Текст книги "Стабилометрия, вертикальная поза человека в современных исследованиях. Обзор"

Биологическая обратная связь по опорной реакции

Искусственная обратная связь, организованная с помощью стабилоплатформы, применяется для решения различных задач. Преимущественно – в медицинской реабилитации [119—121]. Также – в качестве тренажерного средства в спорте, образовании и других сферах [122].

В литературе встречаются различные наименования для данного действия, включая иногда и «визуальная обратная связь» («visual feedback», «visual-feedback exercises» [124]), и «биоуправление по стабилограмме» [125], и другие [126]. Вероятно, наиболее корректным является термин «биологическая обратная связь (или биоуправление) по опорной реакции». Во-первых, из-за того, что «визуальная обратная связь» (в контексте биоуправления) может быть организована с помощью физически различных устройств, например, миографа, акселерометра или чисто оптических средств, а во-вторых, фраза «биоуправление по стабилограмме» не всегда корректна, так как для фактической реализации (формы искусственной обратной связи) может использоваться не обязательно текущее положение центра давления во фронтали или сагиттали (стабилограммы), но и другие показатели опорных реакций. Кроме того, для организации биоуправления здесь не обязательно должен использоваться только визуальный канал [127]. Также иногда может применяться принципиально отличающаяся от статичной стабилометрической, нестабильная платформа, работа которой базируется на измерении угла наклона опоры [128]. Иногда в публикациях под словом «стабилометрия» не дифференцируются понятия, обозначающие исследование (измерение опорных реакций) и тренинг с биоуправлением по опорной реакции [129]. В Приказе МЗ РФ №1705 от 29.12.2012 «Порядок организации медицинской реабилитации» употребляется более общий термин «стабилоплатформа с биологической обратной связью», что, на наш взгляд, связано с возможностью не всегда однозначной трактовки типа, формы биоуправления – например, в случае комбинаций в одной установке измерений на стабилоплатформе с организацией биологической обратной связи с помощью иных измерителей [130].

Добавление биоуправления в структуру стабилометрической процедуры анализа состояния человека значительно расширяет возможности также диагностического применения стабилополатформ, предоставляя новые инструменты изучения как традиционных параметров позы, так и сенсорного обеспечения [131—133].

Нерешенные задачи и возможные противоречия в трактовке результатов применения биоуправления по опорной реакции для тестов или тренингов, связаны, вероятно, с недостаточным на сегодня развитием методологии, различными задачами и условиями реализации тренингов, параметрами обратной связи и другими. Можно полагать, что для лучшего развития направления необходимы дальнейшее изучение физиологических механизмов и результатов воздействия такого биоуправления, а также качественная классификация, позволяющая достигать общих, ясных подходов в оценках всего возможного многообразия данных процедур.

Физиологический смысл и анализ показателей стабилометрии

Исходно показатели стабилометрии, как следует из цитированных выше работ 60—80-х годов ХХ века (В. С. Гурфинкель, Т. Каптейн, П.-М. Гаже и другие), были предназначены для характеристики стабильности позы, анализа отклонений (связанного с динамикой позы) центра давления на опору, по стабилограмам. Возможные уточнения, что стабилограммы связаны, например, с изменениями моментов в голеностопном и тазобедренном суставах [67], или иные подходы, могут быть полезны в определенных моделях. Сегодня показатели исследуют как по отдельности для саггитальной и фронтальной плоскостей, так и совместно. В зависимости от применяемых методик, физиологический смысл получаемых в стабилометрическом исследовании показателей может связываться с сенсорным обеспечением позы и состоянием отдельных анализаторов, конституциональными особенностями, функциональным состоянием человека. С точки зрения рассмотренных выше представлений о «внутренней схеме тела», «ментальных репрезентаций тела», в показателях стабилометрии может отражаться активность мозга, центральный контроль.

