СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ВЕСТИБУЛО-МОТОРНОЙ ПРОЕКЦИИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF ESTIMATING STATE OF VESTIBULAR-MOTOR PROJECTION AND SYSTEM FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии и нейрохирургии, а именно к диагностике (инструментальной документации), мониторингу, экспертизе, лечению и реабилитации нервных структурных и функциональных нарушений, приводящих к появлению таких симптомов, как головокружение, боли головы, нарушения координации движений, и может быть также использовано в военной, авиационной, морской, спортивной, семейной медицине.
По данным Кокрановских отчетов головокружение встречаются у 20% общего количества населения Земного шара. Оно оказывается третьей по частоте причиной обращений к врачу в США (Desmond AL. 2004). В Германии от него страдает до 22.9% общего количества населения, причем у лиц с такими жалобами качество жизни значительно снижается (Neuhauser HK, et al., 2008). Приступы болей головы периодически переживает 90-95% общего количества населения, среди которых у 20% встречаются боли выраженной интенсивности (Ropper АН., Brown RH., 2005). Во многих случаях эти боли формируются при участии вестибулярной системы. У 12% населения Земного шара интенсивные боли головы носят мигренозный характер (Harker L.A., 1994). В последнее время начали обращать внимание на тот факт, что у лиц, страдающих от мигрени, риск сосудистых катастроф, в том числе инфарктов и инсультов, значительно повышен (Мищенко Т.С., 2009). В Украине ситуация еще хуже в результате неблагоприятной экологической ситуации, в частности вызванной аварией на ЧАЭС (Здесенко И.В., 2001). Для решения этой проблемы в развитых странах созданы Лаборатории исследования головокружения и боли головы (Claussen C.F., Franz В., 2006; Graybiel A., Fregly A.R., 1966).
Известен способ ультразвуковой кранио-корпографии, согласно которому определяют движения шеи обследуемого. Движения головы/плеч регистрируют с помощью маркеров, расположенных на плечах и голове, таким образом, что они двигаются вместе с обследуемым. Кривая положения каждого маркера в трех координатах пространства потом определяется в зависимости от времени и запоминается как набор данных. Движение шеи потом выделяют из движений головы и торсионных движений за счет определения разницы между средними двух кривых, представляющих движения плеч и кривой положения головы. Паттерн движения, определенный с помощью кранио-корпографии, оценивают и анализируют с помощью устройства для обработки данных. Метод особенно полезен для установления наличия и степени поражения шейной части позвоночника вследствие хлыстовой травмы в результате автокатастрофы [6789044 Method and apparatus for determining a neck movement pattern Date Issued: September 7, 2004 Claussen; Claus-Frenz (Bad Kissingen, DE)].
Указанный способ осуществляют с помощью устройства, состоящего из набора маркеров, расположенных соответственно на плечах и голове обследуемого, системы обработки данных, присоединенной к конфигурации приемника для регистрации положения каждого из маркеров. Система обработки содержит модуль анализа и вычитающего блока, сконфигурированного таким образом, чтобы использовать зарегистрированные результаты для формирования разности между средним значением мест расположения плеч и местом расположения головы и генерировать профиль движения шеи, выделенный из, по меньшей мере, одной из трех координат пространства [6789044 Method and apparatus for determining a neck movement pattern Date Issued: September 7, 2004 Claussen; Claus-Frenz (Bad Kissingen, DE)].
Указанный способ ограничен регистрацией движений лишь в 4-х точках.
В устройстве отсутствуют технические средства для регистрации движений глаз, движений конечностей и их взаимодействия с движениями головы, движений корпуса - наклонов, сгибаний и тому подобное.
Известны также система и устройство для тестирования вестибулярной и окуломоторной функций. Устройство включает прибор для направления луча, поддерживаемый несколькими опорами, двигатель, сконфигурированный для селективного смещения луча и компонент, согласовывающий движения головы с движениями луча и служащий для передачи генерируемых двигателем движений на голову больного по одной или нескольким осям стимуляции [US 2011/0152711 A1, A61B 5/0496, A61B 5/11, 2011].
