Разработки          Услуги          О компании          Контакты  

Материал из биософт-м

Перейти к: навигация, поиск
Статья
Название: Архитектура сетевых медицинских систем для оценки функции равновесия (стабилометрия) и комплексной оценки состояния человека
Авторы: С.С. Гроховский, О.В. Кубряк, И.А. Филатов
Опубликовано: // "Информационно-измерительные и управляющие системы" № 12. Т. 9. 2011.


Архитектура сетевых медицинских систем для оценки функции равновесия (стабилометрия) и комплексной оценки состояния человека

Аннотация

Возможность удаленного обследования и контроля состояний пациентов с нарушениями координации, двигательной патологией («постурологических» больных) является высокотехнологичной медицинской услугой, доступность которой будет способствовать повышению объективности диагностики в данной сфере и улучшению качества лечения. Впервые в РФ предложен и сертифицирован новый тип средств измерения — устройство для оценки функции равновесия у человека (электронное стабилометрическое устройство «Стабилотренажер» ST-150). Появление стабилометрического устройства с достоверными метрологическими характеристиками позволяет создавать валидные системы дистанционной оценки состояния человека для нужд неврологии, ортопедии- травматологии, оториноларингологии и других областей медицины, а также для функционального контроля в спорте и на производстве. Рассматривается концептуальная модель (архитектура) сетевой информационно-измерительной системы, построенной на основе стабилометрии, с возможностью добавления иных измерительных и контрольных устройств.

Ключевые слова

Сетевые медицинские системы, стабилометрия, вестибулопатия, нарушение опорной функции нижних конечностей, постурология, двигательная патология, мультидиагностика, средства измерения, телемедицина.

Введение

Согласно Федеральному Закону № 102 «Об обеспечении единства измерений», любая диагностическая медицинская техника подлежит метрологическому контролю. Следует отметить, что несмотря на усилия государственной метрологической службы [5], не всегда метрологическим аспектам при сертификации медицинского оборудования придается должное внимание. Например, стабилоплатформа ST-150 «Стабилотренажер» — первое в стране устройство данного вида, для которого было выдано Свидетельство об утверждении типа средств измерений (RU.C.28.004.A № 41201). Тогда как зарегистрированные ранее соответствующими структурами министерства здравоохранения как медтехника стабилометрические устройства отечественного и импортного производства, до сих пор не имеют таких свидетельств, что ухудшает возможности для проведения валидных измерений функции равновесия и их корректного сравнения. В свою очередь, это является одной из причин недостаточно высокого на сегодня, по-нашему мнению, уровня научно-исследовательских работ в области медицинской стабилометрии и отсутствия востребованных сетевых решений.

Стабилометрические системы — это относительно новый вид медицинской диагностико- реабилитационной аппаратуры, предназначенной для анализа функции равновесия тела человека. Термин «стабилометрия» образован латинским «stabilis» и греческим «μέτρον», обозначая здесь оценку устойчивости, стабильности позы человека, так как первые функциональные тесты визуально оценивали способность удерживать заданную позу, как, например, проба Ромберга. Также используется термин «постурология», от английского слова «posture» — поза, позиция, осанка. Современные медицинские стабилометрические системы используют как статические, так и динамические тесты — для оценки характеристик не статической позы [7].

В случае заболеваний опорно-двигательного аппарата, различных травм, замены суставов нижних конечностей (эндопротезирование); болезней уха, горла и носа; неврологической патологии; различных интоксикаций (прием алкоголя и наркотиков) и др., изменения характеристик функции равновесия, тонкой координации движений, являются важным элементом диагностики и оценки эффективности проводимого лечения [2,3,4]. Отметим, например, что согласно данным ГОСКОМСТАТА в РФ ежегодно регистрируется примерно 3,5 млн. лор-заболеваний [6]. При этом до 10% заболевших имеют осложнения, сказывающиеся на функции равновесия, что увеличивает риск опасных и фатальных падений в данной группе [2, 8]. Особую актуальность стабилометрической технике придает низкий, на сегодняшний день, уровень объективизации соответствующих состояний человека в медицине. Это связанно с комплексом причин, полный анализ которых лежит вне темы этой статьи.

Устройство для оценки устойчивости и координации человека

Измерительная часть стабилометрической системы представлена силоизмерительной платформой, состоящей из опорной поверхности, электронного преобразователя сигналов и датчиков силы. Цифровой сигнал от стабилоплатформы поступает в компьютер, где специальная программа по данным измерения оценивает координаты общего центра давления (ОЦД) человека на опорную поверхность и анализирует различные параметры его перемещений. Программное обеспечение предоставляет возможность анализа различных характеристик траектории центра давления на опору. Условно можно разделить такие характеристики на следующие группы:

  1. стандартная статистическая оценка рассеяния результатов измерений (средние значения положения центра давления в системе координат, стандартное отклонение и т.д.);
  2. геометрические характеристики (длина траектории перемещения центра давления, площадь и т.д.);
  3. частотные характеристики (области спектра колебаний);
  4. интегральные характеристики (различные производные и оценки, включающие результаты других оценок).