К анализу данных стабилометрии применяются различные, известные из математики способы. М. Дуарте (Marcos Duarte) и В. М. Зациорский, обобщая данные литературы об обычно применяющихся в стабилометрии показателях, выделили 13 подходов к обработке данных [134]:

1) расчет простых статистических параметров;

2) определение диапазонов и областей миграции центра давления;

3) расчёт скорости миграции центра давления;

4) определение длины пути центра давления;

5) использование передаточной функции;

6) расчёт спектральных характеристик;

7) автокорреляционный и авторегрессионный анализы;

8) измерение «времени достижения контакта» (подразумевается время достижения оцениваемого события, границы стабильности – «time to contact»);

9) эволюционный (частотно-временной) спектральный анализ;

10) фрактальный анализ;

11) анализ методом фазовой плоскости;

12) анализ с использованием характеристик хаотических процессов;

13) анализ в модели случайного блуждания.

Кроме перечисленных подходов, рассматривающих изменения координат центра давления в рамках стохастических процессов, есть подходы, предполагающие наличие каких-либо закономерностей (например, у М. Дуарте и М. В. Зациорского), в том числе, связывая это с длительностью проведения исследования. Недавно опубликованные сведения итальянских авторов, что показатели стабилометрии (на примере здоровых молодых спортсменов) не зависят от времени суток [135], могут быть расценены, в том числе, в пользу взглядов на возможное выделение в стабилометрических параметрах индивидуального «паттерна».

Важной проблемой, связанной с анализом данных стабилометрии, и, касающейся также выбора методик, стандартизации, является способ расчёта того или иного показателя. Например, часто используемый показатель – площадь статокинезиограммы – может быть рассчитан, допустим, методом подсчёта элементарных квадратов на опорной плоскости, или построением эллипса рассеяния, или выпуклых оболочек, или методами контурного анализа и другими [136].

В данном контексте, различные предложения для получения и трактовки показателей стабилометрии, в том числе, некоторыми отечественными авторами [137,138], могут восприниматься с любых точек зрения – например, как сложность применения уже существующих способов анализа, не знание, заблуждение, или же восприниматься как свидетельство неудовлетворительности существующего инструментария, необходимости развития новых способов анализа и их физиологического объяснения. По-нашему мнению, ведущей причиной здесь являются недостатки обычно описываемого в литературе инструментария, затрудняющие его применение и актуализирующие новые идеи, ориентированные на практическую работу. Не исключено, что в оценке удобства, применимости тех или иных показателей, методов анализа, их выбора, проявляется «инструментализм» [55,56], влияние качества, функциональности и «юзабилити» доступных программных средств [139,140].

Обзор российских тематических диссертационных работ (совместно с И.В.Кривошей)

Впервые, в отличие от других обобщающих или обзорных отечественных материалов по стабилометрии, в том числе, в исследуемых диссертациях, данный тематический обзор построен по формализованной схеме, включает количественные показатели. Изучались работы различных научных специальностей, учитывая междисциплинарный характер использования стабилометрии в оценке состояний человека. В таком контексте, буквальное следование правилам «систематического обзора» [141] не было возможным из-за высокой вариабельности тем, «разнокалиберности» дисциплин, различия применяемых методик и целей диссертаций. Однако, имея в виду целенаправленный характер построения данного обзора, чёткий критерий отбора работ, применение количественных оценок – изложение построено по систематическому принципу.

Исследование диссертаций, которые касались аспектов взаимодействия человека с гравитацией, управления вертикальной позой (по опорным реакциям, на стабилоплатформе), проводилось при участии кандидата медицинских наук И. В. Кривошей по разработанной нами методике. Анализ диссертаций, использование нами количественных показателей, были нацелены на приближение к построению, изучению и пониманию своеобразной национальной «карты» стабилометрии по диссертационным работам за последнее десятилетие, а также включали попытку обобщения выводов из рассмотренных работ, обсуждение достижений и недостатков.

В обзор включались российские диссертационные работы на соискание ученой степени кандидата или доктора наук любых научных специальностей, при условии применения искомых методов. Цели работы не учитывались. Глубина обзора – с 2005 по 2015 год включительно. Анализировались авторефераты и полные тексты диссертаций. Всего включено 64 работы, цитируемые здесь по авторефератам [142—205].

