Способ физиотерапии человека с использованием биологической обратной связи

Способ физиотерапии человека с использованием биологической обратной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для профилактики и лечения неврологических заболеваний, в частности, вызванных хроническим стрессом.

Известен способ физиотерапии человека с использованием биологической обратной связи (БОС) на основе электромиограммы (ЭМГ) [1. Schwartz M.S. Biofeedback: A practitioner's guide. 2nd ed., 1995, Guilford Press, NY]. Пациент удобно располагается в кресле или на кровати. Врач подключает электроды к определенным местам тела пациента. Устройство физиотерапии преобразует информацию о степени напряженности мышц в удобную для восприятия пациентом форму, например в частоту мигания индикатора. Задачей пациента является либо повысить, либо понизить частоту мигания индикатора до заданного уровня. Областью применения ЭМГ-БОС-терапии является реабилитация двигательных нарушений после перенесенных инсультов, повреждений и заболеваний периферических нервов, перенесенных операций и т.п.

Известен способ физиотерапии человека с использованием БОС на основе условно-рефлекторной регуляции альфа-ритма (БОС-альфа-терапия), включающий подключение к голове пациента электродов, снятие энцефалограммы, выделение из нее альфа-ритма, возврат информации о его амплитуде пациенту для восприятия, вывод пациенту дополнительной (вспомогательной) визуальной и/или звуковой информации и сознательное воздействие пациента на свой альфа-ритм [2. Черниговская Н.В. Адаптивное биоуправление в неврологии. Л., Наука, 1978, с.134]. В настоящее время БОС-альфа-терапия используется при лечении психосоматических, невротических, депрессивных и других нарушений, связанных в той или иной мере с изменениями в деятельности активирующих систем мозга и, как следствие, с повышенным уровнем активации вегетативной и центральной нервной систем.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ физиотерапии человека с использованием БОС на основе измерения сопротивления кожи, при котором к коже пациента подключают электроды, которые в свою очередь соединяют с устройством-регистратором сопротивления кожи пациента [3. Shepherd P. The Galvanic Skin Response http://www.trans4mind.u-net.com/gsr.htm]. По сопротивлению между определенными участками кожи судят о состоянии тех или иных органов и о психофизиологическом состоянии человека. Устройство преобразует полученную информацию в удобную для восприятия форму. Пациент на основе полученной информации обучается приводить отклоненные показатели сопротивления кожи к нормальному уровню.

Недостатком способа-прототипа, также как и вышеперечисленных способов-аналогов, является механическая и электрическая связь пациента с прибором, что вызывает у человека дискомфорт и выступает отвлекающим фактором, мешая расслабиться и сконцентрироваться на своих ощущениях, что существенно снижает эффективность лечения.

Технический эффект, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - расширение функциональных возможностей способа физиотерапии человека с использованием БОС за счет бесконтактного взаимодействия органов человека и устройства с БОС.

Это достигается тем, что в способе физиотерапии человека с использованием биологической обратной связи, включающем снятие физической информации с выбранного органа, преобразование физической информации и представление ее в удобной для восприятия пациентом форме, в качестве исходной физической информации используют сумму или разность естественного радиоактивного излучения выбранного органа человека и естественного радиоактивного излучения окружающей человека среды.

Для получения информации о параметрах физиологических процессов, протекающих в органах пациента, в предлагаемом способе используется естественное радиоактивное излучение крови человека, обусловленное наличием в ней радиоактивного изотопа калия ₄₀К. В качестве датчика радиоактивного излучения может использоваться один преобразователь радиоактивного излучения в электрический сигнал, например счетчик Гейгера или сцинтиллятор. Для выделения полезного сигнала из общего радиационного фона применяются математические методы. Полученную с датчика информацию подвергают статистическому анализу в электронном вычислительном устройстве и преобразуют в форму, удобную для восприятия пациентом. По характеристикам интегрального излучения от выбранного органа судят о динамике кровоснабжения в этом органе, и, следовательно, об его физиологическом состоянии. Благодаря тому, что все вычисления производятся вычислительным устройством, не требуется какого-либо профессионального обслуживания прибора. Кроме того, достоинством заявляемого способа является высокая достоверность информации о функционировании исследуемого органа, поскольку в нем регистрируется реальное изменение интенсивности кровообращения, а не величины различных косвенных параметров - биоритмов, проводимости кожи и других данных.