Способ обеспечивает тестирование вестибулярной и окуломоторной функций, не учитывая состояние вестибуло-спинальной функции, оценивая движения глаз и головы в ответ на движение простого светового стимула, не давая возможности оценивать движения глаз в ответ на сложные картинки или видеопрезентации. Отсутствует возможность оценки перемещений и движений корпуса, регистрации движений конечностей и их взаимодействия, с корпусом. Не предусматривается также изучение взаимодействия сенсорных систем: зрительной, вестибулярной, соматосенсорной, слуховой, ольфакторной и магнитной.
Ближайшими к заявляемому изобретению являются устройство и способ для осуществления селективной стимуляции окуломоторних рефлексов, задействованных в стабилизации зрительного образа на сетчатке.
Согласно способу в режиме реального времени осуществляют модификацию слуховых и зрительных стимулов в соответствии с движениями головы больного и генерацию стимулов, интегрирующих вестибулярные и зрительные рефлексы, основанные на ответе больного. Использование дополнительных комплектующих позволяет модифицировать соматосенсорные стимулы для усиления селективной возможности устройства.
Устройство, с помощью которого осуществляют указанный способ, содержит шлем, включающий затемненные очки и наушники, блок вестибулярной реабилитации (БВР) и отдаленный тренировочный блок (ОТБ), тензодатчики для измерения центра гравитации, компьютер. Для записи движений головы предусмотрены акселерометр или другое устройство, включая инерционное, электромагнитное, инфракрасное, ультразвуковое. Могут быть использованы дополнительные комплектующие, например веб-камера, смонтированная на очках, или в другом месте, подобно случаю, в котором используют экран телевизора. В устройство предлагают также ввести постурографию (ПГ) и видеонистагмографию (ВНГ) для записи движений глаз, генерируемых зрительной стимуляцией [US 2009/0240172 A1, A61B 5/11, A61M 21/00, 2009].
Указанные устройство и способ относятся к вестибулярным реабилитационным системам и методам лечения только вестибулярного невронита, головокружения и ощущения возникающей впоследствии нестабильности. Механизмом описанного авторы считают дефицит вестибуло-окуломоторного рефлекса. Используют селективную стимуляцию окуломоторных рефлексов, задействованных в стабилизации изображения на сетчатке благодаря сочетанию зрительной вестибулярной и соматосенсорной функций. Основной параметр - движения головы больного. Индивидуальный подбор зрительных стимулов не имеет стандартизации параметров. Движения головы предусмотрено высчитывать с помощью акселерометра или любого другого устройства для записи движений головы. Измерения могут быть осуществлены с помощью дополнительных комплектующих. Центр гравитации рассматривают как функцию позиций и масс, составляющих тело. Это не объясняет конкретную стратегию поведения больного при движении центра гравитации, например, вперед. Возможны следующие варианты: шаг вперед, наклон в суставах ступней голени вперед, наклон вперед в поясничном участке корпуса и движение рук вперед или руки вперед в противоположный стороны по диагонали, то же ноги, приседание. Поэтому вестибуло-спинальная информация, такая как центр давления подошвы ноги на платформу, зарегистрированная с помощью силовой платформы, общеизвестна, а центр гравитации измеряют с помощью тензодатчиков, его измерения с помощью видео обойдутся дорого, точность будет недостаточная.
В патенте тело рассматривают как систему, имеющую три основных входа - зрительный, вестибулярный и соматосенсорный, и с помощью ПГ и ВНГ предлагают выполнять оценку или функциональный диагноз системы равновесия, стимулируя зрительную, слуховую, соматосенсорную или вестибулярную системы. Во-первых, ни ПГ, ни ВНГ не используют слуховые стимулы. Во-вторых, использованы слуховые синтетические стимулы, не влияющие на функцию восприятия пространства. В-третьих, названные устройства не дают возможности оценивать состояние функции локомоции. Наконец, указанные системы не дают возможности изучения функции взаимодействия с пространством.