Использовались электронные ресурсы для доступа к полным текстам диссертаций и авторефератов за исследуемый период: 1) общедоступный каталог, а также персонализированный доступ к диссертациям и авторефератам в электронных сервисах Российской Государственной Библиотеки (http://www.rsl.ru); 2) Научная электронная библиотека (http://elibrary.ru); 3) сайт Высшей Аттестационной Комиссии (http://vak.ed.gov.ru); 4) сайты организаций, при которых действуют диссертационные советы (места рассмотрения, обнародования и защиты работ).

Для поиска использовались ключевые слова «стабилометрия», «стабилография», «стабилограф», «стабилоплатформа», «постуральный» и связанные с ними, с последующим просмотром описания методов в автореферате или полном тексте диссертации для подтверждения соответствию критерию включения (применению стабилоплатформы для действий с испытуемым или пациентом). В случае необходимости – например, отсутствия полного текста в библиотечном каталоге, поиск подробной информации о работе дополнительно проводился на сайте организации диссертационного совета. Включались все обнаруженные работы – то есть, формировалась целевая неслучайная выборка, сплошным отбором.

Формализовались данные (группы показателей, признаки) из диссертационных работ: автор; научный руководитель или консультант и оппоненты; тип диссертации; научная специальность; место защиты; год защиты; число страниц диссертации; публикации автора по теме работы; сведения о библиографии; сведения о способе проведения исследования на стабилоплатформе и показателях стабилометрического исследования; сведения о числе испытуемых или пациентов в конкретной работе. Также изучались выводы каждой диссертации.

При оценке профиля работы учитывались изменения в Номенклатуре специальностей научных работников, произошедшие в рассматриваемый период выхода работ в связи с Приказом Министерства образования и науки РФ от 10.01.2012 N 5 «О внесении изменений в Номенклатуру специальностей научных работников, утвержденную приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 25 февраля 2009 г. N 59». Также учитывались менявшиеся условия публикации результатов диссертационной работы в рецензируемых изданиях и оценки качества таких изданий – в связи с изменением в течение десятилетия нормативных документов, регулирующих требования при присуждении ученой степени и критерии журналов «списка ВАК».

Кроме того, вне количественных (формальных) оценок нас интересовали представленные в диссертациях теоретические предположения, способы формирования групп наблюдения, конкретные методики стабилометрии и методы анализа данных.

Для обобщения данных использовались элементы контент-анализа [206]. При статистической обработке рассчитывались частоты (встречаемость), абсолютные и относительные значения тех или иных исследуемых признаков. Для числовых характеристик порядковых статистик применялись медиана (Ме) и квартили – робастная характеристика рассеяния [207]. Подготовка данных и расчеты – по стандартным алгоритмам в программах SPSS 13.0; Microsoft Excel 2010.

Выполнение исследуемых диссертаций было связано с работой научных, университетских структур, как правило, в целом задающих «тон» обычной практической работе в настоящем и близком будущем, а также перспективным направлениям исследований. Кроме того, традиционная для России состязательная (наличие оппонентов, публичная дискуссия) форма защиты диссертаций, на наш взгляд, при рассмотрении широкой выборки работ предполагает возможность оценить реакции экспертного сообщества на предлагаемые в диссертационных работах решения, а также установить организации и группы наиболее активных участников экспертного сообщества.

Среди всех типов работ, докторских (6 диссертаций) и кандидатских (58 диссертаций), с учетом изменений номенклатуры научных специальностей в рассматриваемом периоде, к нервным болезням относилась 21 работа (из них 1 по двум специальностям); к восстановительной медицине – 14 (из них 2 по 2 специальностям); к физиологии – 14 (из них 2 по смежным специальностям – нервным болезням и восстановительной медицине); к оториноларингологии – 7; к стоматологии – 4 (1 по 2 специальностям); к травматологии – 2 (1 по 2 специальностям); а также еще работы по 9 специальностям, относящимся к онкологии, биоинформатике, теоретической механике, психофизиологии, авиакосмической медицине, информатике и транспорту. Из выборки докторские работы относились: к нервным болезням – 2, к восстановительной медицине – 2; к онкологии – 1; к математической биологии, биоинформатике – 1. Таким образом, подавляющая часть работ – 7/9 всей выборки – относилась к медицинским наукам, преимущественно к неврологии и восстановительной медицине.

