Система регистрации пальцевого тремора

Система регистрации пальцевого тремора содержит соединенные последовательно сверхлегкий интегральный акселерометрический датчик (1), выполненный на основе чувствительных поверхностных емкостных элементов, и имеющий в своем составе двухосный датчик ускорения, демодуляторы и цепи формирования выходных сигналов, компьютер (3) со специализированным программным обеспечением, аналого-цифровой преобразователь (2). Работа предлагаемой системы регистрации пальцевого тремора основана на спектральном анализе сигнала, полученного с акселерометрического датчика (1), фиксирующего на дистальных фалангах пальцев обследуемого. Регистрация тремора производится с использованием компьютера (3) со специализированным программным обеспечением. Информация вводится в компьютер с использованием аналого-цифрового преобразователя (2). Амплитудно-частотные характеристики тремора оцениваются по спектрограммам с использованием специализированного программного обеспечения. 1 ил

Полезная модель может быть использована в медицинской технике для проведения объективной ранней диагностики заболеваний, а также для биомеханических исследований, при оценке профессиональной пригодности, в спорте, в нейрофизиологических исследованиях.

Тремор возникает в результате непроизвольного сокращения мышц. Повышение амплитуды и изменение частоты и формы колебаний относительно нормы (частота и амплитуда физиологического тремора) служат признаками нарушения центральных и периферических нейронных механизмов регуляции движений. Анализ этих параметров важен как для понимания роли дисфункции отдельных структур мозга в процессах управления движениями, так и для клиники в аспектах раннего обнаружения, более точной диагностики двигательных нарушений, выбора и коррекции оптимальных методов лечения, связанных с подбором действенной лекарственной терапии.

В настоящее время для регистрации тремора широко используют системы и методы, предназначенные для определения высокоамплитудного тремора, характерного для болезни Паркинсона и Эссенциального тремора.

Все измерительные системы в биомеханике включают в себя датчики биомеханических характеристик с усилителями и преобразователями, канал связи и регистрирующее устройство. Датчик - первое звено измерительной системы. Датчики непосредственно воспринимают изменения измеряемого показателя и закрепляются либо на теле человека, либо вне его.

Датчик, закрепляемый на человеке, должен иметь минимальный вес и габариты, высокую механическую прочность, удобство крепления и вместе с тем не должен стеснять движений и создавать какого-либо дискомфорта.

Известен тремометр (SU, авторское свидетельство, 1391622, кл. А61В 5/11, 1988), содержащий датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор. Датчик движений подобного устройства состоит из источника света, экрана и фотодиода, установленного в глубине указки. Недостаток подобного устройства состоит в невысокой точности измерений и недостаточной объективности регистрации тремора.

Наиболее близким по технической сущности к данной полезной модели является «ТРЕМОМЕТР» (патент РФ №2102922 С1 МПК 6 А61В 5/11, 1998.01.27, прототип), содержащий датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор. Датчик движений испытуемого выполнен в виде пластины, на которой закреплены два датчика абсолютных угловых скоростей, выполненных в виде роторных вибрационных

гироскопов. Пластина крепится на кисти руки испытуемого с помощью ремешка для часов или браслета. Оси чувствительности датчиков абсолютных угловых скоростей составляют ортогональный трехгранник.

К недостаткам известного технического решения, выбранного в качестве прототипа, можно отнести:

- невозможность регистрации пальцевого тремора вследствие высокой массы датчиков угловых скоростей;

- невозможность регистрации физиологического тремора вследствие ограниченной чувствительности;

- невозможность регистрации кинетического из-за особенностей гироскопических датчиков угловых скоростей тремора

Полезная модель направлена на повышение достоверности результатов измерений, точности определения параметров и увеличения чувствительности для регистрации мелкоамплитудного тремора, в том числе и физиологического.

Технический результат заключается в том, что предлагаемая система позволяет регистрировать и анализировать характеристики всех видов пальцевого тремора, включая физиологический (у здоровых людей) и кинетический (в движении), и включает необходимые для этих целей технические характеристики.

Это достигается тем, что в системе регистрации пальцевого тремора, содержащей соединенные последовательно датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор, согласно полезной модели, для измерения тремора датчик движений испытуемого выполнен в виде интегрального акселерометрического датчика на основе поверхностных чувствительных емкостных элементов таких как, например, серии ADXL компании Analog Devices, или аналогичным других производителей, а последующий анализ проводится с использованием компьютерной техники.

