Целью диссертационного исследования является разработка методов и средств диагностики двигательных функций человека с использованием АК, обеспечивающих автоматизацию обработки полученной при этом информации и повышающих качество диагностики двигательных функций человека.

В задачи исследования входило:

1. Разработка алгоритма и программы интервального и статистического анализа биомеханических показателей произвольного движения человека, а также создание алгоритма анализа изменения треморограмм человека в условиях нагрузок для решения задач диагностики возрастных и половых особенностей регуляции движений.

2. Для экспериментальной проверки теоретических выводов разработка АК на базе дифференциальных датчиков для регистрации микродвижений тела человека.

3. Разработка и исследование математических моделей произвольных и непроизвольных движений человека, позволяющих описывать возникновение периодических процессов в этих движениях.

4. Системное компартментно - кластерное исследование количественных особенностей организации движений человека с использованием АК и двухкластерной математической модели, а также идентификация параметров этих моделей, позволяющих описывать различные динамические режимы движений конечности.

Методы исследований для решения поставленных задач включали методы системного анализа, теорию управления, моделирования, теорию графов, физиологического эксперимента, статистические методы.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Предложен способ измерения микродвижений конечности человека с использованием дифференциальных датчиков, обеспечивающий более высокую точность регистрации микродвижений в области низкочастотной части спектра.

2. Разработан и запатентован алгоритм измерения биомеханических характеристик человека и оценки состояния НМС организма человека, находящегося в различных физиологических состояниях, позволяющий повышать скорость обработки биомедицинской информации.

3. С помощью запатентованного АК выявлены особенности амплитудно-частотных характеристик непроизвольных движений в условиях статических и динамических нагрузок, в частности, идентифицирован 10-герцовый компонент, связанный с фазическим состоянием НМС человека.

4. Предложена двухкластерная трёхкомпартментная модель регуляции движений конечности человека и идентифицированы основные режимы ее динамики, что позволяет формализовать проблему описания организации таких движений в рамках единого системного компартментно-кластерного б подхода.

Практическое значение работы и результаты внедрения:

1. Разработаны и внедрены в практику алгоритмы и программные продукты для анализа показателей движений человека, позволяющие более точно производить анализ нормального или патологического изменения треморограмм человека в условиях нагрузок и в зависимости от возрастных и половых особенностей регуляции движений.

2. Разработанный АК может быть использован в практической работе физиолога и медика для автоматизированной оценки двигательных функций (при профотборе, при допуске на работу и при контроле состояния человека-оператора; для оценки точности и координации целевых движений в спорте).

3. С позиций системного анализа на базе компартментных моделей сделана попытка дать количественное описание состоянию ОДА человека, что позволяет приблизиться к пониманию механизмов функциональной организации движений на основе модельных представлений о колебательных процессах в НМС человека, объяснить ряд закономерностей поведения биомеханических систем.

Созданный АК был использован при обследовании учащихся школ и больных г.Сургута. Теоретические результаты работы и АК вместе с датчиками внедрены в учебном курсе "Биофизика" на факультете биологии Сургутского государственного университета, а также в институте технического творчества и патентоведения (г.Тольятти) и Самарском государственном педагогическом университете (кафедра спортивных дисциплин).

Апробация работы. Основные положения диссертации легли в основу докладов на следующих конференциях и семинарах: на Международных конференциях "Датчики и преобразователи информации систем измерения"-Гурзуф, 1997, 1998, 2000; на 4-ой Всероссийской научной конференции "Экология и здоровье человека" - Самара, 1997; на Международном конгрессе по медицинским инженерно-компьютерным технологиям - Кипр, 1998; на Первой научной конференции молодых ученых - Сургут, 1998; на II съезде биофизиков России - Москва, 1999; на Всероссийской научно-практической конференции "Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере" - Сургут, 2000; на окружной конференции молодых ученых и специалистов "Наука и образование ХМАО - XXI веку" - Сургут, 2000.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан датчик и диагностический комплекс на его основе, обеспечивающий быстрое получение данных при массовом обследовании двигательных функций, и позволяющий выявлять изменения в регуляции двигательных функций и регистрировать точность и координацию движений в терминах абсолютных перемещений.

