СПОСОБ РЕАБИЛИТАЦИИ БОЛЬНЫХ В ОСТРОЙ СТАДИИ ИНСУЛЬТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ И ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ Российский патент 2011 года по МПК A61N1/00 A61M21/02 

Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии, и может быть использовано для восстановительного лечения больных в острой стадии инсульта.

В России и за рубежом в последние десятилетия применяются различные способы реабилитации больных в острой стадии инсульта.

Международной компанией Nintendo Co., Ltd. (Япония) производителем компьютерных игр Nintendo разработана технология Nintendo Wii, которая использует для управления движениями руки или ноги в игре специальный сенсор Nintendo Wii MotionPlus, который содержит в своем составе акселерометры, позволяющие получать информацию о перемещении сенсора, фиксированного на конечности. Посредством данного устройства можно регистрировать движения конечности и передавать их в игровую виртуальную среду. Таким образом, используется биологическая обратная связь по зрительному каналу о перемещении конечности. Технология Nintendo Wii применяется для реабилитации больных после перенесенного инсульта (International Journal of Stroke Vol 5, February 2010, 47-51) для восстановления движений в пораженной верхней конечности. Больным проводились сеансы виртуальной игры с использованием в игре движений пораженной конечностью регистрируемых сенсором Nintendo Wii MotionPlus.

Компьютерный медицинский мультимедийный комплекс патент РФ №48783 так же содержит регистрирующие датчики (в том числе и биомеханические), компьютер с соответствующим программным обеспечением и шлем или очки виртуальной реальности. В общем виде процесс реабилитации заключается в том, что данные регистрируемые от пациента с помощью дополнительных устройств (регистраторы физиологических параметров или иные входные данные) отображаются в результате их переработки в рабочей программе на мониторе пациента, шлеме или очках виртуальной реальности в виде специальной диагностической, тренажерной, игровой или другой задачи, которой занимается пациент с помощью изменения регистрируемых биомеханических, физиологических или иных параметров. Врач наблюдает за выполнением рабочего процесса со своего монитора и при необходимости может вне сознательного контроля пациента изменить настройки рабочего процесса для достижения определенных значений физиологических параметров.

Наиболее близким решением является способ, раскрытый в [3].

Любой из рассмотренных выше способов имеет общие для заявляемого способа признаки: использование движений пациента в процессе восстановительного лечения, виртуальной реальности и датчиков движения. При этом в ряде имеющихся виртуальных сред применяются шлемы виртуальной реальности, в состав которых включены датчики движения головы.

Перечисленные аналоги кроме этого имеют ряд общих перечисленных ниже ограничений, которые существенно влияют на возможность использования способа для больных в острой стадии инсульта.

1. Используемые датчики движения предназначены для применения на сегментах конечностей, но не для движений туловища или тазовой области, что особенно актуально для больных в острой стадии инсульта.

2. Имеющиеся виртуальные игры и виртуальные среды предполагают использование обычных, нормальных движений конечностей (в основном верхних), которые напрямую отображаются в виртуальной среде, в то время как для больных в острой стадии инсульта необходимо начинать восстановление движений с движений головы, туловища и тазовой области.

3. Отсутствуют специальные виртуальные игры, оперирующие движениями туловища или тазовой области, поскольку основные игровые среды ориентированы на движения дистальными сегментами конечностей, а имеющиеся не могут быть использованы, т.к. предназначены для вертикального положения тела (скейтборд, сноуборд и др.). При этом управление производится не собственно движениями туловища или тазовой области, а изменением проекции центра тяжести тела.

4. Нет возможности изменять симметричность отображения движений туловища или тазовой области.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы дать возможность пациенту в острой стадии инсульта восстановить контроль базовых произвольных движений туловища, головы и шеи посредством применения биологической обратной связи в среде виртуальной реальности.

Указанная задача решается за счет того, что способ реабилитации больных в острой стадии инсульта с использованием биологической обратной связи и виртуальной реальности, заключающийся в том, что проводится установка очков или шлема виртуальной реальности на голову пациента, установка датчиков движения на голову, туловище и тазовую область пациента, загрузка программного обеспечения, состоящего из виртуальной среды и элементов управления, отличающийся тем, что проводится направленная тренировка координированных движений головы, туловища и тазовой области посредством среды виртуальной реальности и датчиков движения, где в качестве виртуальной среды применяется подводный мир.

Кроме того, процедура реабилитации проводится в иммерсионной ванне.

Для управления объектом используют движения головы, туловища и тазовой области пациента, однотипные с движениями головы, туловища и хвоста виртуального объекта управления.

Виртуальным объектом управления в подводной виртуальной среде является млекопитающее - дельфин.

Направленная тренировка координированных движений головы, туловища и тазовой области в настоящем изобретении проводится с использованием виртуальной среды в виде подводного мира, где пациент идентифицирует себя в ней с дельфином. Движение дельфина (пациента) в виртуальной среде осуществляются посредством движений головы, туловища и тазовой области. Данные движения принимаются как эквивалентные движениям головы, туловища и хвоста дельфина. При этом чувствительность и симметричность управляющих воздействий со стороны пациента является регулируемой. В качестве датчиков движения могут применяться различные виды инерционных, оптических и других датчиков движения.

