Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ASSESSMENT OF THE VISUOSPATIAL GNOSIS: USING COMPUTER METHOD OF 3D ROTATING OBJECT RECOGNITION

Shvetsova I.N. 1 Prokopenko S.V. 1 Mozheyko E.Yu. 1 Rodikov M.V. 1 Eremina O.V. 1
1 State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Krasnoyarsk State Medical University named after professor V.F.Voino-Yasenetsky
This investigation about the possibilities of two- and three-dimensional computer image recognition in healthy people and after stroke patients of middle age. Evaluation of visual perception was performed using the author’s method three-dimensional object recognition in 58 subjects with normal cognitive status and mild cognitive impairment, middle-aged and elderly with normal eyesight; right-handed; with minimum education of not less than 11 years of schooling. The data of angular parameters of recognition two-dimensional objects of people in different age groups was similar. Decrease of visual gnosis of three-dimensional objects in patients with stroke compared to healthy individuals. In our study we tested a diagnostic method which gives an opportunity to assess the possibilities of two- and three-dimensional visual perception. Using this method in healthy people and stroke patients allowed us to establish of angle values of object recognition in different planes. The results may be of interest for neurologists, neuropsychologists, rehabilitation specialists, occupational therapist.
a three-dimensional object recognition.
diagnosis of visual perception
visuospatial gnosis
cognitive function
stroke
Высшие мозговые функции человека, их нормальное протекание и изменения, возникающие при патологических процессах, являются темой многочисленных исследований [1,2,3,4,5]. Оценка состояния когнитивной сферы, в настоящее время прочно вошла в арсенал развернутого неврологического обследования пациента. Широко распространены скрининговые нейропсихологические шкалы для выявления в условиях короткого тестирования наиболее заметных изменений высших мозговых функций (ВМФ) [M.F.Folsteinetal., 1975, B. Duboisetal., 1999, Shulman 1993, Z.Nasreddine MD etal., 2004]. Менее доступен по выполнению золотой стандарт диагностики когнитивных расстройств – развернутое нейропсихологическое тестирование, дающее наиболее полную картину нарушений ВМФ. В то же время, эта картина в основном имеет характер качественного описания и всецело зависит от уровня оценивающего нейропсихолога-рейтора. Поэтому создание методик объективной оценки когнитивных расстройств, имеющих измеряемый результат, высокую релиабильность показателей тестирования составляет важную задачу.

Дифференцированная оценка функций различных отделов коры – не менее важная задача, поскольку позволяет провести качественный и ранний диагноз различных по своей этиологии и патогенезу состояний от доброкачественного когнитивного снижения до тяжелой нейродегенеративной патологии, такой как болезнь Альцгеймера. В условиях патологии при очаговом поражении затылочно-теменных отделов мозга (как левого, так и правого полушария) возникают различные нарушения зрительно-перцептивной деятельности, прежде всего в виде зрительных агнозий [6]. При цереброваскулярной патологии первичные нарушения праксиса, гнозиса, памяти в целом менее характерны, чем при нейродегенеративных нарушениях топически ориентированных на выше описанные функциональные области [3, 4, 7]. Они наблюдаются в случаях, когда имеется нарушение кровообращения в задней мозговой артерии с поражением зоны стыка затылочной, теменной и височной долей головного мозга, что и приводит к нарушениям восприятия пространственных отношений, конструктивной деятельности.

В имеющихся валидизированных психометрических шкалах относительно мало внимания уделяется оценке зрительного гнозиса. Существующие способы оценки зрительного гнозиса в основном опираются на методы классического нейропсихологического обследования, такие как пробы на конструирование из кубиков Кооса [S.Kohs., 1923], исследующие особенности пространственного мышления, способность к анализу и синтезу пространственных структур; проба на изображение трехмерного объекта [6], исследующие сформированность зрительно-пространственных представлений и зрительно-моторной координации; пробы на запоминание невербализуемых фигур [Л.И. Вассерман с соавт., 1997], позволяющие оценить особенности зрительно-пространственной памяти; пробы на понимание сложных логико-грамматических конструкций [2]. Недостатком существующих методов является отсутствие объективной регистрации зрительного дефекта, трудно измеряемый характер результатов исследования [5]. Таким образом, оценка состояния зрительно-пространственных функций как при нормальном старении, так и при патологии головного мозга имеет важное дифференциально-диагностическое и прогностическое значение [5].

Цель исследования:разработать диагностический метод и оценить зрительный гнозису здоровых испытуемых и пациентов, перенесших инсульт, в среднем и пожилом возрасте с использованием метода трехмерного узнавания предмета.