2. Апробация разработанных датчиков и АК вместе с программным обеспечением спектрального анализа треморограмм, статистического, интервального анализа показателей теппинга показывает высокую точность и надежность регистрации и анализа низкочастотных компонент движения руки человека, что обеспечивает выявление различий в спектральных характеристиках разных групп больных (ОНМК, A3) и школьников.

3. Разработанные и исследованные компартментно-кластерные модели теппинга и тремора позволяют количественно описывать динамику исследуемых биологических процессов, различные режимы движения конечностей.

4. Исследования двухкластерной трехкомпартментной математической модели регуляции непроизвольных движений человека показали возможность существования периодических и апериодических режимов функционирования мышц, при этом влияние мышечной нагрузки на частоту тремора подтверждается данными на компартментных моделях: изменение коэффициента диссипации с 0.5 до 0.7 приводит к увеличению частоты колебаний в 1.5 раза, что согласуется с полученными нами экспериментальными данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективность работы ученого в области медицины и биологии в большой степени зависит от уровня организации его работы с биообъектом. В свою очередь, результаты этой работы зависят от средств и методов исследования, поскольку основные усилия в научных исследованиях так или иначе связаны с получением, обработкой биомедицинской информации и моделированием исследуемых процессов.

Целью нашей работы являлось разработка методов и средств диагностики двигательных функций человека с использованием автоматизированного комплекса. Было разработано программное обеспечение для интервального и статистического анализа биомеханических показателей произвольного движения человека, а также для анализа нормального или патологического изменения треморограмм человека. Сам АК был разработан на базе усовершенствованных токовихревых датчиков для регистрации микродвижений тела человека. С использованием ККП была разработаны и исследованы математические модели произвольных и непроизвольных движений человека, позволяющие описывать возникновение периодических процессов в этих движениях. Исследования, выполненные в нашей работе, убедительно показали возможность дифференциальной диагностики мышечного утомления и математического моделирования особенностей регуляции со стороны центральной нервной системы двигательной функции человека. Следовательно, разработанные авторские методы и устройства можно использовать в целях функциональной диагностики как двигательных функций конечности в целом, так и асимметрии конечностей.

1. Анохин П.К. Кибернетика функциональных систем. М., Медицина, 1998.

2. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ахмедов Ш.М., Ефимов А.П., Буданова Т.Б. Ранняя диагностика деформирующих артрозов средствами биомеханики. // Тез. докл. Всес. симп. с международ, участием по актуальным проблемам травматологии и ортопедии, Рига, 1987.

3. Антонец В.А., Аксенова Р.Х. Измерение локальных поверхностных колебаний биологических тканей массивным вибропреобразователем. // Тез. докл. 9 Всес. конф. "Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение", М., 1989. с. 57.

4. Антонец В.А., Анишкина В.И., Ахмедов Ш.М., Ефимов А.П., и др. Способ определения состояния суставных поверхностей. // А.С. СССР № 1273088, Бюлл.№ 44, 30.11.86.

5. Антонец В.А., Анишкина Н.М. Пьезоакселерометры ПАМТ. // В сб. "Виброакустические поля сложных объектов и их диагностика", ИПФ АН СССР, Горький, 1989. с. 191-203.

6. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ахмедов Ш.М., Ефимов А.П. Способ диагностики заболеваний костно-суставного аппарата нижних конечностей человека. //А.С. СССР № 1251855, Бюлл. № 31, 23.08.86.

7. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ахмедов Ш.М., Ефимов А.П., Докторов П.С. Метод оценки толчковых функций нижних конечностей человека при ходьбе. // Методические рекомендации МЗ УзССР. Ташкент, 1986.

8. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ахмедов Ш.М., Ефимов А.П., Докторов П.С., Буданова Т.Б., Краснощекое И.П. Способ выявления болевой реакциипри поражениях конечностей. // А.С. СССР № 1344317, Бюлл. № 38, 15.10.86.

9. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П. "Биомеханическая диагностика нарушений двигательной функции верхней конечности человека. // Методические рекомендации утвержд. МЗ СССР, Горький, ИПФ АН СССР. 1986, № 10.

10. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П. Оценка функционального состояния опорно-двигательного аппарата человека по вибрациям, сопровождающим локомоционные акты. // В кн. Биомеханика мышц и структура движений (Современные проблемы биомеханики, вып.7),

11. H.Новгород, 1992. с.23-34.

12. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П. Пьезоакселерометры ПАМТ и их применение для исследования механической активности физиологических систем человека // Препринт № 140, ИПФ АН СССР, Горький, 1986. 23 с.

13. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П., Буданова Т.Б., Иоффе Д.И., Шмонин А.А. Способ определения времени прекращения иммобилизации конечностей при переломах. // А.С. СССР № 1397022, Бюлл. № 19. 23.05.86.

14. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П., Смирнов Г.В. Акселеромет-рическая стабилография // Ортопедия, травматология и протезирование, №

15. Москва-Харьков, Медицина, 1991. с. 55-56.

16. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Серебрякова Н.Г. Акселерометрический метод контроля движений головы человека-оператора. // Тез. докл. 9 Всес. конф. "Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение". М., 1989. с.55.

17. Антонец В.А., Баевский P.M. Спектральная сейсмокардиография // Теоретические и прикладные аспекты анализа временной организации биосистем. М., Наука, 1976. с. 162-172.

18. Антонец В.А., Глинер А.Р., Спивак-Баранов М.Е. Исследование частотных передаточных свойств грудины человека. // Тез. III Всес. конф. по проблемам биомеханики. 1983, т.1. с.140-142.

19. Антонец В.А., Зверев В.А., Зверева К.В., Спиридонова И.К. Связь спектральных характеристик баллистокардиограммы с некоторыми параметрами гемодинамики. // Врачебное дело, № 3, 1974. с. 27-31.

20. Антонец В.А., Зверев В.А., Спиридонова И.К. Спектральный подход к количественной оценке баллистокардиограмм // Медицинская техн. № 6, 1971. с.28-32.

21. Антонец В.А., Ковалева Э.П. Статистическое моделирование непроизвольных колебаний конечности. // Биофизика, том 41, вып.З, 1996. с. 704-709.

22. Антонец В.А., Ковалева Э.П. Оценка управления статическим напряжением скелетной мышцы по ее микродвижениям. // Биофизика, том 41, вып.З, 1996. с. 711-717.

23. Арчвадзе JI.E. Влияние статической нагрузки на точность двигательных реаций. Автореферат дис. канд. биол. наук. Тбилиси, 1989.

24. Батуев А.С. К механизмам формирования афферентного синтеза в коре двигательного анализатора. // ЖВНД, 1973, 23. с.349-356.

25. Батуев А.С. Кортикальные механизмы интегративной деятельности мозга. Л., 1978.

26. Батуев А.С. Механизмы участия сенсомоторной коры в управлении движениями. // Физиол. журн. СССР, 1977, 63. с.239-245.

27. Бернштейн Н.А. О построении движений. М., 1947.

28. Бернштейн НА. Физиология движений и активность. М., Наука, 1990.

29. Брагинский М.Я. Диагностический комплекс на базе ЭВМ для биофизических исследований. // Доклады на окружной конференции молодых ученых и специалистов «Наука и образование ХМАО XXI веку». Сургут, 2000. с.82-83.

30. Брагинский М.Я. Интервальный и статистический анализ биосигналов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000610264 РОСПАТЕНТ. Москва, 2000.

31. Брагинский М.Я. Исследование двигательных функций человека в контексте экологической безопасности. // Доклады на научно-практической конференции "Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Север". Сургут, 2000. с.82-83.

32. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Климов О.В. К вопросу о произвольности в непроизвольном микродвижении конечности человека (треморе). // Вестник новых медицинских технологий, № 3, 2002. с. 42-45.

33. Брагинский М.Я. Сигнальный детектор положения объекта. // Доклады на Первой научной конференции молодых ученых и специалистов. Сургут, 1998. с.102-103.

34. Брагинский М.Я., Еськов В.М. Мониторинг движений человека // Доклады на II съезде биофизиков России. Москва, 1999. с.395.

35. Брагинский М.Я., Цейтлин В.А., Еськов В.М. Использование ЭВМ для получения и переработки биомедицинской и экологической информации // Экология и здоровье человека: Материалы 4-ой Всероссийской научной конференции. Самара, 1997.- с. 53-55

36. Верхало Ю.Н. О модели портативного фотофонотремометра. // Теория и практика физической культуры, 1967, №8.