Следуя принципам вестибулярной реабилитации пациента, авторы успешно стимулируют сенсорную информацию, являющуюся триггером расстройства равновесия, - это не факт, что больному станет лучше. Все зависит от того, как у больного протекает заболевание. При прогредиентном течении болезни постоянное стимулирование расстройств равновесия приведет к инвалидизации больного.
Способ не учитывает всех 20 типов головокружений и нозологических единиц, связанных с ними, не учитывает концепцию сенсорного тетрады, где восприятие пространства происходит за счет четырех систем: зрительной, слуховой, вестибулярной и соматосенсорной. Для того, чтобы стабилизировать изображение на сетчатке, следует сначала найти локализацию поражения систем, формирующих восприятие пространства, передвижения и взаимодействующих с пространством (открытие дверей) с целью индивидуального подбора оптимального лечения. Устройство не дает возможности осуществлять одномоментно запись движений глаз, корпуса, конечностей и их взаимодействия. Не учитываются механизмы того, как слух принимает участие в ориентации и передвижении в пространстве, - мы чувствуем направление, откуда доходит звук. На ориентацию в пространстве влияет также запах. Магнитное излучение влияет на состояние координации движений. Постурография ограничена выполнением пробы Ромберга. Устройство не дает возможности выполнять локомоторные тесты, такие как Унтербергера или Фукуди. Реабилитационные программы принято разрабатывать с учетом клинического течения болезни: реституции, адаптации супрессии, габитуации или компенсации.
В основу изобретения поставлена задача расширения функциональных возможностей способа оценки состояния вестибуло-моторной проекции и повышения точности диагностики.
Вторая задача, поставленная в основу изобретения, - это усовершенствование системы оценки состояния вестибуло-моторной проекции для расширения ее функциональных возможностей и повышения точности диагностики.
Поставленную задачу решают тем, что в способе оценки состояния вестибуло-моторной проекции, заключающемся в видеомониторинге движений глаз, на которые надевают затемненные очки, на которых фиксируют акселерометр, движений головы, на которую надевают наушники, движений корпуса и конечностей при выполнении неврологических тестов и исследовании неврологических рефлексов, физиологичных и патологических, согласно изобретению, в затемненных очках размещают видеокамеры, на голове дополнительно фиксируют лазерную указку, на глаза обследуемого направляют по два инфракрасных светодиода для подсветки глаз и создания иллюзии движения при включении экранов виртуальной реальности, включают программное обеспечение, получая на экране компьютера изображения от всех видеокамер и сигнал от акселерометра, осуществляют биологическое калибрование всех составляющих устройства, для чего регистрируют стандартные метрологически поверенные единицы - расстояния, углы, ускорения, потом проводят исследования при надетых и снятых очках на обследуемом, при размещении его на твердом полу и на мягкой платформе, оценку результатов осуществляют сначала по показателям движений головы, которые регистрируют с помощью лазерной указки, учитывая разницу разброса движений при выполнении разных тестов, также оценивают наличие спонтанного нистагма или саккад или их появление при выполнении исследований, причем при проведении каждого из тестов включают запись видео, а записанные в память компьютера видеофайлы хранят как документы и анализируют по соответствующим параметрам.
В способе могут дополнительно использовать излучатель запаха.
В способе могут дополнительно использовать магнитный излучатель.
Вторую поставленную задачу решают тем, что в системе оценки состояния вестибуло-моторной проекции, включающей затемненные очки, наушники, зафиксированные на голове обследуемого и присоединенные к проигрывателю или аудиовыходу компьютера, акселерометр, зафиксированный на темных очках и соединенный со входом компьютера, имеющего программное обеспечение, согласно изобретению, на затемненных очках размещены видеокамеры, выходы которых присоединены к плате видеозахвата, выход которой соединен с входом видеокарты компьютера, на голове обследуемого зафиксирована лазерная указка, соединенная с компьютером, для биологического калибрования и задания направления взгляда глаз на них направлены экраны виртуальной реальности, входы которых присоединены к выходам компьютера, в затемненных очках на глаза обследуемого направлены также по два инфракрасных светодиода для подсветки глаз.
