ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ И РЕАБИЛИТАЦИИ
Адамчук А. В. Захаров С. М., Луцев А.Н., Скоморохов А. А.
Применение бурно
развивающихся компьютерных информационных
технологий в разрабатываемой современной
медицинской аппаратуре способствует
внедрению и использованию количественных
методов обработки, анализа и представления
электрофизиологических данных в различных
разделах медицины. Например, в
электроэнцефалографии это привело к
появлению принципиально нового аппаратно-методического
подхода — компьютерной
электроэнцефалографии (КЭЭГ), — выводящего методику на принципиально
новый уровень (Зенков Л. Р., 1996) как в традиционной для
электроэнцефалографии области —
эпилептологии, так и в области так
называемых «функциональных» расстройств —
невротических, психических и эмоциональных,
поведенческих и когнитивных нарушений,
психосоматических заболеваний, а также
определения эффективности применения
лекарственных препаратов, прогноза и
экспертизы.
В новом
электроэнцефалографе-анализаторе «Энцефалан-131-03»
(НПКФ «Медиком-MТД»
в 1998-2000 г.) возможности КЭЭГ используются
как при записи, первичной обработке ЭЭГ и ее
визуальном анализе, аналогичном
классическому, так и при обработке
полученных данных различными
математическими методами, топографическом
картировании, трехмерной локализации
источников патологической активности
мозга. Особенностью прибора,
предназначенного для широкого
использования в повседневной клинической
практике, является уникальная возможность
одновременной и синхронной регистрации ЭЭГ, сверхмедленной активности мозга
(СМП), вызванных потенциалов (ВП), реоэнцефалограммы для
исследования кровообращения мозга, а также
регистрации различных физиологических
сигналов: (электромиограммы (ЭМГ),
электрокардиограммы (ЭКГ), пневмограммы (ПГ),
электроокулограммы (ЭОГ),
фотоплетизмограммы (ФПГ), кожно-гальванической
реакции (КГР) и температуры
по 5 полиграфическим каналам. При этом
качество регистрации сигналов ЭЭГ
соответствует требованиям к компьютерной
электроэнцефалографии, сформулированным
Nuwer M.R. (1991) для Американского общества
клинической электроэнцефалографии и
принятым за основу Конгрессом по
биоэлектромагнитной топографии (Амстердам,
1992).
Методы анализа ЭЭГ в «Энцефалане-131-03»
предусматривают цифровую фильтрацию
сигналов в стандартных или произвольно
заданных частотных диапазонах, оценку
соотношения мощностей ЭЭГ в различных
частотных диапазонах. Реализован поиск
нестационарных участков записи и
эпилептиформных феноменов, таких как
спайки, острые волны, спайк-волна, разряды.
Используются стандартные приемы оценки
волновых процессов, включающие быстрое
преобразование Фурье, с получением
спектров мощности, корреляционный,
спектральный, когерентный анализ и
накопление, статистические процедуры
отличия от нормы, а также представление
результатов обработки в виде графиков,
таблиц, топографических карт, отражающих распределение того или иного параметра.
Реализованы специальные методы для оценки
глубины межкорковых связей в процессе
выполнения различных видов деятельности.
На основании результатов обработки
автоматически формируется протокол по
проведенному исследованию. Динамично
развивающееся направление — трехмерная
локализация источников патологической
активности мозга — реализовано в программе
«Энцефалан 3D»,
на основе метода многошаговой дипольной
локализации (Гнездицкий В.В., 2000).
Не подлежит сомнению
перспективность и
целесообразность применения компьютерных методов анализа в научных
исследованиях, поскольку они направлены на
выявление фактов, критериев и
закономерностей ранее неизвестных. «Энцефалан-131-03» предоставляет
уникальные возможности для научных
исследований, позволяя синхронно
регистрировать и анализировать «сырые» ЭЭГ,
одиночные вызванные потенциалы,
межэлектродные сопротивления,
сверхмедленные потенциалы головного мозга
по 21 отведению, а также различные
физиологические сигналы по
полиграфическим каналам в любых сочетаниях. Программируемая
стимуляция с использованием двухканальных,
независимо управляемых, фоно- и
фотостимуляторов, электростимулятора и
видеостимулятора (могут предъявляться
слова, символы, вопросы, зрительные образы,
в том числе и для подсознательного
восприятия), дополнительный интерфейс для
внешних устройств, а также наличие канала обратной связи с
испытуемым (пульт оператора) позволяют
проводить сложные психофизиологические
эксперименты, связанные с исследованием
когнитивных процессов, объективным
психоанализом и тестированием,
операторской деятельностью, а также с
функциональным биоуправлением.
