ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ И РАЗВИТИЯ НАВЫКОВ ПАЛЬПАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК G09B23/32 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных медицинских учреждениях, а также медицинских учебных заведениях для обучения и развития навыков пальпации при диагностике и лечении, в частности, остеопатией.

Известен тренажер для обучения и развития навыков пальпации, содержащий симулятор органа человека, на котором имеются предполагаемые области пальпации, систему управления и контроля за процессом обучения (см. авторское свидетельство СССР №943820, МПК G09B 23/28, опубл. 15.07.1982). К недостаткам известного тренажера можно отнести невысокое качество обучения, обусловленное ограниченными функциональными возможностями тренажера, отсутствием возможности измерения величины тактильного воздействия, развиваемого в процессе пальпации, а также скорости его изменения, а именно эти параметры и позволяют оценить умение контролировать и оптимизировать характеристики пальпации, необходимое для эффективной диагностики и лечения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тренажер для обучения и развития навыков пальпации, содержащий симулятор органа человека, на котором имеются предполагаемые подвижные области пальпации, связанные с имитаторами подвижности этих областей, компьютерную систему, включающую компьютер, связанный с блоком визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, блоком регулировки параметров подвижности предполагаемых областей пальпации и средствами фиксации реакции обучаемого на воздействие на его пальцы со стороны предполагаемых подвижных областей пальпации симулятора (см. патент РФ на полезную модель №115117, МПК G09B 23/32, опубл. 20.04.2012). К недостаткам известного тренажера также можно отнести невысокое качество обучения, обусловленное ограниченными функциональными возможностями тренажера, отсутствием возможности измерения величины тактильного воздействия, развиваемого в процессе пальпации, а также скорости его изменения, а именно эти параметры и позволяют оценить умение контролировать и оптимизировать характеристики пальпации, необходимое для эффективной диагностики и лечения.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, состоящей в повышении качества обучения путем расширения функциональных возможностей тренажера с обеспечением возможности измерения величины тактильного воздействия, развиваемого в процессе пальпации, а также скорости его изменения.

Данная задача решается тем, что в тренажере для обучения и развития навыков пальпации, содержащем симулятор органа человека, на котором имеются предполагаемые подвижные области пальпации, связанные с имитаторами подвижности этих областей, компьютерную систему, включающую компьютер, связанный с блоком визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, блоком регулировки параметров подвижности предполагаемых областей пальпации и средствами фиксации реакции обучаемого на воздействие на его пальцы со стороны предполагаемых подвижных областей пальпации симулятора, на подвижных областях пальпации размещены датчики восприятия тактильного воздействия, связанные с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих датчиков, соответствующих силе тактильного воздействия в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения.

При этом датчики восприятия тактильного воздействия могут быть выполнены в виде тонкопленочных пьезорезистивных датчиков силы, компьютерная система - с возможностью представления визуализированных сигналов от датчиков восприятия тактильного воздействия в виде зависимости амплитуды сигнала от времени, соответствующей максимальной возможной частоте опроса датчиков, и отражающей психофизическое состояние обучаемого, количество датчиков восприятия тактильного воздействия выбиралось таким образом, чтобы каждый датчик соответствовал каждой локальной зоне предполагаемого тактильного воздействия на подвижных областях пальпации. Кроме того, на подвижных областях пальпации над тонкопленочными пьезорезистивными датчиками могут быть закреплены тонкие металлические электроды, выполненные с возможностью измерения электропроводности кожи обучаемого, связанные с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих электродов, соответствующих электропроводности кожи обучаемого, в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения.