В общей сложности в 64 диссертационных наблюдениях приняли участие 9 689 пациентов и здоровых добровольцев. В среднем – 176 на одну диссертацию, но размер индивидуальной выборки мог отличаться на порядки: например, от нескольких испытуемых в фундаментальной работе [160, 196] до десятков и сотен в прикладных [156, 192, 205]; вариабельность числа испытуемых – медиана и квартили: Me =139 (70; 182). При этом в работах по направлению «медицинские науки» наблюдались 7 991 пациент (испытуемый) – это около 83% от наблюдаемых из всех 64 работ. В 46 кандидатских работах данного направления – 5 824; в 4 докторских – 2 167. Соответственно, здесь вариации численности испытуемых в наблюдении: Me =122 (70; 170) и Me =493 (331; 704).

Методики применения стабилометрии в обсуждаемых диссертациях в большинстве случаев отличались друг от друга. Например, это касалось использования или нет, проб с поворотами головы, длительности исследований, способа установки испытуемого, инструкций, наличия биоуправления и другого. Испытуемые или пациенты во всех работах проходили различные процедуры на стабилоплатформе в положении «стоя», часто применялся вариант пробы Ромберга – регистрация стабилометрических показателей поочередно при открытых и закрытых глазах испытуемого. При установке стоп испытуемого на платформу авторы диссертаций чаще всего исходили из представлений о системе координат общего центра давления на стабилоплатформу, связанной с испытуемым – так называемые «европейская» и «американская» стойка [189]. Как минимум, в четырех случаях, кроме позиции «стоя», в наблюдении использовалась позиция «сидя» [10, 18, 42, 56] и в одном случае «полуприсед» [186]. В работе А. В. Терехова [196] у испытуемых за счет специальной амуниции ограничивалась подвижность суставов для создания большей «жесткости» тела. В другой работе, Н. В. Денискиной [160] для изменения свойств голеностопного сустава использовались своеобразные «коньки». Также в различных работах могли использоваться разные сочетания применения стабилоплатформы с другими исследовательскими или терапевтическими приборами и методами.

Наиболее часто встречающиеся показатели стабилометрического исследования, применяемые в обсуждаемых 64 работах: площадь статокинезиограммы (квадратных миллиметров), длина статокинезиограммы (миллиметров), скорость статокинезиограммы (миллиметров в секунду) средние значения положений центра давления на осях ординат и абсцисс (в координатах, связанных с пациентом) и показатели вариабельности. Достаточно большое внимание в работах уделялось частотным характеристикам (Герц), например, «основная частота спектра колебаний центра давления» [191] или «60% частоты колебаний во фронтальной и сагиттальной плоскостях» [195]. Не во всех диссертациях, на наш взгляд, были достаточно чётко обоснованы выбор и физиологический смысл применяемых индексов стабилометрического исследования, что затрудняло обобщение. Например, иногда мало отличимые с точки зрения физиологической характеристики состояний показатели – длина и скорость – трактовались как для различных по смыслу процессов.

Исследователи применяли разное оборудование, с различными техническими и метрологическими характеристиками, а также с разными функциональными возможностями и способами (формулой) расчета некоторых показателей. Подавляющая часть проанализированных работ выполнялись на отечественном оборудовании, в том числе: ~43% – на приборах производства таганрогского ОКБ «Ритм», ~54% – на приборах московской фирмы «МБН». В данном контексте следует особо отметить отсутствие государственного метрологического контроля измерений [18]. Кроме того, статистика применения марок оборудования, вероятно, может указывать на отмеченную выше роль инструмента (прибора, методического и программного обеспечения) в развитии направления [55, 56] – в том числе, в видах, типах, способах, понятиях, формулировках обобщений, фактических значениях показателей, выводах индивидуальных обследований. Это подчеркивает высокую актуальность стандартизации в данной области.