37. Волков В.Г., Иванов Е.А., Лебедева Н.Н., Хачатурьянц Л.С. Экспресс-контроль работоспособности оператора с помощью электронногоимитатора слежения. // В сб. Проблемы биологической кибернетики. М., «Наука», 1973.

38. Гидиков А.А. Микроструктура произвольных движений человека. София, изд. Болгарской академии наук, 1970.

39. Гидиков А.А. Теоретические основы электромиографии. Д., 1975.

40. Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методики исследований в физиологии труда. М., Медицина, 1974.

41. Гранит Р. Основы регуляции движений. М., 1973.

42. Гуревич М.О. Учебник психиатрии. М., 1937.

43. Гурфинкель B.C., Коц Я.М., Шик M.JI. Регуляция позы человека. М., 1965.

44. Дубровский В.И. Спортивная медицина. М., Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998.

45. В.М. Еськов. Введение в компартментную теорию респираторных нейронных сетей. М., Наука, 1994.

46. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Рыжаков В.В. Автоматизированные системы диагностики функционального состояния человека оператора // Доклады на Международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения." Гурзуф, 1997. с. 338- 339.

47. Зимкин Н.В. О некоторых физиологических механизмах двигательных навыков в спорте. // В кн.: Сенсомоторика и двигательный навык в спорте. Д., 1973.

48. Иванов Е.А. К структуре двигательного навыка оператора. Методические вопросы и техническое обеспечение физиологического эксперимента. М., Наука, 1976.

49. Иваново-Муромский К.А. Электрический парабиоз ЦНС человека и животных. // Труды семинара "Некоторые проблемы биокибернетики и применение электроники в биологии и медицине". Киев, 1964. с. 3 33.

50. Иоффе М.Е. Кортикоспинальные механизмы инструментальных двигательных реакций. М., 1975.

51. Козловская И.Б. Афферентный контроль произвольных движений. М., 1976.

52. Коц Я.М. Организация произвольного движения. М., 1975.

53. Кринский В.И., Шик M.JI. Методика исследования позы. // Биофизика, 1963, №8. с.513-519.

54. Магнус Р. Установка тела. М., 1962.

55. Мойкин Ю.В., Ананьев Б.В., Тарасенко Н.Ю. Оздоровление труда работников малоподвижных профессий. М., Медицина, 1978.

56. Мойкин Ю.В., Киколов А.И. Психофизиологические основы профилактики перенапряжений. М., Медицина, 1987.

57. Новотоцкий-Власов В.Ю., Ковалев В.П. Способ определения момента начала движения с высокой точностью по механограмме. // в кн. "Психофизиологические исследования функционального состояния человека-оператора", 1993.

58. Орловский Г.Н. Нейронные механизмы локомоции. Автореф. докт. дис. М., 1973.

59. Развитие двигательных способностей у детей. М., Изд-во АПН РСФСР, 1976.

60. Разработка методик и макетов устройств акселерометрического контроля движений головы, туловища и конечностей человека (отчет о НИР). // ИПФ АН СССР, Рук. Антонец В.А., № гос. per. 01.9.10.053067, инв. № 02.9.10.052052, Н.Новгород, 1991.

61. Разработка методов и аппаратуры для медицинской и технической диагностики (отчет о НИР). // ИПФ АН СССР, Рук. Антонец В.А., № гос. per. 01830077419, инв. № 0286.0089337, Горький. 1985.

62. Сальченко И.Н. Координация спортивных движений при нарушениях афферентации. // В кн. "Сенсомоторика и двигательный навык в спорте". Л., 1973. с.68.

63. Серебрякова Н.Г., Молостова Н.Ю., Ефимов А.П., Савиновская З.А. Способ диагностики сколиоза. Описание изобретения RU 94026962 6 А61В 5/11 от 27.07.96.

64. Серебрякова Н.Г. Динамика спектральной структуры микродвижений при кинезотерапии начальных стадий искривления позвоночника. Автореферат. М., 1995.

65. Сеченов И.М. Рефлексы головного мозга. // В сб. Физиология нервной системы. Т.1. М., 1952.

66. Симптомы заболеваний и лечение. Причины возникновения и профилактика. М., КРОН-ПРЕСС, 1997.

