Rehabilitační inženýrství / Výpočetní technika a software pro odborné lékaře / Diagnostika

Diagnostika

Výzkumná pracoviště zabývající se pohybovým systémem člověka, jeho poškozením a možnými kompenzacemi případných patologických stavů téměř vždy pracují s experimentálními měřícími systémy. Také některá ortopedická či rehabilitační pracoviště jsou vybavena řadou diagnostických metod, které jsou dostatečně objektivní a validní. 
Vlastní měřící zařízení musí mít vhodné technické parametry, dostatečnou přesnost. Odborní pracovníci pak zajišťují jeho správné použití ve vhodném rozsahu a také správnou interpretaci získaných dat.
Moderní technika dovoluje aby tyto přístroje měly datový výstup přímo do počítače. Vhodný software dovoluje nejen záznam pořídit, ale i ho následně vyhodnotit a uložit. Obvykle je takové zařízení dodáváno včetně PC a softwaru. Aby bylo možné správně využívat tyto moderní přístroje, musí odborný pracovních chápat princip měření, musí umět odhadnout možné rušivé vlivy a chyby a znát postup vyhodnocování, který je prováděn v počítači automaticky. Je důležité mít na paměti, že rozhodujícím při určování diagnózy či postupu terapie, je vždy a pouze lékař - člověk. Výpočetní technika může být pouze pomocným nástrojem usnadňujícím mu práci. 

Expertní systémy jsou počítačové programy, simulující rozhodovací činnost experta při řešení složitých úloh a vyžadující vhodně zakódovaných, explicitně vyjádřených speciálních znalostí převzatých od experta, s cílem dosáhnout kvality rozhodování na úrovni experta. Báze znalostí obsahuje znalosti experta potřebné k řešení zvoleného systému. Řídícím mechanismem pro vyvozování znalostí systému jsou nejčastěji řídící pravidla. Ta mohou být nalezena s využitím NN (neuronové sítě - umělá inteligence). (Pazourek J. 1992)
Systémy založené na principu schopnosti rozhodování o interpretaci získaných dat, jsou tzv. znalostní systémy. Tyto systémy na základě dříve vložených pravidel či vyhodnocených dat dokáží na svém výstupu podat konečný návrh rozhodnutí o předpokládané diagnóze či dokonce doporučené terapii. 

