Помощь студентам в учебе
Применение биологической обратной связи при оценке и реабилитации неврологических нарушений
|
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 20
1.1. Историческое становление методов реабилитации больных с
вестибулярными нарушениями 20
1.2. Составляющие компоненты вестибулярной системы и их роль в
поддержании равновесия 26
1.2.1. Функция вестибулярного анализатора 27
1.2.2. Функция зрительного анализатора 29
1.2.3. Функция проприоцептивного анализатора 29
1.3. Что такое БОС? Понятие обратной связи. Положительная и
отрицательная обратная связь 30
1.4. Биологическая обратная связь - двигатель реабилитации. Понятие
биоуправления 32
1.5. Методы БОС. Адаптивное биоуправление 33
1.6. Пластичность мозга как компенсаторный механизм восстановления
функций 34
1.7. Применение метода биоуправления в реабилитации больных с
неврологическими расстройствами 35
1.8. Современные технологии виртуальной реальности (ВР) в сфере
медицины. Понятие ВР. 36
1.8.1. Принцип восприятия человеческим глазом объемного изображения.
Стереопсис 37
1.8.2. Феномен присутствия в виртуальной среде 38
1.9. Преимущества виртуальной среды для исследований 38
1.10. Применение виртуальной реальности в восстановлении двигательной
активности 39
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 41
2.1 Подбор оборудования и программного обеспечения для реализации среды виртуальной реальности 41
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ 52
3.1 Виртуальное окружение. 52
3.2 Интеграция среды виртуальной реальности с устройством безмаркерного
захвата Microsoft Kinect 52
3.3 Порядок проведения исследования. 53
3.4. Методика проведения исследования 55
3.5 Разработка скетча для управления динамической платформой. 57
ГЛАВА 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
4.1 Организация и планирование работ 64
4.1.1 Продолжительность этапов работ 64
4.1.2 Расчет накопления готовности проекта 65
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 67
4.2.1 Расчет затрат на материалы 68
4.2.2 Расчет заработной платы 68
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог 69
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 70
4.2.5 Расчет амортизационных расходов 70
4.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 71
4.2.6 Расчет прочих расходов 73
4.2.8 Расчет прибыли 73
4.2.9 Расчет НДС 74
4.2.10 Цена разработки НИР 74
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 74
Глава 5. Социальная ответственность 75
5.1. Т ехногенная безопасность 75
5.2. Экологическая безопасность 83
5.3. Организационные мероприятия обеспечения безопасности 83
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 83
5.5. Освещение 86
Заключение
Список использованных источников 89
Приложение А 95
Приложение Б 105
Приложение В 106
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 20
1.1. Историческое становление методов реабилитации больных с
вестибулярными нарушениями 20
1.2. Составляющие компоненты вестибулярной системы и их роль в
поддержании равновесия 26
1.2.1. Функция вестибулярного анализатора 27
1.2.2. Функция зрительного анализатора 29
1.2.3. Функция проприоцептивного анализатора 29
1.3. Что такое БОС? Понятие обратной связи. Положительная и
отрицательная обратная связь 30
1.4. Биологическая обратная связь - двигатель реабилитации. Понятие
биоуправления 32
1.5. Методы БОС. Адаптивное биоуправление 33
1.6. Пластичность мозга как компенсаторный механизм восстановления
функций 34
1.7. Применение метода биоуправления в реабилитации больных с
неврологическими расстройствами 35
1.8. Современные технологии виртуальной реальности (ВР) в сфере
медицины. Понятие ВР. 36
1.8.1. Принцип восприятия человеческим глазом объемного изображения.
