СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ФАНТОМНЫХ БОЛЕЙ
SYSTEM OF TECHNICAL MEANS FOR TREATING PHANTOM PAINS

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к медицине, а именно к лечению болей неврологической природы. Система технических средств для лечения фантомных болей предназначена для лечения синдрома хронических фантомных болей.
Уровень техники.
Фантомные боли являются очень серьезной проблемой, которая не дает пациенту полноценно жить после травматической потери или ампутации части или всей конечности, что является наиболее часто встречающимися случаями. Неприятные ощущения возникают резко и со временем стихают, но примерно у половины пациентов боль сохраняется на всю жизнь. Фантомные боли относятся к патологиям сложной природы, избавиться от них бывает почти невозможно, несмотря на большое количество методов лечения. Патология фантомных болей связана с нервными окончаниями, которые остаются в культе, они посылают в мозг нервные импульсы, сигнализируя о боли в конечности, которой нет, возникает хронический комплексный фантомный синдром иллюзорной конечности.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту на изобретение JP 2015039522 (A), SEIKO EPSON CORP, А61Н 1/02, G06T 11/00, G09B 19/00, опубл. 02.03.2015 г., в котором представлено описание реабилитационного устройства для восстановления функции парализованной части тела, которое включает в себя: камеру, которая фотографирует изображение метки, нанесенной на парализованную часть тела, и выводит сфотографированное изображение; блок распознавания положения, который принимает ввод сфотографированного изображения и распознает положение парализованной части тела, используя изображение метки; блок формирования изображения, который выводит динамическое изображение, в котором движется парализованная часть тела; и установленный на голове дисплей, который отображает динамическое изображение, наложенное на парализованную часть тела. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: реабилитационное устройство для восстановления функции парализованной (ампутированной) части тела; метка (маркер), нанесенная на парализованную часть тела (неповрежденную часть ампутированной части тела или протез); формирование динамического изображения, в котором движется парализованная (ампутированная) часть тела; установленный на голове дисплей, который отображает динамическое изображение. Недостатком вышеописанного аналога изобретения является то, что описываемое реабилитационное устройство управляется устройством управления, выполненным в виде крупногабаритного процессора, оснащенного приложением цифровой обработки 2D изображений, не предназначенной для создания трехмерной модели. Замещение парализованной (ампутированной) конечности в вышеописанном устройстве осуществляется подготовленным заранее динамическим изображением, совершение движений при этом обусловлено не факторами реального времени, а заложенными заранее действиями в анимацию модели. Скорость движения динамического изображения и расстояние между меткой и блоком фотографии пациент может регулировать только с помощью блока ввода и блока распознавания, установленные в процессоре. Камера, фотографирующая изображение метки, выполняющая функцию считывающего устройства, является отдельным устройством, специально устанавливаемым на дисплее.
В предлагаемой системе технических средств для лечения фантомных болей считывающим устройством для сбора данных об ампутированной конечности является камера, интегрированная в смартфон, который одновременно выполняет функции считывающего устройства и устройства для анализа полученных данных и создания трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности. Малогабаритные размеры смартфона позволяют компактно разместить его в шлеме дополненной реальности, являющемся устройством для отображения созданной трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности, что фактически упрощает конструктивное выполнение системы в виде смартфона, размещенного в шлеме дополненной реальности, и контроллера. Применение устройства контроля движения, выполненного в виде контроллера, сканирующего и фиксирующего выполнение движения имеющейся здоровой конечности и перенаправляющего зафиксированную информацию о выполнении движения в смартфон для воссоздания движения созданной модели трехмерного виртуального изображения ампутированной конечности, позволяет пациенту в режиме реального времени производить действия здоровой конечностью, не производя регулирование скорости движения движущегося изображения и расстояния между прикрепленным маркером и камерой смартфона.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по патенту на изобретение US 2016263345, SHUSTER GARY STEPHEN [US]; SHUSTER BRIAN MARK [CA]; CURRY JR CHARLES MARION [US]; SHUSTER DANA BETH [US], A61M 21/02, A61N 1/04, A61N 1/36, опубл. 15.09.2016 г., в котором представлено описание способа и устройства для лечения синдрома фантомной конечности у пациента, включающего регистрирующее устройство для сбора данных с неповрежденных частей недостающей конечности и/или частей среды, окружающей недостающую конечность, функционально связанное с вычислительным устройством для анализа и/или идентификации полученных данных, генерирования трехмерного виртуального изображения недостающей конечности и/или окружающей среды из данных, собранных с носителей, показывающих пациента до того, как у него была ампутирована конечность или с помощью усреднения, по меньшей мере, двух конечностей от других людей, а также сравнения трехмерного виртуального изображения недостающей конечности с визуальными данными из одной или нескольких баз данных для идентификации персонально идентифицирующей метки на недостающей конечности или неповрежденной конечности; дисплей для отображения трехмерного виртуального изображения для пациента, таким образом, что недостающая конечность кажется неповрежденной, представляющий собой регулируемое устройство, такое как гибкий дисплей, очки дополненной реальности, контакты дополненной реальности, светодиодный дисплей, автостереоскопический дисплей, голограмму или проектор и экран; электроды, выполненные с возможностью перехвата электрических сигналов от нервных окончаний над участком ампутации; устройство обнаружения движения, выполненное с возможностью обнаружения и распознавания одного или нескольких жестов с последующей интерпретацией их обрабатывающим устройством для сенсорной тактильной стимуляции трехмерного виртуального изображения недостающей конечности; устройство дополнительно содержит аудиоустройство обратной связи. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: устройство для лечения синдрома фантомной конечности у пациента, включающее регистрирующее устройство для сбора данных с недостающей конечности и частей среды, окружающей недостающую конечность, устройство для анализа полученных данных и генерирования трехмерного виртуального изображения недостающей конечности и окружающей ее среды с учетом данных, собранных с носителей, показывающих пациента до того, как у него была ампутирована конечность (конечности), а также идентификации персонально идентифицирующей метки на недостающей конечности; отображающее устройство в виде очков дополненной реальности для отображения трехмерного виртуального изображения и окружающей ее среды для пациента, таким образом, что недостающая конечность кажется неповрежденной; устройство для обработки информации о движении.
Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании наиболее близкого аналога изобретения заключается в сложности компоновки и настройки элементов оборудования устройства, недостаточном удобстве в использовании. Регистрирующее устройство для сбора данных с ампутированной конечности и устройство для анализа полученных данных и генерирования трехмерного виртуального изображения ампутированной конечности и окружающей ее среды являются отдельными элементами оборудования, не связанными конструктивно, выполняющими соответствующие функции. Работа устройства получения и обработки информации о движении, обеспечивающая тактильную сенсорную стимуляцию модели трехмерного виртуального изображения, осуществляется с помощью электродов, как обязательно используемых устройств. Описанная в прототипе компоновка устройства с большим количеством элементов необходимого оборудования усложняет условия, как самого лечения, так и настройку оборудования для проводимого лечения.
Раскрытие сущности изобретения.
Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является упрощение конструктивного выполнения системы технических средств для лечения фантомных болей (далее система), что достигается выполнением системы, содержащей функционально связанные: считывающее устройство для сбора данных с ампутированной конечности; устройство в виде смартфона с установленными в нем приложениями дополненной реальности для анализа полученных данных и создания трехмерной модели виртуального изображения конечности до ампутации с учетом персональной метки в виде родинки, шрама или татуировки; устройство в виде шлема дополненной реальности для отображения созданной трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности; и устройство контроля движения, при этом, считывающее устройство для сбора данных с ампутированной конечности выполнено в виде камеры смартфона, помещенного в шлем дополненной реальности, и имеет возможность получения данных об ампутированной конечности с помощью прикрепляемых к заменяющему ее протезу маркеров, выполненных в виде штрих-кодов, а устройство контроля движения представляет собой работающий в режиме реального времени контроллер, снабженный ИК-детектором для сканирования и фиксации движений здоровой конечности, выполненный с возможностью направлять информацию о движениях здоровой конечности в смартфон для воссоздания движения модели трехмерного виртуального изображения ампутированной конечности. Выполнение считывающего устройства для сбора данных с ампутированной конечности в виде камеры смартфона помещенного в шлем, являющийся устройством для отображения созданной трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности, а также выполнение устройства контроля движения без использования электродов, а в виде контроллера, работающего в режиме реального времени, снабженного ИК-детектором для сканирования и фиксации движений здоровой конечности, выполненный с возможностью направлять информацию о движениях здоровой конечности в смартфон для воссоздания движения модели трехмерного виртуального изображения ампутированной конечности, обеспечивает значительное упрощение конструктивного выполнения системы, что, в свою очередь упрощает ее настройку, работу и использование. Все элементы оборудования, применяемые в системе, имеют малогабаритные размеры и вес, что позволяет свободно перемещать их и устанавливать практически в любом удобном месте, не требуя предварительной специальной подготовки, что делает систему удобной для использования ее пациентом.
Краткое описание чертежей.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид системы технических средств для лечения фантомных болей (схема), на фиг. 2 представлен шлем дополненной реальности (фото), на фиг. 3 представлен смартфон (фото), на фиг. 4 представлен контроллер (фото), на фиг. 5 представлены очки дополненной реальности (фото).
Позициями на фигурах обозначены:
1 - шлем дополненной реальности,
2 - смартфон,
3 - контроллер,
4 - маркеры,
5 - протез (заменяющий ампутированную конечность).
Осуществление изобретения.