Размещение на предполагаемых областях пальпации датчиков восприятия тактильного воздействия, связанных с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих датчиков, соответствующих величине такого воздействия, в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, повышает качество обучения за счет обеспечением возможности измерения величины воздействия, развиваемого в процессе пальпации, датчиками восприятия тактильного воздействия, а также скорости его изменения путем анализа полученных от датчиков сигналов в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения. Само по себе тактильное воздействие может характеризоваться различными параметрами, например, силой воздействия, частотой, и т.п. Предпочтительное использование в качестве датчиков восприятия тактильного воздействия известных малогабаритных тонкопленочных пьезорезистивных датчиков силы обусловлено тем, что силовые характеристики пальпации являются наиболее важными для развития навыков пальпации, а данные датчики имеют высокую чувствительность и малые габариты, и просто встраиваются в компьютерную систему (например, тонкие матричные сенсоры фирмы FlexiForce).

Выполнение компьютерной системы с возможностью представления визуализированных сигналов от датчиков восприятия тактильного воздействия в виде зависимости амплитуды сигнала от времени, соответствующей максимальной возможной частоте опроса датчиков, позволяет учесть шумовую компоненту (при высокой частоте опроса датчиков), обусловленную различными факторами, например, дрожанием рук обучаемого, и оценить его психофизическое состояние, что позволяет сопоставить эту оценку с тактильной чувствительностью обучаемого и успешностью обучения в целом.

Выбор количества датчиков восприятия тактильного воздействия таким образом, чтобы каждый датчик соответствовал каждой локальной зоне предполагаемого воздействия в предполагаемой области пальпации, позволяет измерить величину тактильного воздействия во всех необходимых зонах симулятора органа человека и таким образом полностью проконтролировать и оптимизировать характеристики пальпации обучаемого по всему симулятору органа человека.

Закрепление на подвижных областях пальпации над тонкопленочными пьезорезистивными датчиками тонких металлических электродов, выполненных с возможностью измерения электропроводности кожи обучаемого, связанных с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих электродов, соответствующих электропроводности кожи обучаемого, в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, позволяет измерить электропроводность кожи, которая определяется рядом факторов: влажностью, т.е. потливостью кожи, состоянием сосудов, степенью гидрофильности кожи и т.д., а также является показателем состояния вегетативной иннервации. По электропроводности кожи можно оценить психофизическое состояние обучаемого и на основе такой оценки выработать тактику тренировки и развития навыков пальпации.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого тренажера для обучения и развития навыков пальпации; на фиг.2 - схематично представлен фрагмент тренажера с одной областью пальпации.

Тренажер содержит макет органа человека, выполненный в виде симулятора 1 органа человека, в качестве которого может быть, например, симулятор живота, спины, груди и т.п. В предлагаемом тренажере, как пример выполнения, в качестве симулятора органа человека выбран симулятор 1 головы человека, на котором предполагаемые области 2 пальпации (например, имитаторы двух височных и двух затылочных костей черепа) выполнены подвижными относительно других частей симулятора. Такая подвижность, например, может быть обеспечена тем, что эти области 2 имеют меньшую, по отношению к другим частям симулятора 1, жесткость. Так, возможно выполнение областей 2 из более пластичного, по отношению к другим частям симулятора 1 головы, материала. Также возможно выполнение в предполагаемых областях 2 пальпации прорезей в виде незамкнутых окружностей для придания некоторой подвижности этим областям относительно остальной части симулятора 1 головы. Подвижность предполагаемых областей 2 пальпации обеспечивается связанными с этими областями 2 имитаторами 3 подвижности, выполненными, например, в виде пьезодвигателей, 2-х или 4-х прецизионных с возможностью линейного перемещения в пределах -10…+50 мкм, установленных внутри симулятора 1 головы. Пьезодвигатели 3 соединены с блоком 4 регулировки параметров подвижности предполагаемых областей пальпации (это может быть известный исполнительный механизм, обеспечивающий изменение амплитуды и частоты движения). На предполагаемых областях 2 пальпации размещены (например, приклеены) датчики 5 восприятия тактильного воздействия, выполненные, например, в виде тонкопленочных пьезорезистивных датчиков силы (например, ультратонкие матричные сенсоры А401 фирмы FlexiForce толщиной 0,2 мм, диаметром чувствительной зоны 25 мм, диапазон измеряемых сил до 110 Н). Количество тонкопленочных пьезорезистивных датчиков 5 силы выбирается таким образом, чтобы каждый датчик 5 соответствовал каждой локальной зоне предполагаемого тактильного воздействия в предполагаемой области пальпации. На подвижных областях 2 пальпации над тонкопленочными пьезорезистивными датчиками 5 закреплены тонкие металлические электроды 6, выполненные с возможностью измерения электропроводности кожи обучаемого. Также тренажер содержит компьютерную систему, включающую компьютер 7, связанный с блоком 8 визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения. Компьютерная система выполнена с возможностью визуализации в блоке 8 визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения сигналов от датчиков 5 силы, соответствующих силе тактильного воздействия, связанных с компьютером 7 через блок 9 обработки сигналов датчиков и согласования их с компьютером (обычно входит в комплектацию датчиков фирмы FlexiForce), а также - от металлических электродов 6, выполненных с возможностью измерения электропроводности кожи обучаемого, и связанных с компьютером 7 через блок 10 обработки сигналов электродов и согласования их с компьютером. При этом компьютерная система выполнена с возможностью представления визуализированных сигналов от датчиков 5 силы в виде зависимости амплитуды сигнала от времени, соответствующей максимальной возможной частоте опроса датчиков, и отражающей психофизическое состояние обучаемого.