Стереопсис 37
1.8.2. Феномен присутствия в виртуальной среде 38
1.9. Преимущества виртуальной среды для исследований 38
1.10. Применение виртуальной реальности в восстановлении двигательной
активности 39
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 41
2.1 Подбор оборудования и программного обеспечения для реализации среды виртуальной реальности 41
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ 52
3.1 Виртуальное окружение. 52
3.2 Интеграция среды виртуальной реальности с устройством безмаркерного
захвата Microsoft Kinect 52
3.3 Порядок проведения исследования. 53
3.4. Методика проведения исследования 55
3.5 Разработка скетча для управления динамической платформой. 57
ГЛАВА 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
4.1 Организация и планирование работ 64
4.1.1 Продолжительность этапов работ 64
4.1.2 Расчет накопления готовности проекта 65
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 67
4.2.1 Расчет затрат на материалы 68
4.2.2 Расчет заработной платы 68
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог 69
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 70
4.2.5 Расчет амортизационных расходов 70
4.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 71
4.2.6 Расчет прочих расходов 73
4.2.8 Расчет прибыли 73
4.2.9 Расчет НДС 74
4.2.10 Цена разработки НИР 74
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 74
Глава 5. Социальная ответственность 75
5.1. Т ехногенная безопасность 75
5.2. Экологическая безопасность 83
5.3. Организационные мероприятия обеспечения безопасности 83
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 83
5.5. Освещение 86
Заключение
Список использованных источников 89
Приложение А 95
Приложение Б 105
Приложение В 106
Вестибулярные расстройства - распространенная патология людей разного возраста, с которой сталкиваются врачи. Перенесенные заболевания, травмы, инфекции, интоксикации - наиболее частые причины, приводящие к нарушению функций вестибулярного аппарата, следствие чего пациент теряет способность к поддержанию вертикальной позы в пространстве и устойчивой ходьбе.
В зависимости от характера патологии, проявления вестибулярного нарушения могут иметь различный характер. При некоторых заболевания нервной системы, например, вестибулярном нейроните, можно наблюдать не только нарушение равновесия, но и появление внезапного приступа головокружения обычно с тошнотой, спонтанный нистагм, тревожное состояние из-за боязни падения и получения травмы [1]. Несомненно, такое состояние здоровья ухудшает качество жизни пациента. Кроме того, неспособность поддерживать равновесие в повседневной жизни становится проблемой при трудоустройстве, поскольку многие профессии (летчики, водители, строители и др.) предъявляют довольно жесткие требования к вестибулярному аппарату.
Периферические вестибулярные нарушения сопровождаются так же приступообразным головокружением и ощущением движения окружающих объектов [2].
В связи со сложившейся ситуацией вопрос об эффективной реабилитации больных с данными расстройствами стал очень актуален.
Вестибулярная реабилитация представляет собой ускорение компенсации функции вестибулярной системы и создание условий для скорейшей адаптации к ее повреждению [4].
Существуют различные методы восстановления утраченного чувства равновесия у пациентов. В частности, глазодвигательная и вестибулярная гимнастика, ЛФК, биомеханотерапия.
В качестве дополнения к вышеперечисленным подходам оправдано использование стабилотренинга, основанного на принципе биологической обратной связи (БОС). Биоуправление осуществляется путем регистрации сигнала обратной связи, роль которого осуществляют параметры проекции центра масс на площадь опоры [2].
Инновационные технологии быстро шагают вперед и находят применение в медицине. Благодаря компьютерным разработкам стало возможным создание виртуальной реальности - модельной трехмерной (3d) окружающей среды, реалистично реагирующей на взаимодействие с пользователями [5]. В медицине она уже успешно зарекомендовала себя в практической хирургии, психиатрии, а так же в образовательной сфере в виде виртуального атласа анатомии, что сделало обучение более интересным, наглядным и углубленным [6, 7].
На сегодняшний день использование технологии виртуальной реальности в целях диагностики и реабилитации вестибулярных нарушений является новым и приоритетным направлением. С ее помощью станет возможным ускорить процессы восстановления функции вестибулярного аппарата и вернуть пациенту утраченное чувство равновесия, вовлекая его в работу с «погружением» в искусственную реальность [41, 42]. Применение виртуального шлема со стереоскопическими очками и устройством 3D- ввода (система безмаркерного захвата движений) позволяет обеспечивать максимальный эффект присутствия пользователя в виртуальном пространстве и обратную связь с ним. Такой подход к реабилитации больных с вестибулярными расстройствами в сочетании с лекарственной терапией может показать хорошие результаты и улучшить качество жизни пациентов.
Цель данной работы: разработка системы для тренингов с биологической обратной связью для реабилитации двигательных нарушений.
Задачи исследования:
1) изучение методов оценки состояния вестибулярного аппарата;
2) разработка системы управления углом наклона стабилоплатформы предназначенной для создания заданий выполняемых пациентом.
