Работа сенсора
Основой комплекса является автономный сенсор. Автономный сенсор «Trust-M» - это результат разработок в различных областях фундаментальных наук. Сенсор включает несколько отдельных функциональных единиц:
-
Система регистрации биомеханических данных;
-
Система регистрации электромиограммы;
-
Система функциональной электрической стимуляции;
-
Система управления;
-
Система связи.
Система регистрации биомеханических данных выполнена на современной технологии навигационных систем и включает в состав датчики, расположенные в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях: акселерометры, гироскопы и магнетометры.
Система регистрации электромиограммы имеет полноценный ЭМГ канал, позволяющий регистрировать электромиограмму любой поверхностно расположенной мышцы непосредственно во время выполнения движения.
Система функциональной электрической стимуляции представляет собой канал, позволяющий проводить функциональную электрическую стимуляцию мышц, т.е. стимуляцию мышц в движении в физиологически обоснованную фазу.
Система управления включает процессор, позволяющий согласовать работу и режимы работы разных устройств сенсора.
Система связи представлена двусторонним радиоканалом (Bluetooth или WiFi), позволяющий передавать данные с каждого сенсора «Trust-M» в компьютер и управляющие команды компьютера в сенсор.
На видеозаписи демонстрируется один из режимов работы сенсора «Trust-M», который позволяет регистрировать кинематику движений.
Кинематика движений в суставах и сегментах тела
Сенсоры «Trust-M» позволяют регистрировать различные параметры движения (кинематические, временные, пространственные, комбинированные) в любых сегментах тела и суставах. В качестве примера ниже приведена видеозапись регистрации временных (фазы цикла шага) и кинематических (движения в суставах) характеристик у больного с деформирующим остеоартрозом левого коленного сустава.
На видеозаписи слева показан фрагмент экрана программного пакета клинического анализа движений, где сверху вниз показаны графики движения поворотов таза (зелёный цвет), отметки фаз цикла шага (красный цвет), графики движений тазобедренных и коленных суставов в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях (чёрный цвет). Таким образом, врач сразу получает полную функциональную информацию по данному пациенту. После регистрации требуется несколько секунд для получения полного графического отчёта.
Графический отчёт – правая часть. Справа – графики движений правой стороны, слева – левой стороны.
Сверху вниз: три графика - повороты таза в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, красный график – временные характеристики фаз цикла шага и динамические нагрузки на нижнюю конечность, следующие три графика – движения в тазобедренном суставе (сгибание-разгибание, отведение-приведение и ротация), ниже – те же движения в коленном суставе. Два больших графика в левой и средней части – графики движений сгибания-разгибания в коленных суставах (слева – левый, справа – правый).
Обратите внимание, что масштаб графиков сильно отличается. В левом коленном суставе амплитуда движений существенно меньше (25 и 60 градусов, соответственно). Хорошо видно изменение функции левого коленного сустава. Сустав практически всё время находится в положении сгибания (нижняя линия соответствует нейтральному, т.е. выпрямленному положению сустава). Функция правого коленного сустава не изменена.
Кликом на одну кнопку в меню программного пакета получаем полную таблицу количественных параметров исследования.
В таблице количественных параметров содержится следующая информация (сверху вниз):
- Основные временные характеристики цикла шага для правой и левой ноги;
- Максимальные амплитуды движений таза и их фазы;
- Основные амплитуды движений тазобедренных и коленных суставов и их фазы.
Комплекс «Trust-M» позволяет одновременно регистрировать движения во всех крупных суставах нижней конечности при ходьбе или других локомоциях: тазобедренных, коленных, голеностопных.
Аналогично, как и для крупных суставов нижних конечностей, комплекс позволяет проводить регистрацию движений в суставах верхних конечностей.
В комплекте методик имеются стандартизированные методики регистрации движений в конечностях, крупных суставах и сегментах тела. Ниже представлена видеозапись воспроизведения исследования движений в плечевых суставах.