«Обычная» кандидатская работа в этой выборке соответствовала традиционным для медико-биологических областей ориентирам: представляла собой труд в среднем из 148 страниц, медиана и квартили – Ме = 144 (127; 164). Библиография в среднем насчитывала 212 источников, медиана и квартили – Me = 206 (170; 233). Отечественных и зарубежных цитирований – примерно поровну в расчете на «обычную» работу: Ме = 109 (91; 143) и Ме = 101 (58; 128), соответственно. Число публикации среднего автора по теме диссертации: Ме = 10 (7; 13). В журналах «списка ВАК» (с учетом изменений правил за период) публиковалось примерно по 3 работы: Ме = 3 (2; 5). Показатели для докторских: число страниц – Me = 277 (250; 299); публикаций в «списке ВАК» – Ме = 20 (16; 20); всего публикаций по теме – Ме = 60 (44; 65); цитированных источников – Ме = 288 (250; 394), в том числе отечественных – Ме = 138 (101; 214) и зарубежных – Ме = 196 (179; 227).

Диссертации выборки содержали примерно по 6 выводов: Me = 6 (5; 7). Всего в рассматриваемых работах – 366. На наш взгляд, группировку направлений всех выводов рассмотренных 64 работ, полученных с использованием стабилоплатформы, можно преимущественно отнести к 5 условным группам: 1) «Как устроена система поддержания вертикальной позы человека, биомеханические модели» (3 работы); 2) «Как меняется регуляция баланса тела, показатели равновесия в результате естественных причин, профессиональных воздействий (например: взросление, старение, тренировки, шум), а также установление различий, поиски нормы, контроль состояний» (15 работ); 3) «Как меняется регуляция баланса тела, показатели равновесия в результате патологических факторов (болезнь, травма, интоксикации), на фоне медицинского вмешательства или при выздоровлении, диагностика, контроль лечения» (38 работ); 4) «Как организовано сенсорное обеспечение позы» (1 работа); 5) «Как повысить эффективность двигательной функции при помощи стабилоплатформы» (7 работ).

По нашему мнению, многовекторность выводов ряда работ означает, что такая-то диссертация могла бы быть иногда отнесена к нескольким группам одновременно. Ещё одна потенциальная группа – разработка новых показателей стабилометрического исследования, но, наш взгляд, для её выделения всё-таки не было достаточных оснований. Кроме указанного выше условия об однозначном (единственном) распределении работ, мы старались в большей мере учитывать роль применения стабилоплатформы в сделанных исследователями выводах, что также влияло на отнесение диссертации к той или иной группе. Большинство работ – 38 или 4/7 выборки, попавших в третью группу – прямо связаны с использованием стабилоплатформ для объективизации параметров двигательной системы; близко к ним – 15 работ из второй группы (1/4 выборки). Таким образом, можно сделать вывод, что в изучаемый период специалистов в большей степени интересовал диагностический потенциал стабилометрии.

По 3 и более защит диссертаций из рассматриваемой выборки планировались в 5 городах: Москва – 25 работ, Санкт-Петербург – 11; Томск – 4; Архангельск —4; Пермь – 3. Остальные 13 городов защит: Екатеринбург, Красноярск, Ростов-на-Дону, Саратов – по 2 работы; Астрахань, Иваново, Иркутск, Краснодар, Новосибирск, Оренбург, Пенза, Челябинск, Ярославль – по 1 работе. Таким образом, всего нами рассматривались 64 работы, представленные к защите в 18 российских городах.

Из отобранных 64 диссертаций, за период с 2005 по 2015 в среднем готовилось 6 работ в год, распределенных по годам относительно равномерно: Me = 5 (4.5; 7), со «всплеском» в 2011 и 2012 – 10 и 9 работ. Работы представлялись в 41 диссертационный совет при 32 организациях. Среди них наибольшее число диссертаций было подано в совет Д 208.072.07 при Российском национальном исследовательском медицинском университете имени Н. И. Пирогова, действующий по специальности 14.03.11 «Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия» – 9 работ.

Организаций выполнения диссертаций – 34, при этом в 2 работах были указаны 2 организации выполнения одновременно. Распределение диссертаций среди организаций выполнения близко к распределению мест защит. Например, к Российскому национальному исследовательскому медицинскому университету имени Н. И. Пирогова из 64 относились 11 работ, одна из которых защищалась в профильном совете другой организации. Иными словами, основные центры подготовки тематических работ за указанный период в основном совпадали с местами защит.