Архитектура сетевой системы для оценки состояния человека

Для многих современных информационных систем, в том числе медико-биологической направленности, важным элементом является использование в различной степени распределенной модели сетевого взаимодействия клиент—сервер [например, 1]. Для систем удаленной оценки состояния человека имеет значение также градация измерительных устройств и доступа к управлению согласно роли и компетенции пользователей — их категоризации. На наш взгляд, можно выделить несколько категорий пользователей: 1) клиент (пациент, спортсмен, обследуемый работник); 2) контролер (медицинский персонал, выполняющий обследование); 3) пользователь (специалист, использующий в своей работе данные информационной системы); 4) эксперт (наиболее подготовленный специалист, анализирующий результаты измерений для других пользователей). Соответственно, режим эксплуатации системы может предусматривать как включение всех категорий пользователей, так и «многокатегорийность» пользователя, или только коммуникации «клиент — эксперт». В этой связи, возможно построение различных вариантов архитектуры сетевых систем, рассчитанных в большей степени на ту или иную категорию пользователей. Обоснованность выбора распределенной, центрально-распределенной или централизованной архитектуры зависит от постановки целей. В общем смысле, для сетевой системы, основанной на анализе функции равновесия человека, основными целями, как мы полагаем, могут быть следующие:

  • удаленная диагностика двигательной патологии (например, в ортопедии, неврологии и т.д.)
  • удаленная оценка эффективности лечения и восстановления, реабилитации (например, восстановление после эндопротезирования тазобедренных или коленых суставов, постинстультная реабилитация и др.)
  • функциональный контроль двигательно-координационной сферы (например, в спорте, в предсменном контроле, при диспансеризации и т.д.)

Учитывая, что система может предусматривать также проведение и удаленное управление тренингами с биологической обратной связью с использованием стабилометрии (например, рекомендации таких тренингов в Приказе МЗиСР от 22 августа 2005 г. № 534 «О мерах по совершенствованию организации нейрореабилитационной помощи больным с последствиями инсульта и черепно-мозговой травмы»), включение дополнительных средств измерения (полиграфические комплексы) и другие особенности, варианты архитектуры могут быть еще расширены.

Внедрение сетевых систем, таким образом, будет способствовать расширению возможностей для пациента за счет появления новых форм организации лечебного процесса, включая привлечение специалистов из других регионов или из-за рубежа. Варианты могут предусматривать, например, дистанционное назначение специальных тренингов с биологической обратной связью. В этом случае, периферический элемент системы (измеритель) снабжается устройством визуализации (при зрительной обратной связи) или иным, для отображения перемещений центра давления для клиента, а специалист получает возможность дистанционно менять настройки тренинга в зависимости от состояния клиента и целей тренинга.

Для синхронизации потоков диагностической информации в системе удаленного мониторинга в ООО «БИОСОФТ-М» разработан концентратор приборных модулей Unimod (универсальный концентратор медицинского оборудования) — модуль для синхронизированной по времени передачи данных с нескольких многоканальных приборных модулей с интерфейсом RS232 или UART в компьютер по интерфейсу USB HID. Концентратор предназначен для систем длительного мониторинга физиологических характеристик оператора, интеграции и синхронизации в единый информационный поток данных с различных приборов диагностики. Такое устройство, оснащенное специализированной программой, позволяет одновременно регистрировать десятки параметров различного назначения для комплексной оценки состояния живого объекта, внешней среды и характеристик клинического оборудования.

Заключение

На наш взгляд, актуальность использования стабилометрических устройств в медико- биологических исследованиях повышается с развитием сетевых технологий, которые способствуют созданию высоконасыщенной полезными данными информационной среды для всех специалистов, деятельность которых касается двигательно-координаторной сферы и двигательной патологии у человека. Применение сетевых устройств в данной области позволяет предлагать и реализовать также и новые организационные модели оказания медицинской помощи населению, повысить качество лечения и расширить возможности оказания специализированной и высокотехнологичной медицинской помощи.

Применение мультидиагностических систем, включающих метод стабилометрии, может быть востребовано, например, для такой категории клиентов, как пациенты в постинсультный период, пациенты после эндопротезирований суставов нижних конечностей, здоровые операторы (пилоты, водители, др.) и т.д. К другим отличительным особенностям предлагаемых сетевых решений можно отнести следующее:

Применение мультидиагностических систем, включающих метод стабилометрии, может быть востребовано, например, для такой категории клиентов, как пациенты в постинсультный период, пациенты после эндопротезирований суставов нижних конечностей, здоровые операторы (пилоты, водители, др.) и т.д.