В зависимости от характера патологии, проявления вестибулярного нарушения могут иметь различный характер. При некоторых заболевания нервной системы, например, вестибулярном нейроните, можно наблюдать не только нарушение равновесия, но и появление внезапного приступа головокружения обычно с тошнотой, спонтанный нистагм, тревожное состояние из-за боязни падения и получения травмы [1]. Несомненно, такое состояние здоровья ухудшает качество жизни пациента. Кроме того, неспособность поддерживать равновесие в повседневной жизни становится проблемой при трудоустройстве, поскольку многие профессии (летчики, водители, строители и др.) предъявляют довольно жесткие требования к вестибулярному аппарату.
Периферические вестибулярные нарушения сопровождаются так же приступообразным головокружением и ощущением движения окружающих объектов [2].
В связи со сложившейся ситуацией вопрос об эффективной реабилитации больных с данными расстройствами стал очень актуален.
Вестибулярная реабилитация представляет собой ускорение компенсации функции вестибулярной системы и создание условий для скорейшей адаптации к ее повреждению [4].
Существуют различные методы восстановления утраченного чувства равновесия у пациентов. В частности, глазодвигательная и вестибулярная гимнастика, ЛФК, биомеханотерапия.
В качестве дополнения к вышеперечисленным подходам оправдано использование стабилотренинга, основанного на принципе биологической обратной связи (БОС). Биоуправление осуществляется путем регистрации сигнала обратной связи, роль которого осуществляют параметры проекции центра масс на площадь опоры [2].
Инновационные технологии быстро шагают вперед и находят применение в медицине. Благодаря компьютерным разработкам стало возможным создание виртуальной реальности - модельной трехмерной (3d) окружающей среды, реалистично реагирующей на взаимодействие с пользователями [5]. В медицине она уже успешно зарекомендовала себя в практической хирургии, психиатрии, а так же в образовательной сфере в виде виртуального атласа анатомии, что сделало обучение более интересным, наглядным и углубленным [6, 7].
На сегодняшний день использование технологии виртуальной реальности в целях диагностики и реабилитации вестибулярных нарушений является новым и приоритетным направлением. С ее помощью станет возможным ускорить процессы восстановления функции вестибулярного аппарата и вернуть пациенту утраченное чувство равновесия, вовлекая его в работу с «погружением» в искусственную реальность [41, 42]. Применение виртуального шлема со стереоскопическими очками и устройством 3D- ввода (система безмаркерного захвата движений) позволяет обеспечивать максимальный эффект присутствия пользователя в виртуальном пространстве и обратную связь с ним. Такой подход к реабилитации больных с вестибулярными расстройствами в сочетании с лекарственной терапией может показать хорошие результаты и улучшить качество жизни пациентов.
Цель данной работы: разработка системы для тренингов с биологической обратной связью для реабилитации двигательных нарушений.
Задачи исследования:
1) изучение методов оценки состояния вестибулярного аппарата;
2) разработка системы управления углом наклона стабилоплатформы предназначенной для создания заданий выполняемых пациентом.
В ходе работы при взаимодействии с экспертами была разработана система с биологической обратной связью для оценки состояния вестибулярного аппарата. Была разработана полностью программируемая виртуальная среда, которую пользователь может менять самостоятельно. Также был разработан скетч для управления динамической платформой, которая применяется для создания различных сценариев проведения исследования над испытуемыми.
Предпроектный анализ разработанной системы показал высокую финансовую и ресурсосберегающую эффективность. Кроме этого было выявлено, что данная разработка является достаточно перспективной, а знания разработчиков достаточными для успешной ее коммерциализации. В рамках раздела «Социальная ответственность» было установлено, что разработанный метод удовлетворяет требованиям по охране окружающей среды. Устройство является экологически чистым, так как не выделяет вредных веществ в окружающую среду и не является источником сильного электромагнитного излучения.
Предпроектный анализ разработанной системы показал высокую финансовую и ресурсосберегающую эффективность. Кроме этого было выявлено, что данная разработка является достаточно перспективной, а знания разработчиков достаточными для успешной ее коммерциализации. В рамках раздела «Социальная ответственность» было установлено, что разработанный метод удовлетворяет требованиям по охране окружающей среды. Устройство является экологически чистым, так как не выделяет вредных веществ в окружающую среду и не является источником сильного электромагнитного излучения.