При использовании четырех видеокамер три из них смонтированы на корпусе затемненных очков, а четвертая - на штативе спереди, сзади или сбоку от обследуемого, чаще всего сзади наверху.
При использовании шести и более видеокамер они размещены так, чтобы обследуемый был в исходной точке декартовой трехмерной системы координат.
Устройство может содержать излучатель запаха, размещенный рядом с обследуемым.
Устройство может содержать магнитный излучатель, размещенный рядом с обследуемым.
Устройство дополнительно содержит мягкую платформу, размещенную на полу, где находится обследуемый при проведении тестов.
В заявляемой системе соединено оборудование для компьютерной видеонистагмографии, видео-постурографии и видео-кранио-корпографии, дающее возможность при осуществлении способа использовать широкий арсенал неврологических тестов: Ромберга, Уемури (стояние на одной ноге с закрытыми глазами), Унтербергера-фукуди, диадохокинез, Гарсия (защитный рефлекс) и тому подобное. При этом есть возможность оценки движений глаз при проведении проб Бабинского, Барани, пальценосовой пробы. Система дает возможность оценить тонкое взаимодействие при движениях глаз, конечностей и отдельных частей конечностей, разных частей корпуса, головы и глаз, в режиме реального времени, в свою очередь, позволяет обнаруживать не только патологические движения названных составляющих туловища, но несовершенные физиологичные движения, возникающие при изучении новых операций (освоение новой трассы гонщиками), разрабатывать на основе полученной диагностики специальные тренировочные и реабилитационные процедуры и значительно совершенствовать операторскую деятельность.
Начиная с 2000 года, с использованием описанной системы и способа было обследовано свыше 500 больных, в которых другими неврологическими методиками практически не было обнаружено патологических изменений, что указывает на значительное повышение точности диагностики заявляемыми способом и системой.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг.1 изображена схема системы оценки состояния вестибуло-моторной проекции;
на Фиг.2 - очки с видеокамерами, вид спереди;
на Фиг.3 - очки с видеокамерами, вид сзади;
на Фиг.4-6 - примеры исследования вестибуло-моторной проекции пациентов;
на Фиг.7 - окуло-моторное ядро.
Система оценки состояния вестибуло-моторной проекции (Фиг.1) содержит затемненные очки 1 (Фиг.2, Фиг.3), на которых размещены видеокамеры (на Фиг.1 изображены четыре видеокамеры). При использовании четырех видеокамер три из них 2, 3, 4 смонтированы на корпусе затемненных очков 1 (Фиг.2, Фиг.3), а четвертая видеокамера 5 (Фиг.1) - на штативе спереди, сзади или сбоку от обследуемого, чаще всего сзади наверху. Видеокамеры 2, 4 (Фиг.2) направлены на глаза обследуемого, а видеокамера 3 - в направлении взгляда глаз обследуемого (Фиг.3). При использовании шести и более видеокамер (не показано) они размещены так, чтобы обследуемый был в исходной точке декартовой трехмерной системы координат. Выходы видеокамер 2, 3, 4, 5 соединены с платой 6 видеозахвата, выход какой соединен с входом видеокарты компьютера 7, имеющего программное обеспечение (Фиг.1). На очках 1 (Фиг.3) зафиксирован акселерометр 8, соединенный с входом компьютера 7. На голове обследуемого зафиксирована лазерная указка 9. соединенная с компьютером 7, и объемные или стереофонические наушники 10, присоединенные к проигрывателю или аудиовыходу компьютера 7. В затемненных очках 1 на глаза обследуемого направлены также по два инфракрасных светодиода 11 для подсветки глаз. Для биологической калибровки и задания направления взгляда глаз на них направлены экраны 12 виртуальной реальности, входы которых присоединены к видеовыходам компьютера 7.