67. Скупченко В.В., Балаклеец P.M. Особенности структурно-функциональной организации двигательной системы и синдромы поражения. Самара, СамГМУ, 1998.

68. Смолянинов В.В. Структура, функция, управление системно-конструктивный подход. // Биологические мембраны, том 41, № 6, 1997. с. 574-583.

69. Смолянинов В.В. От инвариантов геометрий к инвариантам управления // Интеллектуальные процессы и их моделирование. М., Наука, 1987. с.66-110.

70. Смолянинов В.В. Что такое Жизнь? С точки зрения кибернетика. // Биол. журн. Армении. № 8, 1990. с.712-722.

71. Сухо дол бский Г.В. О характеристиках человека при слежении. Докт. дисс. Л., 1968.

72. Уфлянд Ю.М. Физиология двигательного аппарата человека. Л., 1965.

73. Фарфель B.C. Управление движениями в спорте. Изд-во ФиС, 1975.

74. Фельдман А.Г. Изменение длины мышцы как следствие сдвига равновесия в системе мышца-груз. // Биофизика. 1974. с.534-538.

75. Фельдман А.Г. Управление длиной мышцы. // Биофизика. 1974. с.749-753.

76. Фиднер Л.Н. Управление координацией движения. М., «Наука», 1971.

77. Фромберг Э.М. Конструкции на элементах цифровой техники. // М., Радио и связь, 1991.

78. Фромберг Э.М., Сабитов К.А., Ямпольский B.C. Треморометр. А. с. № 1407482 СССР. Опубл. 1988, Бюл. № 25.

79. Херхулидзе Т.Д., Карпенко М.Л. Радиолокационная установка для определения микродвижений звеньев тела человека. // в кн. "Приборы и методы в спортивной тренировке и эксперименте". Л., 1969.

80. Шаповалов А. И. Нейроны и синапсы супраспинальных моторных систем. Л., 1976. 228 с.

81. Шик М. А. Управление наземной локомоцией млекопитающих животных. // В кн. Физиология движений. Л., 1976. с.234—275.

82. Штилькинд Т.И. О суставных моментах при ходьбе человека и задача поддержания равновесия. // В кн. "Проблемы космической биологии", JL, 1975. с.64-118.

83. Шток В.Н., Федорова Н.В. Заболевания экстрапирамидной нервной системы (номенклатура синдромов и нозологических форм). М., РМАПО. 1994.

84. Шубочкина Е.И., Золина З.М., Варламов В.А. Устройство для записи тремора кисти. // в кн. "Физиологические методы исследования трудовых процессов". М., 1969.

85. Anichkina N.M., Antonets V.A., Efimov А.Р. The application of the analysis of vibrations accompanying locomotor acts to the investigation of human locomative system. // 2nd EAST European conference on biomedical engineering, 1991, Praga.

86. Antonets V., Spivak-Baranov M., Sheinfeld I., Yefimov A., Smirnov G. Sea rolling and pithing effect on a an analysed by vibrational diagnostic methods. // 2nd EAST European conference on biomedical engineering, 1991, Praga.

87. Bickford R. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 1950, 2.

88. Braginsky M.Y., Papshev V.A., Eskov V.M. Registration of neuron networks oscillation. // World Congress on Medical and Biological Ingineering. Limassol, Cyprus, 1998. p. 121.

89. Burke R.E., Levine D.N., Tsairis P., Zajac F.E. Physiological types and histochemical profiles in motor units of the cat gastrochnemins. // J. Physiol. (London). 1973, p.723-748.

90. Bayev K.V., Kostyuk P.G. Primary afferent depolarization evoked by the activity of spinal scratching generator. // Ibid., 1981, 6. № 2, p. 205—215

91. Castaigne P. et al., Facteurs peripheriques et centraux controlant l'inhibition reciproque la chez l'homme. // Rev. Neurol., 1978, vol.134, № 1, p.3-9.

92. Cross K.W. British Medical Journal, 1951.

93. Dietrichson P. The role of the fusimotor system in spasticity and Parkinsonian rigidity. // In: New developments in electromyography and clinical neurophysiology. Basel, 1973. p.496-507.

