Kvantifikace hodnocení rehabilitačního procesu

Společné pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI a 1.LF, Studničkova 7/2028 Praha 2 Ing. Karel Hána, Ph.D., hana@fbmi.cvut.cz, tel: 224 968 575, 224 358 425

Název týmu/projektu

SamYce
Společné pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI a 1.LF, Studničkova 7/2028 Praha 2 http://www.fbmi.cvut.cz/katedry/spolecne-pracoviste

Kdo jsme?

Ondřej Čakrt, Miloš Bělehrad, Jiří Brada, Tomáš Funda, Karel Hána, Markéta Janatová, Jaroslav Jeřábek, Jan Kašpar, Roman Melecký, Jan Mužík, Tomáš Nedělka, Lukáš Nestával, Jiří Potůček, Pavel Smrčka, Marie Tichá, Adam Wolf

Jakým výzkumem se zabýváme

Monitorováním a kvantifikováním procesu rehabilitační péče o pacienta s ložiskovým postižením mozku a využitím (3D) virtuální reality pro rehabilitaci pacientů s poruchami rovnováhy.

K čemu to je

Cílem všech rehabilitačních postupů je zlepšit funkční schopnosti pacienta. K tomuto cíli vede celá řada rehabilitačních postupů, které pracují s pacientem v daném prostředí rehabilitačního pracoviště, nebo pacient rehabilituje v domácím prostředí, které je poměrně konstantní. Cílem všech postupů je zlepšit kvalitu života pacientů. Rehabilitace, zejména v počátečních stadiích, představuje pro nemocného člověka poměrně velkou zátěž, která může významným způsobem ovlivnit fungování kardiovaskulárního aparátu a při překročení určité hranice tolerance zátěže může dojít ke zpomalení rehabilitace, eventuálně ke zhoršení stavu.

Na čem konkrétně pracujeme

Problematiku, kterou se zabýváme lze rozdělit na tři hlavní oblasti:

1. Monitorování rehabilitujícího pacienta z hlediska jeho pohybových aktivit a reakce kardiovaskulárního aparátu
Tato část probíhá v těsné spolupráci s Klinikou rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN, která přijímá pacienty po poškození mozku do programu tzv. denního stacionáře, kde jsou rehabilitování po dobu 3 týdnů. V současné době není objektivizováno, kolik času tráví cvičením, jakým způsobem zatěžují postižené a zdravé končetiny a jakým k jak velké zátěži kardiovaskulárního aparátu u rehabilitovaných pacientů dochází.
Cílem je:

  • získat přehled o pohybových aktivitách pacientů rehabilitovaných v rámci denního stacionáře, na základě tohoto přehledu bude možné optimalizovat denní režim pacientů
  • použitím analýzy HRV zjistit míru stressové a obecně kardiovaskulární zátěže v jednotlivých fázích rehabilitace
  • zásadní informaci by měla přinést analýza pohybu postižené končetiny, respektive zlepšení jejího používání v průběhu rehabilitace. Zlepšení pohybu, tj. postupného zapojení postižené končetiny do pohybových aktivit, je důkazem úspěšnosti prováděné rehabilitace. Záznam postupného zlepšování pohybu končetinou resp. končetinami by byl měřitelným a objektivním záznamem lepší pacienta. Na základě těchto dat by pak bylo možné optimalizovat prováděný rehabilitační postup.

Na základě těchto informací a získané zkušenosti by měl být v další fázi naplněn i další cíl – sledování úspěšnosti rehabilitačního procesu prováděném v domácím prostředí. Z ryze technického hlediska by se jednalo o návrh a konstrukci zařízení, umožňujícího provádět uvedená měření při rehabilitaci prováděné v domácím prostředí. Toto technické vybavení by jednak přinášelo velice cenné informace o pohybových aktivitách, době a délce trvání cvičení, jehož kvantitativní parametry by dokázalo průběžně monitorovat.

2. Využití virtuální reality pro rehabilitaci pacientů s poruchami rovnováhy

Rovnováha je v organizmu zajišťována součinností tří senzorických vstupů: zrakového, vestibulárního a proprioceptivního. Proto může k poruchám rovnováhy docházet při porušení jednotlivých systémů, nebo center, která složí pro jejich vzájemnou koordinaci. Standardním postupem v rehabilitaci poruch rovnováhy je využití biologické zpětné vazby, kdy je používána stabilometrická plošina, na které stojí pacient a na obrazovce sleduje pohyb svého těžiště. Tento systém používá například systém SPS, na kterém rehabilitují pacienti v neuro-otologickém centru FN Motol. Analogický způsob tréninku rovnováhy využívá komerčně dostupná herní konzole Nintendo, která je též v uvedeném centru pro účely rehabilitace pacientů s poruchami rovnováhy využívána. Oba uvedené systémy mají poměrně výrazné hranice v použitelnosti, kdy je možno zvyšovat obtížnost jednotlivých cvičení, ale nelze zásadním způsobem modulovat vlastnosti zrakového vstupu. Vždy se cvičí v určitém neměnném prostředí. To omezuje využitelnost uvedených systémů pro centrální poruchy, kdy dochází k postižení center, zodpovědných za interakce jednotlivých vstupů (stavy po cévních příhodách mozkových, ložiskovém poranění mozku, atd.).