К другим отличительным особенностям предлагаемых сетевых решений можно отнести следующее:

  1. Низкая стоимость эксплуатации. Достигается за счет использования общедоступных средств широкополосного Internet в различных модификациях: беспроводные, коммутируемые, выделенные и т.д. Существующие тарифы на аренду средств Internet-коммутации доступны для широкого круга пользователей.
  2. Высокая скорость передачи данных. Реальный трафик высокоскоростного широкополосного Internet достигает 100 Мб/сек, что позволит обеспечить сбор и устойчивую передачу электрофизиологических показателей состояния клиентов специализированным службам медучреждения в режиме реального времени.
  3. Комплексирование показателей. На информационные IP-шлюзы медучреждение одновременно поступают потоки данных о состоянии сразу нескольких пациентов. Регистрируемые данные проходят три уровня комплексирования. На первом уровне объединяются данные с электрофизиологического оборудования по каждому пациенту, на втором уровне — данные нескольких пациентов и на третьем — данные нескольких медучреждений, где размещаются пациенты. Для комплексирования потоков медицинской информации используются аппаратно-программные средства, прошедшие клиническую апробацию при решении аналогичных задач удаленной связи.
  4. Ведение базы данных удалённого мониторинга. Все потоки данных, поступающие по удаленной связи, автоматически сохраняются в медицинской базе данных и строго ассоциируются с медицинскими картами обследуемых пациентов. Это позволяет специалистам реализовать постпроцессорный анализ зарегистрированной информации с возможностью её обработки, документирования, архивирования и экспорта на внешние носители. Таким образом, для каждого уполномоченного «удаленного» пользователя всегда доступен полный объем первичной информации о динамике изменения показателей клиента за всё время наблюдения.
  5. Развитый сервис on-line анализа входных потоков информации. В процессе наблюдения удаленных пациентов специалистам медучреждений предоставляются возможности комментирования (текст, аудиозапись) регистрируемой информации в любой момент времени, выполнения оперативных распечаток отдельных участков записи, реализации операций специализированной обработки данных и ряд других возможностей, повышающих эффективность on-line анализа. Следовательно, визуальное восприятие динамики электрофизиологических показателей дополняется широким функциональным сервисом её обработки.
  6. Возможность непрерывного, круглосуточного мониторирования (для соответствующих целей, с использованием носимых на теле приборов для «ходячих» пациентов). Состояние клиента регистрируется в виде совокупности электрофизиологических показателей с высокой частотой оцифровки (для ряда приборов не менее 100 Гц). Все данные круглосуточно поступают на Интернет-шлюзы медучреждения и распределяются по отделам, где отображаются на терминалах для оперативного анализа.
  7. Синронизация всех потоков в режиме реального времени.
  8. Все потоки данных, регистрируемые с «удаленных» клиентов в режиме реального времени, строго синхронизируются. Все события записываются в память системы автоматически и могут комментироваться специалистами в on-line режиме. Такой подход позволяет повысить эффективность оценки по каждому клиенту, в динамике.

Литература

  1. Адаскин А. В., Исакова О. И., Ceргейчик В. В., Филатов И. А., Загребин Д. А. Мультимодальные средства функциональной диагностики лётного и диспетчерского состава гражданской авиации. Вестник Московского авиационного института. № 3, 2011, т. 18
  2. Гусева А.Л., Бауш Я.А., Лучихин Л.А. Опыт применения стабилометрического комплекса ST-150 «Stabip» в физической реабилитации пациентов с вестибулярными расстройствами. Материалы IX Всероссийского конгресса оториноларингологов «Наука и практика в оториноларингологии», Москва, 8-9 ноября 2010
  3. Киселев Д.А., Гроховский С.С., Кубряк О.В. Консервативное лечение нарушений опорной функции нижних конечностей в ортопедии и неврологии с использованием специализированного стабилометрического комплекса ST-150. М.: Маска, 2011. 68 с.
  4. Кубряк О.В., Гроховский С.С. Постуральный тест с биологической обратной связью в оценке влияния привычного сеанса курения на показатели баланса у здоровых добровольцев. Наркология, № 9, 2011 (в печати)
  5. Первая всероссийская научно-техническая конференция «проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники», 05-10 сентября 2011, Сочи
  6. Российский статистический ежегодник. Госкомстат, 2009
  7. Скворцов Д.В. Стабилометрическое исследование. М.: Маска, 2010. 176 с.
  8. Best C, Tschan R, Eckhardt-Henn A, Dieterich M. Who is at risk for ongoing dizziness and psychological strain after a vestibular disorder? Neuroscience. 2009 Dec 29;164(4):1579-87
www.biosoft-m.ru



Просмотры
Личные инструменты