Всего в научном руководстве или консультировании рассматриваемых 64 работ участвовало 59 специалистов. При этом в 8 работах были указаны по 2 руководителя (консультанта). Наибольшее число работ из рассматриваемой выборки подготовлено при единоличном или коллективном участии следующих руководителей: Л. В. Капилевич (Томск) – 4 диссертации; В. А. Поляев (Москва) и Х. Т. Абдулкеримов (Екатеринбург) – по 3 работы; О. Г. Бугровецкая (Москва), А. Н. Бойко (Москва), Г. Е. Иванова (Москва), А. Н. Лобов (Москва), И. Е. Повереннова (Самара), С. В. Прокопенко (Красноярск) – по 2 работы.

Ведущих организаций, с исключением дублирования из-за возможной смены названий (например, вместо «Московская медицинская академия имени И. М. Сеченова» – «Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова»), всего 37. Наиболее часто ведущими организациями были: Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова – 6 раз; Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени И. П. Павлова, Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова, Московский государственный медико-стоматологический университет имени А. И. Евдокимова и Научный центр неврологии – по 4 раза.

В оппонировании выбранным 64 работам участвовали 117 специалистов, из которых более одного раза к оппонированию приглашались: А. И. Журавлёва (Москва) – 3 раза; А. Н. Байков (Томск), В. А. Бронников (Пермь), Е. В. Вербицкий (Ростов-на-Дону), В. А. Воронов (Москва), В. В. Дискаленко (Санкт-Петербург), А. В. Епифанов (Москва), П. Р. Камчатнов (Москва), Е. Ю. Кравцова (Пермь), В. С. Мякотных (Екатеринбург), В. Б. Рубанович (Новосибирск), С. Д. Поляков (Москва), А. А. Фролов (Москва), М. Б. Цыкунов (Москва), А. Н. Шкребко (Ярославль) – по 2 раза.

Значительное число испытуемых (пациентов) в рассматриваемых работах – 9 689 – на наш взгляд, указывает на солидный опыт, накопленный отечественными специалистами в применении стабилоплатформ, «принятие» полезности метода. Прежде всего, такой опыт, по итогам рассмотрения диссертаций, можно связать с доказательностью диагностического потенциала стабилометрии в клинической практике. Однако, полагаем, что отсутствие должной стандартизации в проведении и анализе результатов стабилометрического исследования препятствует более взвешенному применению метода. Отдельная проблема – «разнокалиберность» технических характеристик стабилометрических устройств и программных способов анализа данных, игнорирование метрологической стороны вопроса [18], что не способствует возможности корректного сравнения данных, полученных в разных наблюдениях, накоплению больших массивов адекватной информации и разработке нормативов, должной стандартизации отдельных методик. В этой связи, предлагаемая концепция «ответственного стабилометрического исследования» [208, 209] представляется нам комфортной платформой для выработки профессиональным сообществом консенсусных национальных решений в применении методик, предполагающих использование стабилоплатформ.

Другим важным выводом, по нашему мнению, является развитие в диссертационных исследованиях применения стабилоплатформ для организации биологической обратной связи по опорной реакции.

Особо следует отметить немногочисленные фундаментальные работы – полагаем, что их наличие указывает на поиск новых приемлемых объяснений как именно организм поддерживает и регулирует вертикальную позу, на развивающуюся неудовлетворенность научного сообщества до сих пор применяемыми упрощенными механическими объяснениями.

Таким образом, к важным итогам обзора тематических диссертаций за период с 2005 по 2015 год, на наш взгляд, следует отнести следующее: 1) почти 10 000 пациентов или испытуемых участвовали в наблюдениях, организованных с участием опытных специалистов (руководителей или консультантов работ); 2) применение физиологического метода исследования состояний человека – стабилометрии, носит междисциплинарный характер, но наибольшая практическая востребованность наблюдалась в неврологии и медицинской реабилитации – для целей диагностики, контроля эффективности лечения; 3) биологическая обратная связь по опорной реакции (на стабилоплатформе) – наметившийся новый фокус внимания специалистов; 4) основные центры защит, подготовки профильных работ в обсуждаемом периоде и наиболее активная часть экспертного сообщества сосредоточены в Москве и Санкт-Петербурге; 5) решение вопросов метрологического обеспечения оборудования, стандартизации методик – важное условие развития направления.