Благодаря применению компьютерных информационных
технологий все большее распространение
получают полномасштабные исследования
вызванных потенциалов мозга различных
модальностей и латентностей, имеющие
важное клинико-диагностическое значение
для оценки функционального состояния
различных структур мозга (Гнездицкий В.В.,
1997, 2000). Исследования ВП необходимы при
нарушениях мозгового кровообращения,
инсульте, рассеяном склерозе и других
демиелинизирующих заболеваниях,
метаболических и токсикологических
нарушениях, гепатоцеребральной дистрофии,
опухоли головного мозга,
нейродегенеративных заболеваниях,
эпилепсии, деменции различного генеза,
последствиях черепно-мозговой травмы, коме
и вегетативных состояниях,
интраоперационном и реанимационном
мониторинге, при оценке смерти мозга.
Сочетание современных
компьютерных технологий и новейшей микроэлектронной
элементной базы — цифровых процессоров обработки
сигналов, фильтров, высококачественных
усилителей и аналого-цифровых
преобразователей, предоставляет
возможность широкого внедрения в
диагностику нервно-мышечных заболеваний
электромиографии (Гехт Б. М. и др., 1997). С
помощью нейромиоанализатора НМА-4-01 «Нейромиан»
можно проводить электромиографические
исследования, используя как широко
распространенные методики, так и
специфические, предназначенные для
углубленной дифференцированной
диагностики нервно-мышечной патологии.
Четырехканальный нейромиоанализатор
обеспечивает тестирование скорости
распространения возбуждения по
двигательным и чувствительным волокнам
периферических нервов, позволяет получить
интегральные характеристики отдельных
мышц и мышечных групп, выявить стадию
денервационно-реиннервационного процесса,
исследовать состояние
периферического нерва на самом
проксимальном его участке, оценить статус
корешка нерва, сегментарного аппарата
спинного мозга. Реализация этих
исследований имеет ряд особенностей, как
программных, так и аппаратных.
Например, при оценке состояния центральных
систем регуляции двигательных функций
используются два разных динамических
диапазона усилителей для адекватного
представления прямого и рефлекторного
ответов. Методика исследования потенциалов
двигательных единиц, в которой реализованы
оригинальные алгоритмы выделения
потенциалов в автоматическом режиме,
предоставляет исследователю качественную
и количественную оценку спонтанной
активности.
Новая разработка НПКФ «Медиком-МТД» —
реограф-полианализатор для комплексного
исследования параметров кровообращения «РЕАН-ПОЛИ» —
предназначена для оценки
состояния различных звеньев сердечно-сосудистой
системы, центральной гемодинамики (тетраполярная
грудная реография по Кубичеку,
интегральная реография по Тищенко),
мозгового кровообращения (реоэнцефалография),
периферического кровообращения (реовазография —
плечо, предплечье, кисть, пальцы рук,
бедро, голень, стопа в различных сочетаниях),
кровообращения внутренних органов (реогепатография,
реопульмонография, реоренография), а также
адаптационных реакций сердечно-сосудистой
и вегетативной нервной системы на внешние
воздействия методами реографии и
полиреографии. Применяется «РЕАН-ПОЛИ» для
мониторирования и оценки основных
количественных показателей системного
кровообращения (ударный объем крови,
частота сердечных сокращений,
вероятностный минутный объем крови,
ударный индекс, сердечный индекс,
показатели периферического сосудистого
сопротивления и др.). Реограф содержит 6
реографических и 6 универсальных
полиграфических каналов, которые, в
зависимости от методики исследования,
могут использоваться для съема таких
физиологических сигналов как ЭКГ, ФПГ, ПГ,
КГР, ЭЭГ, биопотенциалов любого
происхождения, фонокардиограммы (ФКГ) и др.