Осуществление изобретения

Последовательность процедуры реабилитации состоит из:

- установки очков или шлема виртуальной реальности на голову пациента;

- установки датчиков движения на голову, туловище и тазовую область пациента;

- загрузки программного обеспечения, состоящего из виртуальной среды и элементов управления;

- объяснения задачи пациенту и проведения им пробных движений;

- установки режима управления - чувствительности и симметричности управляющих воздействий;

- проведения собственно сеанса реабилитации.

При необходимости процедура реабилитации может проводиться в иммерсионной ванне с целью достижения максимального эффекта присутствия.

Виртуальная среда представляет собой прибрежную, мелководную морскую бухту с прозрачной водой и сложным рельефом дна. Объект движения - дельфин. Объект находится в воде. Больной, собственно, и есть дельфин. Движения головы, туловища и тазовой области больного приводят к соответствующим движениям дельфина. При этом больной может как наблюдать извне за движениями дельфина (себя), так и видеть подводный мир и передвижение в нем глазами дельфина. Задача больного состоит в том, чтобы он смог управлять своим передвижением в подводном мире и плавать свободно по виртуальной акватории. При этом игра может предполагать конкретную цель плавания. Активность передвижения в воде определяется следующими факторами:

Скорость - амплитудой угла в сагиттальной плоскости между головой, туловищем и тазом, а так же скоростью ее изменения, т.е. чем больше дуга изгиба туловища, головы и таза, тем сильнее гребок дельфина. Чем выше амплитуда и скорость, тем быстрее перемещение дельфина в воде. Чувствительность управления является регулируемой.

Повороты дельфина вправо и влево определяются амплитудой угла во фронтальной плоскости между головой, туловищем и тазовой областью, а так же скоростью ее изменения. Чем выше амплитуда и скорость, тем быстрее и круче поворот. Чувствительность управления также регулируема. Кроме этого для движений вправо и влево имеется отдельная настройка чувствительности к движениям вправо и влево - настройка асимметрии.

В отличие от аналогичных способов, в данном применяются движения туловища, которые являются наиболее филогенетически древними и лучше контролируемыми больными, находящимися в остром периоде инсульта.

В зависимости от состояния пациента сеанс реабилитации проводят, как правило, ежедневно, продолжительностью от 5 до 15 и более минут. Общее количество процедур до 10 и выше для достижения необходимого эффекта.

Источники информации

1. Скворцов Д.В. - Компьютерный медицинский мультимедийный комплекс. Патент РФ на ПМ №48783, приоритет от 15 марта 2005 г.

2. Saposnik G., Mamdani M., Bayley M., Thorpe K.E., Hall J., Cohen L.G., Teasell R. - Effectiveness of Virtual Reality Exercises in Stroke Rehabilitation (EVREST): Rationale, Design, and Protocol of a Pilot Randomized Clinical Trial Assessing the Wii Gaming System. International Journal of Stroke Vol 5, February 2010, 47-51.

3. Кадыков А.С. и др. «Реабилитация неврологических больных», М, МЕДпресс-информ, 2009.

Изобретение относится к медицине, неврологии и реабилитации, к восстановительному лечению больных в острой стадии инсульта. Используют биологическую обратную связь (БОС) и виртуальную реальность, для чего проводят установку очков и шлема виртуальной реальности на голову пациента, установку датчиков движения на голову, туловище и тазовую область пациента, загрузку программного обеспечения, состоящего из виртуальной среды и элементов управления, и направленную тренировку координированных движений головы, туловища и тазовой области посредством среды виртуальной реальности и датчиков движения. В качестве виртуальной среды применяется подводный мир, виртуального объекта управления - дельфин. Чувствительность и симметричность управляющих движений регулируется в зависимости от состояния пациента и его способности к движениям. БОС осуществляют посредством зрительного канала в ассоциированном (глазами дельфина) и диссоциированном (глазами внешнего наблюдателя за его действиями) состоянии. Способ обеспечивает восстановление контроля базовых произвольных движений туловища, головы и шеи у этой группы пациентов. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ реабилитации больных в острой стадии инсульта с использованием биологической обратной связи и виртуальной реальности, заключающийся в том, что проводится установка очков и шлема виртуальной реальности на голову пациента, установка датчиков движения на голову, туловище и тазовую область пациента, загрузка программного обеспечения, состоящего из виртуальной среды и элементов управления, отличающийся тем, что проводится направленная тренировка координированных движений головы, туловища и тазовой области посредством среды виртуальной реальности и датчиков движения, где в качестве виртуальной среды применяется подводный мир.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процедура реабилитации проводится в иммерсионной ванне.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для управления объектом используют движения головы, туловища и тазовой области пациента, однотипные с движениями головы, туловища и хвоста виртуального объекта управления.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что виртуальным объектом управления в подводной виртуальной среде является млекопитающее - дельфин.