Особенностью предлагаемого технического решения является то, что предлагается применение нового поколения интегральных акселерометрических датчиков на основе поверхностных, чувствительных емкостных элементов, содержащих в своем составе двухосный датчик ускорения, демодуляторы и цепи формирования выходных сигналов. Регистрация тремора производится с использованием компьютерной техники и специализированного программного обеспечения. Информация вводится в компьютер с использованием аналого-цифрового преобразователя.

Работа предлагаемой системы регистрации пальцевого тремора основана на спектральном анализе сигнала, полученного с акселерометрического датчика, фиксирующего на дистальных фалангах пальцев обследуемого. Конструктивно

акселерометр представляет собой интегральную микросхему, содержащую в своем составе два чувствительных элемента, демодуляторы и цепи формирования выходного сигнала. Микросхема позволяет измерять ускорение одновременно в двух плоскостях (фронтальной - канал Х и сагиттальной - канал Y) имеет нормированные уровни выходного сигнала, шума и погрешность преобразования. Миниатюрный сверхлегкий датчик практически не обладает инерцией, и, как следствие, не вносит искажений, обусловленных возникновением дополнительных усилий перемещения инерционных масс, что позволяет регистрировать даже микроколебания физиологического пальцевого тремора.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена функциональная схема (блок-схема) измерительной системы.

Позиции на чертеже обозначают: интегральный датчик-акселерометр - 1; аналого-цифровой преобразователь - 2 (АЦП); компьютер - 3.

Сигнал с датчика-акселерометра 1, пропорциональный ускорению, вводится в компьютер 3 посредством аналого-цифрового преобразователя 2.

Анализ треморограмм производится с помощью программы Power Graph. Амплитуды тремора оценивается при помощи среднеквадратичного значения, рассчитываемого программой на основе полученных данных. Частотные характеристики тремора оцениваются с помощью спектрального анализа на основе преобразования Фурье. Кроме того, программное обеспечение позволяет проводить временной анализ сигнала, и различные математические операции с ним.

Полученные амплитудно-частотные характеристики тремора подвергаются дальнейшей статистической обработке для выявления дифференциально-диагностических критериев.

Такой метод исследования позволяет объективно улавливать малейшие колебания пальца одновременно в двух - плоскостях - фронтальной и сагиттальной в широком диапазоне частот, и позволяет регистрировать амплитудно-частотные характеристики тремора не только при экстрапирамидной патологии, но и при вегетативной дисфункции, а также у здоровых людей (физиологический тремор).

Система позволяет регистрировать все три основных вида тремора:

- тремор покоя, когда пациент сидит в кресле, руки свободно лежат на подлокотниках;

- постуральный тремор, когда руки вытянуты перед собой, пальцы слегка разведены в стороны;

- кинетический тремор, когда оценку проводят при пальценосовой пробе.

Возможность регистрации последнего вида тремора является еще одной отличительной особенностью описываемого технического решения.

Регистрация проводится одновременно в двух плоскостях - горизонтальной и вертикальной.

Отличительные особенности полезной модели:

- датчик с мамой массой не обладает инерцией, и. как следствие, не вносит искажений, обусловленных возникновением дополнительных усилий перемещения инерционных масс, что позволяет измерять пальцевой тремор;

- высокая чувствительность позволяет регистрировать даже тремор здорового человека (физиологический тремор);

- датчик имеет нормированные выходные уровни и погрешность измерения, что позволяет измерять тремор в единицах СИ;

- датчик нечувствителен к расположению относительно горизонта, это дает возможность измерять кинетический тремор (в движении).

Система регистрации пальцевого тремора, включающая соединенные последовательно датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор, отличающаяся тем, что датчик движений испытуемого представляет собой сверхлегкий, интегральный акселерометрический датчик, выполненный на основе чувствительных поверхностных емкостных элементов и имеющий в своем составе двухосный датчик ускорения, демодуляторы и цепи формирования выходных сигналов, электронный блок представляет собой аналого-цифровой преобразователь, регистратор представляет собой компьютер со специализированным программным обеспечением.