Modelowanie i symulacja hipokinetycznymi, patologicznymi, minimalnymi drżeniami w chorobie Parkinsona (PD)

• Autorzy: Trąbka J. , Wójcik M.

Warianty tytułu

EN

Modelling and simulation of hypokinetical, pathological, minimal tremor in Parkinson's disease (PD)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Problematyka patofizjologii chorób neurologicznych, do których zaliczamy chorobę Alzheimera (AD), Parkinsona (PD), apopleksję, epilepsję stanowi ciągle aktualne wyzwanie dla badaczy, ponieważ mimo ogromnego postępu w rozwoju szeroko rozumianej medycyny i wyposażenia jej w nowoczesne narzędzia diagnostyczne choroby istnieją i zbierają swoje żniwa. Nadal nie znaleziono skutecznej formy walki z nimi. Istnieje uzasadniony pogląd, że choroby występują najczęściej samoistnie lub nie mają znanych przyczyn, co prowadzi do podejmowania badań w różnych kierunkach. Znając jednak objawy choroby podejmowane są próby leczenia farmakologicznego jak i operacyjnego. W pracy przede wszystkim skupiono się na problematyce choroby Parkinsona. We wstępie przedstawiono bardzo istotny teleologiczny pogląd naturalności ruchu ujawniający w pełni problematykę ruchu zarówno u osób zdrowych jak i chorych. Analiza ruchów dowolnych u ludzi zdrowych i chorych pozwala prześledzić różnice występujące w czynnościach zespołu hipokinetycznego, efektem czego może być inne podejście do patologii choroby i propozycja nowego rozwiązania praktycznego, pozwalającego choremu uzyskać lepszy komfort życia z przypadłościami choroby występującymi podczas wykonywania ruchów dowolnych. Analiza literaturowa prezentowanych wyników badań kinematycznych i dynamicznych ruchów dowolnych na wyselekcjonowanych różnych grupach z populacji zarówno pacjentów o różnym stopniu zaawansowania choroby jak i osób zdrowych w różnym wieku ujawniła charakterystyczne trajektorie ruchu kończyn górnych, który można opisać za pomocą różnych modeli matematycznych. W pracy zaprezentowano oryginalne, teoretyczne podejście do zagadnienia, które polega na analizie matematycznej układu mechanicznego składającego się z elementu sprężystego i tłumiącego jak również praktyczny sposób oparty na pomyśle konstrukcji urządzenia wspomagającego ruchy dowolne poprzez wytłumienie lub też eliminację charakterystycznego drżenia kończyn oraz dodatkowego elementu przyspieszającego zapoczątkowanie ruchu dowolnego. Urządzenie składać się będzie z pewnej konstrukcji antropogenicznej wykonanej z lekkich i wytrzymałych kompozytów polimerowych o konstrukcji panelowej, zawierających włókna węglowe o właściwościach magnetycznych i przewodzących. Konstrukcja panelowa pozwoli na wypełnienie jej przestrzeni aktywnym, ruchomym medium (również kontinuum) sterowanym za pomocą sprężysto-elastycznych układów, pozwalających zminimalizować lub wyeliminować patologiczne ruchy choroby Parkinsona.

EN

Pathophysiology of neurological diseases (ND): Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD), stroke, epilepsy still constitute an actual challenge for medicine researches because despite of the great progress of technical facilities in medicine and diagnostic development diseases exist and toll of human life. Still did not find an effective form in struggle with these ND. It is reasonable notion that ND is usually generated autonomously, i.e. unknown reasons. It leads to undertaking of the various investigations. Pharmacological as well as surgery treatments are undertaken knowing symptoms of ND. The problem of PD was basically discussed and teleological view of the nature of movement was presented. Analysis of the voluntary movements of healthy as well as sick peoples permits to investigate the differences existing in the hypokinetic syndrome resulting in the proposition of the practical solution of the problem. Analysis of results of kinematics and dynamic voluntary movements on the selective group of patients with different stage of the disease advanced as well as healthy peoples reveal the characteristic movements trajectories of upper limbs that were described with the aim of the elaborated mathematical model. A new approach has been proposed and was shown in this paper for solution of the problem. There is a construction of the new device helping in voluntary movements by restrain or elimination of the characteristic tremor of the upper limbs typical ion PD. Usage of an additional elements can optionally accelerates for helping the first star of the kinetic tremor. Device is consisted from antropogenic panel construction made from light and tough carbon fibres with magnetic and conductive properties inserted into matrix base polymer composites. Panel construction permits to fill space by active motion medium. The springy-elastic systems were used for steering purposes. Construction allows for minimizing or even elimination of pathological movement of the PD.

Słowa kluczowe

PL

choroba Parkinsona; drżenie w chorobie Parkinsona; model matematyczny

EN

Parkinson disease; tremor PD; mathematical model of PD

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 10, no. 69-72
• Strony: 45--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Trąbka J.

• Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Zakład Bioinformatyki i Telemedycyny, ul. Kopernika 17, 31-501 Kraków

autor

Wójcik M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] H. Crystal, L.H. Finkel, Computational Approaches to Neurological Disease. The Whitaker Foundation, Office of Naval Research N00014-93-10861, (1997), 232.
• [2] Petrides, M. in Handbook of Neuropsychology, Vol 3; eds. Boller F., Grafman J (Elsevier Science Publishers, Amsterdam.) p. 75, (1975).
• [3] Adams RA and Victor M. Principles of Neurology. NY; McGraw Hill, (1993).
• [4] J. Parkinson, Am Essay on the Shaking Palsy. Whittingham an Rowland, London. (1817).
• [5] G. Deuschl, J. Raethjen, R. Baron, M. Lindemann, H. Wilms, P. Krack, The pathophysiology of parkinsonian tremor: a review. J. Neurol., 247 [Suppl. 5]: V33-V48, (2002).
• [6] P. G. Bain, The Management of Tremor, J. Neurol. Neurosurg Psychiatry, No.72 [Suppl I): i3-i9. (2002).
• [7] P.H. Kraus, M.R. Lemke, H. Reichmann, Kinetic tremor on Parkinson's disease - an underrated symptom. J. Neural Trans., 113, 845-853, (2006).
• [8] A. Izworski, M. Michałek, M. Rudzińska, Innovative ways of measurement and analysis of pathological tremor of upper limbs, Bio-algoritms and med.-systems, J Edit. By Medical College - Jagiellonian University, V.1. No.1/2, pp. 297-300, (2005).
• [9] A. Machowska-Majchrzak, K. Pierzchała, S. Pietraszek, Analysis of selected parameters of tremors recorded by a biaxial accelerometer in patients with parkinsonian tremor essential tremor and cerebellar tremor, Neurologia i Neurochirurgia Polska, nr 41, 3, pp 241-250, (2007).
• [10] P. Augustyniak, Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych. UWN-D AGH, Kraków, 2001.
• [11] E. Kamke, Differentialgleichungen, losung methoden und losungen, Leipzig, (1959).