Материалы и методы исследования:исследование проводилось на базе кафедры нервных болезней ГБОУ ВПО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России, Центра неврологии и нейрореабилитации Сибирского клинического центра, ФГБУЗ ФМБА России.

В исследовании участвовали 58 испытуемых (31 женщина и 27 мужчин), среднего и пожилого возраста сохранным зрением, праворукие, уровнем образования не ниже среднего.Среди них I группа – лица с нормальным когнитивным статусом29 испытуемых (20 женщин и 9 мужчин), средний возраст (54,69±8,02), II группа – пациенты, в количестве 29 человек (18 мужчин, 11 женщин), средний возраст (63,93±6,99),перенесшие инсульт с нарушением высших мозговых функций в стадии умеренных когнитивных нарушений и легкой деменции.

Уровень когнитивных расстройств был подтвержден краткой шкалой оценки психического статуса (MMSE), [M.F.Folsteinetal., 1975],батареей лобной дисфункции (FAB) [B. Duboisetal., 1999], тестом рисования часов(CDT) [Shulman 1993], монреальской шкалой оценки когнитивных функций (MOCA) [Z.Nasreddine MD etal., 2004].

Оценка зрительно-пространственного и предметного восприятия проводилась с использованием авторского компьютеризированного метода трехмерного узнавания предметов.

В основе метода используется тестирование зрительного гнозиса в форме компьютернойпрограммы, содержащей задания различной сложности, исследующие предметный гнозис, пространственные представления и пространственное воображение. Оцениваемыми диагностическими критериями являлись:скорость узнавания предмета в различных проекциях, угол расположения в осях Х, Y, Z, в момент узнавания, фиксируемые с помощью компьютерной программы (рис 1.). Большое количество и разнообразие стимульного материала, предъявляемого в представленном методе, исключало случайный характер выявляемых изменений. В ходе тестирования обследуемому предъявлялись задания на узнавание как двухмерных, так и трехмерных объектов, оценивалось узнавание объектов различной частоты встречаемости в повседневной жизни.

 

а)                                                                               б)

Рис.1. Внешний вид компьютеризированной программы диагностики зрительного гнозиса, а – трехмерное изображение, б – плоскостное (двумерное) изображение

В ходе исследования пациенту на экране монитора предъявляются изображения предметов, которые оценивающий специалист-нейропсихолог медленно поворачивает поочередно в разных плоскостях, до того момента, пока не произойдет узнавание. Все диагностические объекты являлись предметами окружающей обстановки. Для анализа данных использовался пакет прикладных программ Statsoft STATISTICA 7.

Результаты и обсуждение

Изначально проведена сравнительная характеристика узнавания наиболее простых –плоскостных (двумерных) изображений (рис 1б.).

В результате выявлено, что узнавание плоскостных изображений здоровымилицами и пациентами, перенесшими инсульт, не имеет различий по угловым показателям, с уровнем p>0,05 по критерию Манна-Уитни.

Так, уздоровых лиц и пациентов,перенесших инсульт в среднем и пожилом возрасте, узнавание двухмерных объектов происходило практически сразу после предъявления, при минимальном значении угла поворота фигуры, стремящемся к 0 градусов по осям Х, Y, Z (рис. 2).

Рис.2.Проекция узнавания двумерногоизображения при углах поворота по осиХ 3°, по оси Y 6°, по оси Z 3° пациентом, перенесшим инсульт

Исследование же временны́х показателей (скорость узнавания) плоскостных объектов – привело к следующим результатам (таб.1).

 

Таблица 1

Сравнительная характеристика временных показателей узнавания предметов обстановки квартиры здоровыми и больными испытуемыми

в среднем и пожилом возрасте

Показатели

времени

(секунды)

Здоровые испытуемые

 

Больные перенесшие инсульт

 

Уровень р

 

Me [25;75]

 

Me [25;75]

 

Ключ

3 [3;4]

3 [3;7]

0,92

Книга

3 [3;4]

6 [4;14]

<0,001

Розетка

4 [3;5]

12 [5;26]

<0,001

Сковорода

3 [2;4]

5 [4;8]

<0,001

*статистически значимыми считались различия при уровне p<0,05, критерий Манна-Уитни

 

Из таблицы 1 следует, выявлены статистически значимые различия скорости узнавания плоских двумерных предметов между I и II группами обследуемых. Больные, перенесшие инсульт, узнают простые плоскостные изображения на 1-8 секунд позднее,чем здоровые обследуемые соответствующего возраста. Поскольку пациенты, включенные в исследование, не имели непосредственного поражения затылочной коры, выявленные изменения могут объясняться нейродинамическими нарушениями зрительно-перцептивной деятельности.