Spojení stabilometrické plošiny, která byla do prostor našeho pracoviště zapůjčena pracovišti neuro-otologickým centrem 2.LF a FN Motol, se systémem 3D virtuální reality, který byl pořízen v rámci rozvojového meziuniverzitního projektu mezi FBMI ČVUT a 1. a 2.LF UK v Praze přímo na vybudování laboratoře v prostorách našeho pracoviště, umožnilo modulovat zrakový vstup, měnit velikost sledovaného prostředí i směr pohybu.

Pacienti s poruchami rovnováhy budou po dobudování laboratoře rehabilitováni pod dohledem lékařů za použití zrakové zpětné vazby, zprostředkované systémem virtuální reality, který je spojen se stabilometrickou plošinou.

Jsou používány dva základní typy podnětů:

  • stabilní plošina a pohybující se zrakové okolí
  • pohybující se plošina i zrakové okolí

S využitím virtuální reality je modifikován zrakový vstup, takže bude podle pokroku v rehabilitaci volen stále obtížnější podnět z hlediska senzorické interakce. 

Výstupem zde bude vytvoření rehabilitačního systému pro pacienty se závratěmi a poruchami rovnováhy, zejména pro pacienty po ložiskovém postižení CNS- po CMP a po traumatech a vytvoření příslušných norem.

3. Monitorování vývoje rehabilitace poruch hybnosti - objektivizace rozsahu pohybu

Na Klinice rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN je k dispozici systém LUKOtronic AS200 Motion Measurement k vyšetření 3D pohybu pomocí infrakamer s aktivními markery, gait software – diagnostika chůze, 10 markerů pro DKK a pánev, motion software pro jakýkoliv předem definovaný pohyb. Tento systém je portabilní. Cílem uvedeného projektu je monitorovat vývoj rehabilitace poruch hybnosti - měření rozsahu pohybu paretické končetiny, bez uvedeného systému je možno hodnotit efekt rehabilitace pouze individuálně prováděným škálováním. Daný systém umožní objektivizovat rozsah pohybu.

 

Kdo financuje náš výzkum

  • Výzkumný záměr MSM6840770012 Transdisciplinární výzkum v oblasti biomedicínského inženýrství II
  • Prostředky ze specifického výzkumu - spolupráce se studenty
  • Společné pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI a 1.LF UK v Praze
  • FBMI ČVUT v Praze
  • 1.LF UK v Praze
  • Děkujeme za podporu při vývoji firmě Clever Technologies, s.r.o., spin-off firmě FBMI a 1.LF UK v Praze.

S kým spolupracujeme

  • Klinika rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN - doc. MUDr. Olga Švestková, Ph.D.
  • Neurologická klinika pro dospělé 2.LF a FN Motol - doc. MUDr. Jaroslav Jeřábek, CSc.
  • Clever Technologies, s.r.o., spin-off firma FBMI ČVUT a 1.LF UK v Praze

Vybrané publikace

  • Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Kneppo, P. - Tyšler, M.: Systém pro měření biologických a technických veličin v prostředí silného a proměnlivého elektromagnetického pole. Užitný vzor Úřad průmyslového vlastnictví, 17088. 2007-01-08.
  • Hána, K. - Smrčka, P. - Kašpar, J. - Fiala, R.: Experimentální biotelemetrický systém se základními moduly (EKG, teplota, kožní odpor) pro podporu výzkumu v oblasti měření a rekonstrukce fyziologických dat. [Prototyp, poloprovoz, ověřená technologie]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2007.
  • Smrčka, P. – Hána, K. – Kašpar, J. – Fiala, R. – Brada, J.: Software na výpočet parametrů variability srdečního rytmu (platforma WinXP/Linux). [ASW - Autorizovaný software]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2007
  • Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Brada, J. - Fiala, R.: Systém pro vyhodnocování a vizualizaci parametrů při zátěžovém měření. [Autorizovaný software]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2008.
  • Mužík, J. - Hána, K.: System for Interactive EEG Analysis. In: OHBM 13th Annual Meeting [CD-ROM]. Minneapolis: The Organization for Human Brain Mapping, 2007, s. 1-2.
  • Mužík, J. - Hána, K.: Real-Time BSPM Processing System. In: IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, p. 1-4. ISBN 978-3-540-89207-6.
  • Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Fiala, R.: Mobilní systém pro snímání koncentrovaných biologických dat v zátěži. [Funkční vzorek]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2008