Система технических средств для лечения фантомных болей включает функционально связанные между собой шлем дополненной реальности 1, помещенный в шлем смартфон 2 с камерой смартфона, используемой для считывания собранных данных с ампутированной конечности, в котором посредством установленных в нем (смартфоне) приложений дополненной реальности осуществляется создание трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности, получаемого в результате анализа и обработки данных, полученных с помощью прикрепляемых к заменяющему ампутированную конечность протезу 5 маркеров 4; данных, собранных с носителей, содержащих информацию о конечности пациента до того, как конечность была ампутирована; информации о движения имеющейся здоровой конечности, производимые пациентом, фиксируемой контроллером 3, работающим в режиме реального времени, снабженным ИК-детектором для сканирования и фиксации движений здоровой конечности, выполненный с возможностью направлять информацию о движениях здоровой конечности в смартфон для воссоздания движения модели трехмерного виртуального изображения ампутированной конечности; а также данных идентификации персональной метки в виде родинки, шрама, татуировки, имевшей место на ампутированной конечности, до того, как была ампутирована конечность. Техническим средством отображения созданной трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности является шлем дополненной реальности 1 с помещенным в него смартфоном 2. Приложения дополненной реальности содержат библиотеку дополненной реальности, представляющую собой набор программных средств для распознавания маркеров и наложения на него объектов, и собственно приложение дополненной реальности, куда загружается трехмерная модель, созданная с помощью информации об утраченной конечности, полученной от пациента, по его воспоминаниям и меди файлам, и наложения информации о движении здоровой конечностью, полученной от контроллера 3.
В системе технических средств для лечения фантомных болей вместо шлема дополненной реальности могут быть использованы очки дополненной реальности (с встроенной камерой), совмещающие функции считывания для сбора данных с ампутированной конечности и отображения трехмерной модели виртуального изображения ампутированной конечности одновременно.
Очки дополненной реальности, реализующие функции считывания и отображения одновременно, могут быть выполнены с программно-аппаратной частью для возможности установки в них приложений дополненной реальности и реализации ими (очками) при этом функции смартфона, являющегося устройством для анализа и создания трехмерной модели виртуального изображения недостающей конечности с учетом данных идентификации персональной метки при ее наличии на конечности, до того, как была ампутирована конечность.
Устройство контроля движения может быть выполнено в виде нейроинтерфейса.
Сбор данных с ампутированной конечности осуществляется с помощью прикрепляемых к заменяющему ее протезу 5 маркеров 4, выполненных в виде штрих-кодов или в виде любой другой нанесенной на поверхность кодовой информации, предоставляющей возможность ее считывания техническими средствами.
Система технических средств для лечения фантомных болей работает следующим образом.
Использование системы технических средств для лечения фантомных болей предполагает самостоятельное лечение пациентом. Для этого пациент прикрепляет с помощью фиксаторов к протезу 5, заменяющему ампутированную конечность (или к части тела ампутированной конечности) маркеры 4, запускает на смартфоне 2 приложения дополненной реальности, помещает смартфон 2 в шлем дополненной реальности 1, предварительно надетый пациентом. Камера смартфона 2 фиксирует изображение маркеров 4 и перенаправляет закодированную на них информацию в смартфон 2. Контроллер 3 сканирует определенные движения имеющейся здоровой конечности пациента (например, сжатие кулака) и преобразует их посредством ИК-детектора и видеофиксации в закодированную информацию о движении, перенаправляя обработанную информацию о выполнении движения в смартфон 2. Библиотека дополненной реальности начинает искать маркер 4, находит его, раскодирует маркерное изображение, накладывая на него анимацию движения, полученную от контроллера 3 для воссоздания движения создаваемой модели трехмерного виртуального изображения конечности. Затем раскодированное маркерное изображение с наложенной на него анимацией движения накладывается поверх модели, детально созданной в приложении дополненной реальности по информации об утраченной конечности, полученной от пациента, по его воспоминаниям и меди файлам, в результате чего получается готовая трехмерная модель виртуального изображения ампутированной конечности, которая перенаправляется на шлем дополненной реальности 1, который, в свою очередь, выводит изображение пациенту. На этапе детализации модели осуществляется идентификация персональной метки в виде родинки, шрама, татуировки, имевшей место на утраченной конечности, и восстановление ее на создаваемой трехмерной модели виртуального изображения, максимально копируя при этом внешний вид отсутствующей конечности. Приложения дополненной реальности, установленные в смартфоне 2, могут обрабатывать свыше 10 маркеров одновременно, что делает возможным создавать трехмерные модели виртуального изображения соответствующего количества конечностей. Контроллер 3, работая в режиме реального времени, заставляет созданную модель ампутированной конечности синхронно повторять сканируемые контроллером движения имеющейся здоровой конечности, производимые пациентом.
В результате работы системы осуществляется обратная биологическая связь, когда человек, потерявший свою конечность, вновь начинает видеть ее и получает возможность управлять ей, что заставляет мозг снимать болевые ощущения.