Следующим этапом исследования была оценка узнавания трехмерных пространственных объектов испытуемыми I и II групп наблюдения (таб.2).

Таблица 2

Сравнительная характеристика узнавания предметов обстановки квартиры здоровыми испытуемыми и пациентами, перенесшими инсульт

 

Вид узнаваемого предмета / плоскость узнавания

Здоровые испытуемые,

значение углов узнавания

Пациенты перенесшие инсульт,

значения углов узнавания

Уровень р

 

Me [25; 75]

 

Me [25; 75]

 

Будильник /

ось X

290 [285; 295]

305[286;317]

0,059

Будильник /

ось Y

331[325; 346]

355[324; 358]

0,058

Будильник /

ось Z

292[286; 298]

309[291; 358]

0,003

Дверь /ось X

26[20; 66]

281[46; 325]

0,007

Дверь / осьY

11[9;324]

353[60; 359]

0,004

Дверь / ось Z

26[21;74]

77[31; 360]

0,037

Диван / ось X

37[26; 58]

82[33; 321]

0,013

Диван / ось Y

9[4; 313]

309[299; 328]

0,006

Диван / ось Z

34[24; 63]

65[30; 87]

0,085

Лампочка

/ ось X

44[27; 56]

75[60; 323]

<0,001

Лампочка /

ось Y

12[9; 351]

346[311; 356]

0,053

Лампочка /

ось Z

47[34; 56]

68[32; 350]

0,004

Стол / ось X

37[24; 51]

296[65; 322]

<0,001

Стол / ось Y

9[7; 14]

358[312; 360]

<0,001

Стол / ось Z

36[24; 47]

307[65; 360]

<0,001

Телевизор /

ось X

297[280; 360]

289[278; 325]

0,089

Телевизор /

ось Y

303[290; 323]

325[307; 359]

0,006

Телевизор /

ось Z

278[190; 285]

284[32; 360]

0,196

Холодильник

/ ось X

78[63; 308]

317[299; 339]

0,002

Холодильник /

ось Y

317[232; 328]

354[340; 360]

<0,001

Холодильник /

ось Z

84[66; 287]

349[283; 360]

<0,001

*статистически значимыми считались различия при уровне p<0,05, критерий Манна-Уитни

Таким образом, имелись статистически значимые различия угла узнавания трехмерных объектов пациентами и здоровыми лицами в разных осях представления.В целом, узнавание объемных изображений у пациентов, перенесших инсульт, происходило при большем значении угла обзора, чем у здоровых лиц в среднем на 49% по осиX, на 41% по оси Y и на 36% по оси Z.

Заключение

Таким образом, в результате нашего исследования создан оригинальный методоценки зрительно-пространственного восприятия с использованием трехмерного узнавания предметов. Установлено, что в норме узнавание плоскостных изображений происходит достаточно быстро, со 2-3 секунды предъявления, и при минимальном угле поворота фигуры(1-6 градусов). Сравнение узнавания предметов различной сложности здоровыми пожилыми лицами и пациентами, перенесшими инсульт, позволило выявить существенные различия.Получены данные, свидетельствующие о замедлении узнавания двухмерных объектов у пациентов, перенесших инсульт по сравнению со здоровыми лицами.

Получены объективные данные, свидетельствующие о снижении зрительного гнозиса при узнавании трехмерных объектов у пациентов, перенесших инсульт в сравнении со здоровыми лицами сходной возрастной категории. Этот факт может свидетельствовать о большей чувствительности предлагаемого метода оценки зрительно-пространственного гнозиса в сравнении с классическими «бумажными» тестами оценки оптико-пространственных функций, основанными на узнавании плоскостных объектов у пожилых пациентов.

Большое разнообразие стимульного материала, обеспечиваемого компьютеризированной программой позволяет подтвердить достоверность выявленных закономерностей. Метод оказался простым в использовании, за время применения побочных эффектов не выявлено.

Целью дальнейших исследованийявляетсяоценка реабилитационных возможностейпредлагаемогометода,у пациентов с очаговыми поражениями мозга.


Рецензенты:

Дмитренко Д.В., д.м.н., доцент кафедры медицинской генетики иклинической нейрофизиологии института последипломного образованияКрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-ЯсенецкогоМинздрава России, г.Красноярск;

Петрова М.М., д.м.н., проректор по научной работе КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, профессор, заведующая кафедрой поликлинической терапии и семейной медицины и ЗОЖ с курсом ПО, г.Красноярск.