Для контроля за учебным процессом тренажер включает в себя средства фиксации реакции обучаемого на воздействие на его пальцы со стороны предполагаемых подвижных областей пальпации симулятора, выполненные, например, в виде датчика 11 фиксации реакции обучаемого при воздействии пальцами на предполагаемые области пальпации симулятора головы, выполненный, например, в виде педали с микроконтактом. Датчик 11 фиксации реакции обучаемого соединен с компьютером 7, который также связан с блоком 4 регулировки параметров подвижности предполагаемых областей пальпации и блоком 8 визуализации информации об управлении и контроле процесса обучения, например, экраном монитора.

Предлагаемый тренажер для обучения и развития навыков пальпации работает следующим образом.

Обучаемый размещает пальцы на предполагаемых областях 2 пальпации, например, на имитаторах двух височных и двух затылочных областей симулятора 1 головы. Преподаватель с помощью компьютера 7 задает момент запуска движения, а также амплитуду и частоту движения этих областей 2, которые обеспечиваются связанными с ними пьезодвигателями 3. Соответствующие управляющие воздействия поступают от компьютера 7 через блок 4 регулировки параметров подвижности предполагаемых областей пальпации к пьезодвигателям 3. В процессе обучения перемещение предполагаемых областей 2 пальпации воздействует на пальцы обучаемого и обучаемый с определенной силой воздействует на эти области и, когда обучаемый, например, производит такое воздействие, он приводит в действие датчик 11 фиксации реакции обучаемого при воздействии пальцами на предполагаемые области пальпации, например, нажимает на педаль с микроконтактом. При этом соответствующие сигналы поступают в компьютер 7, связанный с блоком 8 визуализации информации об управлении и контроле процесса обучения (экран монитора). На экране монитора отображаются, например, движок управления параметрами подвижности предполагаемых областей пальпации (всех вместе или каждой в отдельности), график перемещения этих областей, метки срабатывания датчика 11 фиксации реакции обучаемого. Сигналы от датчиков 5 силы при воздействии на них пальцев обучаемого также поступают через блок 9 обработки сигналов датчиков и согласования их с компьютером в компьютер 7 и после соответствующей обработки представляются визуально в блоке 8 визуализации информации об управлении и контроле процесса обучения в виде зависимости амплитуды сигнала от времени, соответствующей максимальной возможной частоте опроса датчиков, и отражающей психофизическое состояние обучаемого. Периодически можно с целью оценки психофизического состояния обучаемого осуществлять измерение электропроводности кожи пальцев обучаемого при помощи закрепленных над тонкопленочными пьезорезистивными датчиками 5 силы тонких металлических электродов 6, сигнал от которых поступает в компьютер 7 через блок 10 обработки сигналов электродов и согласования их с компьютером.