Рядом с обследуемым может быть размещен излучатель 13 запаха, а также магнитный излучатель, 14, соединенные с компьютером 7. На полу, где находится обследуемый при проведении тестов, дополнительно может быть размещена мягкая платформа 15.
Способ осуществляют следующим образом.
На глаза обследуемого надевают затемненные очки 1 с видеокамерами 2, 3, 4, на голову - стереофонические наушники 10 и лазерную указку 9. На глаза обследуемого направляют по два инфракрасных светодиода 11 для подсветки глаз и создания иллюзии движения при включении экранов 12 виртуальной реальности. Включают программное обеспечение, получая на экране компьютера 7 изображение от всех видеокамер 2, 3, 4, 5 и сигнал от акселерометра 8. Проводят биологическое калибрование всех составляющих устройства, для чего регистрируют стандартные метрологически проверенные единицы - расстояния, углы, ускорения.
Дополнительно могут также использовать излучатель 13 запаха и магнитный излучатель 14.
В дальнейшем, в зависимости от задач, выполняют следующие исследования.
1. По Ромбергу: твердый пол, глаза смотрят вперед (очки 1 сняты).
2. По Ромбергу: твердый пол, глаза смотрят вперед (очки 1 надеты).
3. По Ромбергу: твердый пол, глаза смотрят вперед (в очках 1 за счет поочередного включения инфракрасных светодиодов 11 создается иллюзия движения).
4. По Ромбергу: мягкая платформа 15 на полу, глаза смотрят вперед (очки 1 сняты).
5. По Ромбергу: мягкая платформа 15 на полу, глаза смотрят вперед (очки 1 надеты).
6. По Ромбергу: мягкая платформа 15 на полу, глаза смотрят вперед (в очках за счет поочередного включения инфракрасных светодиодов 11 создается иллюзия движения).
7. То же повторяют с подачей музыки из одного стереофонического наушника 10 во второй.
8. Тот же набор тестов выполняют с наклонами головы вперед, назад, в стороны, поворотами головы для выявления позиционного головокружения или вертебробазилярной недостаточности.
9. Тот же набор тестов выполняют с движениями глаз в стороны, вверх, вниз.
Оценку результатов осуществляют сначала по показателям движений головы, регистрируемых лазерной указкой 9, учитывают разницу разброса движений при выполнении разных тестов (нормативные данные опубликованы: Claussen C.-F. Cranio-Corpo-Graphy (CCG) - 30 years of equilibriometric measurements of spatial and temporal head, neck and trunk movements. In: Equilibrium Research, Clinical Equilibriometry and Modem Treatment. (Eds.) Claussen C.-F., Haid C.T., Hofferberth В., Exerpta Medica, International Congress Series 1201, Elsevier Science B.V., Amsterdam, Netherland. 2000 г., 245-259; Nashner L.M., Black F.O., Wall С III. Adaptation to altered support and visual conditions during stance: patients with vestibular deficits. J. Neurosci, 1982, 2, 536-544). Также оценивают наличие спонтанного нистагма или саккада или их появление при выполнении исследований.
10. Те же тесты используют с позой Уемури (стояние на одной ноге, поочередно на левой и правой) (нормативные данные опубликованы: Trinus K.F. Chornobyl vertigo. 10 years of monitoring. Neurootology Newsletter, 1996, Suppl. 1, 140 p.).
11. Те же тесты используют с пробой Уемури после прослушивания мобильного телефона 4-5 минут с магнитным фильтром и без него.
12. Реабилитация: очки 1 сняты, больной смотрит на рисунок перед ним и двигает корпус таким образом, чтобы коснуться компонентов рисунка, регистрируют данные движений лазерной указки 9.
13. Реабилитация: очки 1 сняты, больной смотрит на рисунок перед ним и двигает корпус таким образом, чтобы коснуться компонентов рисунка, регистрируют данные движений лазерной указки 9, выполняется под музыку.
14. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,01 Гц.
15. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,02 Гц.
16. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,04 Гц.
17. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,08 Гц.
18. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,16 Гц.
19. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,32 Гц.
20. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 0,64 Гц.
21. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 1 Гц.
22. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 2 Гц.
23. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 3 Гц.
24. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, частота 4 Гц.
25. Авторотационный тест, вестибуло-окулярный рефлекс, максимальная частота.
26. Тест 16 повторяют с включенным верхним инфракрасным светодиодом 11 для фиксации взгляда. Тесты 14-25 оценивают по параметрам, опубликованным Claussen C.F., Franz В. Contemporary & practical neurootology. Solvay, Hannover, 2006, 410 р и Desmond A.L. Vestibular function: evaluation and treatment. Thieme, New York, Stuttgart, 2004, 228 р.
27. Пупиллометрия с неврологическими тестами (5-10 тестов): фиксируют появление анизокории и волнообразных расширений/сужений зрачков (Тринус к.Ф. Мигрень - присинковое (вестибулярное) нарушение: доказательный подход. Международный неврологический журнал, 2011 №2 (40)).
28. Тест Дикса-Холлпайка левый.
29. Тест Дикса-Холлпайка правый.
30. Наклоны головы.
31. Позиционирование головы.
32. Позиционирование тела. Тесты 28-32 считают позитивными, если в каком-то из положений головы возникает нистагм.
33. Калоричная проба: левое ухо ирригация водой 30°С.
34. Калоричная проба: левое ухо ирригация водой 44°С.
35. Калоричная проба: правое ухо ирригация водой 30°С.
36. Калоричная проба: правое ухо ирригация водой 44°С. Оценку проводят по частоте, «бабочка Клауссена» Claussen C.F., Franz В. Contemporary & practical neurootology. Solvay, Hannover, 2006, 410 р. или скоростью медленной фазы Bojrab D.L., Stockwell C.W. Electronystagmography and rotation tests. In: Neurotology. Jackler R.K., Brackmann DE. (Eds.). Mosby. St. Louis, Baltimore, Boston. 1994, 219-228.
37. Проба Унтербергера-Фукуди.
38. Письменная проба Фукуди.
39. Указательная проба.
40. Проба диадохокинеза.
41. Пробы на плавность движений конечностей и их частей.
42. Видеодокументация наличия тремора век, конечностей.
43. Пробы на полноту движений туловища, шеи, конечностей и их частей.
44. Видеодокументация особенностей патологических и физиологичных неврологических рефлексов.
При проведении каждого из тестов включают запись видео, записанные в память компьютера 7 видеофайлы потом могут сохраняться длительное время как документы и быть проанализированными по соответствующим параметрам.
Изобретение поясняется примерами.
Пример 1 (Фиг.4)
Больная П., 30 лет, жалобы на головокружение, слабость, усталость. На Фиг.3-5 сверху слева - правый глаз, справа - левый, внизу слева видеозапись из видеокамеры, направленной на больного, справа - видеозапись камеры на очках больного. Запись проведена в полутемном помещении, размыт рисунок внизу справа за счет активного движения головы. При авторотационном тесте частотой 1 Гц обнаружена конвергенция глаз.
Пример 2 (Фиг.5)
Больной Н., 27 лет, жалобы на боли головы, слабость, потерю инициативы. При тесте диадохокинеза возникла анизокория и атипичные разнонаправленные движения глаз.
Пример 3 (Фиг.6)
Больная Б., 33 года, жалобы на хроническую усталость, метеозависимость. При выполнении теста Уемури (вставание на одну ногу) отмечено назальное приведение правого глаза. Полученный результат объяснен на Фиг.7. Представлен срез верхней части Варолиевого моста. Активация пирамидного тракта приводит к поднятию ноги, благодаря кортико-рубро-спинальному тракту фиксируется осанка больного, на окуло-моторное ядро, в данном случае, переходило возбуждение. У больного нарушение локализовано в районе перехода возбуждения с красного ядра на окуло-моторное ядро.
Специально подобранная физкультура в комплексе с медикаментозным лечением позволила скорректировать данный дефект движения. Через 1 месяц такое движение уже не было зафиксировано.