Diagnostika orientovaná na pasivní vlastnosti tkání pohybového systému člověka tradičně vychází z rentgenografického zobrazení postižené oblasti, a to především pokud se týká strukturálních změn vzniklých jako důsledek traumatických či degenerativních poškození. V některých případech je žádoucí použít zobrazovacích metod poskytujících ještě podrobnější a přesnější informace o vnitřním uspořádání. Jedná se o CT (computerized tomography), případně o metodu založenou na detekci NMR (nuclear magnetic resonance) či ultrazvuku. Tyto zobrazovací metody se obvykle využívají v případech, kdy hrozí nebezpečí poškození nervové tkáně nebo vnitřních orgánů. Tyto finančně náročné metody, co se týče pořizovacích cen i provozu, jsou ale využívány pro diagnostiku pohybového systému pro účely fyzioterapie jen zřídka. 
Všechny výše zmíněné zobrazovací metody jsou využívány nejen pro identifikaci tvaru a celistvosti kostí a jejich vzájemného kloubního spojení. K ohodnocení např. míry degenerativních změn jednotlivých tkání pohybového systému (chrupavek, meziobratlových disků apod.) můžeme získat kvalitativní informace např. o hustotě tkání, jejich mechanických vlastnostech či zastoupení jejich jednotlivých složek. Podle zjištěného prostorového uspořádání a míry tvarových, případně i kvalitativních změn je volena léčba chirurga či ortopeda a následně i fyzioterapeuta. 
Největší skupina fyzioterapeutických diagnostických metod je založena na aspekci fyzioterapeuta nebo na jeho subjektivním hodnocení palpačního vyšetření. Jedná se například o vyšetření tzv. postury, kloubních pohybů (úrazy, degenerativní změny aj.). Na základě těchto vyšetření je vedena léčba a posuzována její efektivita. Nevýhodou je značná subjektivita a nejednotnost kriterií. 
V případech vyšetřování aktivních složek pohybového systému (velká skupina chorob) přibývá ve fyzioterapii z přístrojů především EMG (elektromyografie). Podle charakteru vyšetření jsou využívány buď neurologicky konstruované jehlové přístroje nebo vícekanálové, často telemetricky konstruované EMG s povrchovými elektrodami. Vícekanálové elekromyografické techniky se využívají obvykle k analýze svalové kooperace při konání určitého pohybového úkolu, kdy je analyzována časová souslednost a míra klidové a kontrakční aktivity jednotlivých svalů. Časté je také jejich použití k detekci svalové únavy, která se projevuje změnami ve frekvenčním spektru elekromyografického signálu svalu udržujícího kontrakci. V našich laboratořích jsme tuto techniku po prvotním ověření (Chalupová a Valová 1995) využívali jak při analýze axiálního systému sedící osoby (Chalupová a Jaklová 2000, Mahr 2001), ovlivnění axiálního systému během respirace (Chalupová a Otáhal 1998), tak např. při studii deformit pánve v důsledku svalového působení (Tichý 1999). 
Další metody jen okrajově využívané v oblasti fyzioterapie, založené na objektivním měření přístroji, jsou především stabilometrie (Valová 1996), goniometrie, akcelerometrie, kinematická analýza, pedobarografie (Otáhal J. 2001) či termografie (Paigerová 2002) aj.. Využití těchto technik bylo součástí řady experimentů autorky této práce - viz. uvedené citace.
Diagnostika komplexních funkcí
Pro úplnou analýzu posturálních, lokomočních a manipulačních funkcí je ve světě obvykle laboratoř (Motion analysis Laboratory) vybavena jedním či více systémy pro analýzu pohybu, deskami pro detekci reakční síly od podložky, akcelerometry a EMG zařízením. Jednotlivá zařízení jsou obvykle pevně ustavena a vytvářejí okalibrované a normované prostředí pro provádění přesných studií pro analýzu lidského pohybu včetně úloh dynamiky a kinematiky. Výhodou je i možnost takové systémy přemístit a vytvořit měřící prostor přímo v autentickém prostředí, kde je daný pohyb prováděn, např. sportovní, ergonomické či medicínské aplikace. (např. Boston )
Při studiu lidských pohybů je cílem rozdělení a charakterizace tří hlavních řídících determinant (Motor control laboratory): vysokých motorických center (CNS), reflexních mechanismů a vlastností svalů. Obvykle je využito specielně vyvinuté zařízení pro konání pohybu v jednom kloubu vnějším přesně definovaným silovým momentem a zároveň sledována komplexní pohybová odezva pohybující se končetiny. Zkoumána může být i opačná situace, kdy je registrována silová odezva na volní či jinak vyvolané pohyby daného segmentu. (např. Boston )
Laboratoře komplexních funkcí pohybového systému se zaměřují obvykle na analýzu příčin či důsledků poškození podpůrného aparátu (kosti, klouby, vazy, protézovaní) nebo aktivní periferie (nervosvalový komplex), případně důsledků změn v řízení na některé z úrovní CNS (např. DMO -dětské mozkové obrny). Může se jednat o aplikace prevence úrazů, pracovní, sportovní či lékařsky terapeutické (např. sledování vlivu stárnutí, poškození některého se systémů - např. zrak, sluch apod.) aplikace.
Výše zmíněné metodiky se koncentrují na problematiku konání určitého pohybu či pohybového úkolu. Námi provedené studie se obvykle zaměřovaly na sledování axiálního systému, který je opornou bází pro veškeré pohybové procesy periferních končetin. Proto jeho stav a funkce se klíčově projevují i na ostatních procesech. Dalším specifikem našeho přístupu je, že axiální systém sledujeme především v situacích bez pohybu, při vzpřímeném držení. To je totiž prvotní úlohou axiálního systému a již v realizaci této prvotní funkce se projevují určité znaky charakterizují stav jednotlivých složek pohybového systému a následně i jeho komplexních projevů.
Některé přístrojově podporované diagnostické metody mohou být základem pro terapeutické jednotky založené na zpětné vazbě. Biofeedback rozšiřuje možnosti použití někdy i klasických metod. Příkladem může být prostá dynamometrie. Jestliže je spojena s vyhodnocovacím zařízením, které on-line zobrazuje a zaznamenává měřenou veličinu, je možné validněji posoudit skutečný stav pacienta. Z časového průběhu měřené síly je terapeut obvykle schopen rozpoznat příčiny dysfunkce, případně její simulování. Těchto zařízení se využívá i pro nácvik určité činnosti, zvláště v případech, kdy u pacienta chybí potřebný proces přirozené zpětné vazby (např. úchop protézou HK). Princip biofeedbacku je využíván také pro stabilometrický nácvik držení rovnováhy apod.. 


Příklady některých měřících zařízení:

Kapitoly:


Informační systémy Nahoru Topografie trupu