При этом преподаватель имеет возможность контролировать процесс обучения, то есть наблюдать за тем, каким образом и с какой силой осуществляется тактильное воздействие, оценить тактильную чувствительность пальцев рук обучаемого, оценить психофизическое состояние обучаемого и на основе такой оценки выработать тактику тренировки и развития навыков пальпации.

Также измерение силовых характеристик пальпации и оценку психофизического состояния с измерением электропроводности кожи обучаемого можно производить в начале сеанса тренировки навыков пальпации (до включения пьезодвигателей 3) и в конце тренировки (после выключения пьзодвигателей 3 при неподвижных областях пальпации).

Предлагаемый тренажер для обучения и развития навыков пальпации обеспечивает высокое качество обучения, позволяет оценить умение контролировать и оптимизировать характеристики пальпации, необходимое для эффективной диагностики и лечения.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных медицинских учреждениях, а также медицинских учебных заведениях для обучения и развития навыков пальпации при диагностике и лечении, в частности, остеопатией. Повышение качества обучения путем расширения функциональных возможностей тренажера с обеспечением возможности измерения усилия, развиваемого в процессе пальпации, а также скорости его изменения, достигается тем, что в тренажере для обучения и развития навыков пальпации, содержащем симулятор органа человека, на котором имеются предполагаемые области пальпации, компьютерную систему, включающую компьютер, связанный с блоком визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, на предполагаемых областях пальпации размещены датчики силы пальпаторного воздействия, связанные с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих датчиков, соответствующих силе пальпаторного воздействия, в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения. При этом предпочтительно, чтобы датчики силы пальпаторного воздействия были выполнены в виде малогабаритных тонкопленочных пьезорезистивных датчиков силы, компьютерная система была выполнена с возможностью представления визуализированных сигналов от датчиков силы пальпаторного воздействия в виде усредненных на заданном промежутке времени зависимостей величины силы от времени, а количество датчиков силы пальпаторного воздействия выбиралось таким образом, чтобы каждый датчик соответствовал каждой локальной зоне предполагаемого пальпаторного воздействия в предполагаемой области пальпации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тренажер для обучения и развития навыков пальпации, содержащий симулятор органа человека, на котором имеются предполагаемые подвижные области пальпации, связанные с имитаторами подвижности этих областей, компьютерную систему, включающую компьютер, связанный с блоком визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, блоком регулировки параметров подвижности предполагаемых областей пальпации и средствами фиксации реакции обучаемого на воздействие на его пальцы со стороны предполагаемых подвижных областей пальпации симулятора, отличающийся тем, что на подвижных областях пальпации размещены датчики восприятия тактильного воздействия, связанные с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих датчиков, соответствующих силе тактильного воздействия в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения, а на подвижных областях пальпации над датчиками восприятия тактильного воздействия закреплены тонкие металлические электроды, выполненные с возможностью измерения электропроводности кожи обучаемого, связанные с компьютерной системой, которая выполнена с возможностью визуализации сигналов от этих электродов, соответствующих электропроводности кожи обучаемого, в блоке визуализации информации об управлении и контроле за процессом обучения.

2. Тренажер для обучения и развития навыков пальпации по п. 1, отличающийся тем, что датчики восприятия тактильного воздействия выполнены в виде тонкопленочных пьезорезистивных датчиков силы.

3. Тренажер для обучения и развития навыков пальпации по п. 1, отличающийся тем, что компьютерная система выполнена с возможностью представления визуализированных сигналов от датчиков восприятия тактильного воздействия в виде зависимости амплитуды сигнала от времени, соответствующей максимальной возможной частоте опроса датчиков, и отражающей психофизическое состояние обучаемого.