Доклад на VII международной конференции
"Новые информационные технологии в медицине и экологии",
Украина, Крым, Гурзуф, 1-10 июня 2000 г.

Доклад на II восточно-европейской конференции
"Эпилепсия и клиническая нейрофизиология",
Украина, Крым, Гурзуф, 1-5 июня 2000 г.

Доклад на III международной конференции
"Современные технологии восстановительной медицины",
Россия, Сочи, 13-17 мая 2000 г.

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.

Список литературы:

Гехт Б. М., Касаткина Л. Ф., Самойлов М. И., Санадзе А. Г. Электромиография в диаг­нос­тике нервно-мышечных заболеваний. — Таганрог: Изд-во ТРТУ. — 1997.— 370с.

Гнездицкий В. В. Вызванные потенциалы мозга. — Таганрог: Изд-во ТРТУ. — 1997. — 252с.

Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография (картирование и локализация источников электрической активности мозга) — Таганрог: Изд-во ТРТУ. — 2000.— 680с. — 455 иллюстраций. Список литературы — 547 названий (источников).

Зенков Л. Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). — Таганрог: Изд-во ТРТУ. — 1996.— 358с.