Аналогичным образом, как и для показанного ранее примера больного с гонартрозом, генерируется отчёт исследования и для суставов верхней конечности.
Технология, реализуемая комплексом «Trust-M» позволяет регистрировать и движения в таких сегментах, как отделы позвоночника. Ниже представлен пример регистрации движений в поясничном и шейном отделах позвоночника.
Для этого сенсоры «Trust-M» закрепляются в области головы, грудного отдела позвоночника и крестца. Сопряженная пара устройств «Trust-M» «голова-грудной отдел» позволяет записывать движения в шейном отделе позвоночника, следующая пара «грудной отдел-крестец» – в поясничном отделе позвоночника. При этом все движения фиксируются в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.
Об одной из таких методик диагностики патологии шейного отдела позвоночника у больных с дорсопатией Вы можете прочитать в опубликованной нами работе в центральной научной печати. В этой же работе опубликованы нормативные данные.
Результат просмотра уже выполненного исследования по стандартизированной методике определения нарушений движений головой (фрагмент) представлен ниже.
Комплекс позволяет реализовать несложные методики оценки движений в любых сегментах тела даже с использование всего одного сенсора. Ниже приведён пример стандартизированной методики диагностики нарушений при движении туловища.
Электромиографическое исследование
Каждый сенсор «Trust-M» имеет отдельный ЭМГ-канал (один или два канала, в зависимости от исполнения), который позволяет выполнять высокоточную регистрацию электромиограммы. Канал адаптирован к функциональному исследованию и позволяет получить качественную ЭМГ непосредственно во время движения обследуемого. На фотографии ниже представлен вариант регистрации ЭМГ мышц предплечья.
Обработка ЭМГ включает стандартные методы, в том числе выпрямление и сглаживание ЭМГ в режиме реального времени, усреднение данных, амплитудно-фазовый анализ и др.
На видеоролике представлен процесс регистрации электромиограммы.
В программном пакете процесс регистрации ЭМГ отображается синхронно с кинематикой, как это показано на видео ниже. Верхняя (зелёная) кривая – движения в локтевом суставе, красная кривая – нативная ЭМГ, нижняя (чёрная) – выпрямленная и сглаженная ЭМГ.
После проведения исследования остаётся только одним щелчком мыши расставить временные эпохи и получить усреднённые графики исследования.
Комплекс позволяет проводить многоканальное ЭМГ исследование при выполнении пациентом любых сложных локомоций. Ниже приведена видеозапись регистрации ЭМГ активности при ходьбе пациента (передне большеберцовые мышцы и наружные головки икроножных). Регистрация проводится синхронно с временными характеристиками цикла шага.
Исследование треморов
Сенсоры «Trust-M» позволяет проводить такой тип функционального исследования как исследование треморов конечностей и других сегментов тела. При этом регистрируются различные виды тремора, включая не улавливаемые зрением высокочастотные и малоамплитудные. Для примера приводится видеозапись регистрации тремора предплечья в расслабленном состоянии и при напряжении мышц.
Результат исследования также может быть получен в течение нескольких секунд за счёт автоматизированных процедур получения графической и цифровой информации. Пример отчёта, содержащего графики спектра частот колебаний во всех трёх плоскостях для предплечья в спокойном состоянии и количественных данных, представлен ниже.
На данном рисунке видно, что основные колебания предплечья находятся в низкочастотной части спектра, от 2 до 7 Гц в зависимости от плоскости. Амплитуды их так же отличаются. По направлению «Y» (это колебания справа налево) имеются дополнительные ритмы колебаний на частотах 2 и 4 Гц.
Ниже приведён пример тестирования этого же обследуемого при сжимании кулака.
Хорошо видно изменение характера колебаний. Так, в плоскостях «Y» (боковые) и «Z» (вверх-вниз), имеется ведущий ритм на частоте 9,8 Гц, а в плоскости «Х» (продольные колебания) наличие нескольких разобщённых ритмов.
Конечный отчёт любого исследования, содержащий данные о пациенте, графики и таблицы одним кликом сбрасывается в текстовый процессор.