94. Eagles J.B., Halliday A.M., Redfearn J.W. The effects of fatique on tremor. // "In Symposium on Fatique". London, 1953. p. 13-28.

95. Edwards RH. Human muscle function and fatigue. // In: Human muscle function and fatigue: physiological mechanisms. London, Pitman med., 1981. p.1-18.

96. Evarts E.V. Control of voluntary movement by the brain. // In: Psychiatry and Biol. Hum. Brain. New York, 1981. p.139-164.

97. Ead H.W. Journ. Physiol. London, 1955. p.130.

98. Gurfinkel V.S., Shik M.L. The control of posture and locomotion. // In: Motor Control. Ed. by A.A. Gydikov et al. New York, 1973. p. 217-234.

99. Jahne J. Der EntfluB von Entspannung und psychischer Belastung auf die Mirovibration. Wien, 1957.

100. Jankowska E., Jukes M.G, Land S., Lundberg A. Reciprocal innervation through interneuronal inhibition. // Nature, 1965, № 4980. p. 198-199,

101. Jankowska E., Jukes M.G., Lund S., Lundberg A. The effect of DOPA on the spinal cord. Half-centre organization of interneurones transmitting effects from the flexor reflex afferents. // Ibid. 1967, № 3, p. 389-402.

102. Jankowska E., Jukes M.G., Lund S., Lundberg A. The effect of DOPA on the spinal cord. Reciprocal organization of pathways transmitting excitatory action to alpha-motoneurones of flexors and extensors. // Acta physiol. scand., 1967. № 3, p. 369-388.

103. Kling U. Stimulation neuronaler impulsrhythmen. Zur Theorie der Netzwerke mit cyclischen Hemmverbindungen. // Kybernetic, 1971, № 1. p. 123—139.

104. Kornhuber H.H. Cerebral cortex, cerebellum and basal ganglia: An introduction to their motor functions. // In: The neurosciences. Third Study Program. Cambridge, 1974. p.267-280.

105. Kornhuber H.H. Neural control of input into longterm memory: limbic system and amnestic syndrome in man. // In: Memory and transfer information. New York, 1973. p.1-22.

106. Lewis E.R. Problems of organization of motor system. // In: Progress. Theoretical Biology. New York London, 1972. p.303-338.

107. Lundervold L.A. Electromyographic investigation of position and manmer of working in typewriting. // Acta Physiol. Scand., 1951, v.28. p.1-183.

108. Miller S., Scott P.D. The spinal locomotor generator. // Exp. Brain Res., 1977, №2, p. 387-403.

109. Petrofsky J.S. Isometric exercise and its clinical implication. New York, 1982.

110. Porter R. Relationship of the dischargees of cortical neurons to movement in free-to-move monkeys. // Brain Res., 1972. p.39-43.

111. Rethelyi M., Szentagothai J. The large synaptic complexes of the substantia gelatinosa. // Exp. Brain Res., 1969. № 3. p. 258-274.

112. Sherrington C.S. Flexion-reflex of the limb, crossed-extension reflex, and refles Stepping and standing. // J. Physiol., 1910, №1. p. 28-121.

113. Sherrington C.S. Notes on the scratch reflex of the cat. // Quart. J. Exp. Physiol. 1911, № 3. p.213-220.

114. Sherrington C.S. Observations on the scratch-reflex in the spinal dog. // J. Physiol. 1906, № 1. p. 1-50.

115. Sherrington C.S. Reflexes elicitable in the cat from pinna vibrissae and jaws. // J. Physiol. 1917, № 2. p. 404-431.

116. Stephens J.A., Usherwood T.P. The mechanical properties of human motor unit with special reference to their fatigability and recruitment threshold. // Brain Res., 1977, vol.125, № 1. p.91-97.

117. Szekely G. Development of limb movements: embriological, physiological and model studies. // in: Ciba Found Symp. Growth of the Nervous System/Ed. by G. E. W. Wolstenholme, M. O. Connor. London, Churchill, 1968. p. 77-93.

118. Thach W.T. Cerebellar output: properties, synthesis and uses. // Brain Res., 1972. p.89-97.

119. Wood G.A. et al. Motor unit activity and muscle strength development. // Austral. Phys. Eng. Sci. Med., 1983, vol.6, №2. p.71-75.