Важным отличием нового реографа-полианализатора
от известных является использование
реографических каналов для биполярного и
тетраполярного съема реограмм любых
бассейнов кровообращения при
настраиваемой в широком диапазоне частоте
зондирования тока и применение принципа
временного разделения (Патент РФ № 207984
от 20.05.1997 г. патентообладатель НПКФ «Медиком-МТД»).
Это позволяет корректно (без
взаимного влияния токов разных каналов
друг на друга) проводить комплексные
исследования кровообращения. В приборе
также предусмотрена дополнительная
возможность подключения различных
устройств, например, автоматического
измерителя артериального давления,
компрессора для окклюзионных проб,
устройств для стимуляции и тестовых
воздействий, что расширяет спектр
возможных приложений прибора.
На сегодняшний день
актуальной задачей является ранняя
донозологическая диагностика нарушений
регуляторного характера, вызванных
ухудшением экологической обстановки,
стрессами, связанными с экстремальными
ситуациями, информационными перегрузками,
социальными условиями, и корректировка
этих нарушений по возможности
немедикаментозными методами. Решению этой
задачи может способствовать создание
лечебно-диагностических и
реабилитационных комплексов и приборов для
осуществления процедур функционального
биоуправления (ФБУ), основанных на принципе
биологической обратной связи (БОС). Как
реабилитационный прием БОС призвана
мобилизовать и расширить функциональный
резерв, улучшить нервную регуляцию и
функциональное взаимодействие между
физиологическими системами. Методы ФБУ
эффективны при дисфункциях и дисбалансе
управляющих и гомеостатических процессов
организма под влиянием перенапряжения,
утомления, а также при функциональной и
органической патологии различного
характера. Они позволяют осуществлять
динамическое тестирование регуляционных
свойств организма, определять тип
физиологической реакции на стресс,
выбирать оптимальный набор
физиологических параметров и форм
предъявления сигналов для организации
контура БОС, формировать для каждого
пациента индивидуальную стратегию.
Компьютерные информационные технологии,
применяемые для осуществления ФБУ с БОС,
дают гибкие возможности по отображению как
первичных физиологических сигналов и
результатов тренинга, так и сигналов БОС в
виде графиков, диаграмм, различных образов,
игровых ситуаций, средствами
компьютерной графики и синтеза звука. Так,
например, комплекс реабилитационный
психофизиологический для тренинга с БОС «РЕАКОР»
(НПКФ «Медиком-МТД» 1999-2000 г.),
использующий такую технологию, позволяет
осуществлять процедуру ФБУ по параметрам
наиболее важных физиологических процессов —
ЭМГ, ЭЭГ, КГР, частоте сердечных
сокращений (ЧСС), параметрам гемодинамики и
температуры. При этом возможна
мультипараметрическая и
полифункциональная обратная связь. В
первом случае используется несколько сигналов, отражающих
параметры какой-то одной системы организма,
например, сигналы о соотношении ритмов ЭЭГ (канонограмма)
или о коэффициенте асимметрии. Во втором
случае сигналы относятся к различным
системам организма, например к ЦНС (ЭЭГ) и к
ВНС (ЧСС). С помощью комплекса может быть осуществлено два вида биоуправления:
специфическое, когда обучаемая функция
непосредственно коррелирует с
клиническими симптомами, и неспецифическое,
когда получаемый в результате
биоуправления терапевтический эффект не
связан прямо с механизмами обратной связи.
Важным является то, что повышение
эмоциональной устойчивости, достигаемое с
помощью ФБУ с БОС по КГР, приводит не только
к стойкому снижению личностной тревожности,
но и к повышению резистентности организма к
различным психическим, биологическим и
физическим факторам среды обитания и
деятельности.
Представленный краткий
обзор возможностей компьютерных
информационных технологий, реализованных в
доступных уже сегодня изделиях НПКФ «Медиком-МТД»,
свидетельствует о реальности перевода
диагностических и реабилитационных
процедур на качественно новый уровень.
Литература