Функциональная схема устройства, при помощи которого осуществляется данный способ, приведена на фиг.1, на которой обозначено: 1 - пациент; 2 - датчик исходного сигнала; 3 - преобразователь уровня сигнала (усилитель или ограничитель); 4 - преобразователь сигнала в цифровую форму (аналогово-цифровой преобразователь или формирователь импульса); 5 - электронное вычислительное устройство; 6 - индикатор; 7 - блок управления; 8 - блок питания. Пунктирной линией от пациента 1 к датчику 2 показано естественное радиоактивное излучение органа человека, пунктирной линией от индикатора 6 к пациенту 1 - визуальная и/или звуковая обратная связь.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (см. фиг.1): пациент 1 удобно располагается в кресле перед индикатором 6 (например, экраном монитора компьютера). Датчик 2 направляют на исследуемый орган пациента 1. Датчик 2 может находиться на столе или на индикаторе 6 перед пациентом, или крепиться на кресле с его задней стороны. На индикаторе 6 в удобной для восприятия пациентом форме отображается информация о текущих параметрах радиоактивного излучения выбранного органа. При необходимости на индикатор выводится дополнительная (вспомогательная) информация. Пациент на основе полученной информации обучается приводить текущие (отклоненные) показатели собственного радиоактивного излучения к нормальному уровню.

На фиг.2 показаны спектры радиоактивного излучения - фонового (фиг.2а) и суммарного, в присутствии человека (фиг.2б). Процедура построения спектра мощности состоит в том, что экспериментально полученная зависимость интенсивности радиоактивного излучения от времени аппроксимируется синусоидой с подходящей частотой. Перебрав ряд частот в исследуемом диапазоне, получаем частотную зависимость спектральной плотности (спектр мощности), т.е. график, на котором по оси абсцисс откладывается частота, а по оси ординат - спектральная плотность (величина, пропорциональная квадрату амплитуды синусоиды с данной частотой) [4. Гамма-излучение и волны плавучести в атмосфере. А.М.Гальпер, Н.Г.Ленков, Б.И.Лучков «Природа», 1981, №6].

Причиной высокочастотных пиков (с периодом менее 5 мин), изображенных на фиг.2а, б, является стохастический шум исходных временных рядов, поэтому при анализе спектров эти пики не принимаются во внимание. На фиг.2а разница между соседними спектральными составляющими невелика, в то время как на фиг.2б эта разница приблизительно на порядок больше. Пики на фиг.2б соответствуют известным короткопериодическим биологическим ритмам человеческого организма.

На фиг.3 показаны графики изменения во времени интенсивности радиоактивного излучения, измеренной за одинаковые промежутки времени. Нижняя кривая показывает фоновое излучение в отсутствии человека, верхняя кривая - излучение в присутствии спящего человека. Датчик радиоактивного излучения был расположен под подушкой. На верхней кривой четко видны пики, соответствующие всплескам мозговой активности во время так называемого быстрого сна. Известно, что фазы такого сна наступают с периодом около полутора часов, что и показал опыт. Длительность одного измерения (деления по горизонтальной оси) составляла 5 мин.

Вышеописанные эксперименты свидетельствуют о наличии взаимосвязи между активностью мозга и интенсивностью его радиоактивного излучения.

Ниже приведен пример коррекции психофизиологического состояния пациента с использованием предлагаемого способа.

Пример. На фиг.4 приведен график, полученный в ходе эксперимента по релаксации пациента с использованием предлагаемого способа. На фиг.4 жирной линией изображена усредненная кривая тренда количества ионизирующих частиц, которая была построена при помощи компьютера на основе получаемых данных о текущей интенсивности радиоактивного излучения, изображенных пунктирной линией. В исходном состоянии пациент был эмоционально возбужден. Заключение о психофизиологическом состоянии пациента производилось на основе его показаний, а также внешних признаков - расширенных зрачков, учащенных сердцебиения и дыхания, покраснения кожи лица. Датчик располагался вблизи головы пациента. В ходе эксперимента пациент, глядя на строящиеся графики, изображенные на фиг.4, старался не только успокоиться, но и «снизить» значения последующих точек графиков. На фиг.4 видно, что исходному состоянию (периоду возбуждения) соответствует относительно плоская часть усредненной кривой тренда с относительно высокой интенсивностью излучения, за которой следует спад этой кривой (соответствующий началу периода успокоения).

Данный эксперимент свидетельствует не только о том, что более сильному психофизиологическому возбуждению соответствует и более интенсивное радиоактивное излучение от головы пациента, но также и о том, что пациент, получая информацию о текущих параметрах своего собственного радиоактивного излучения, способен сознательно менять эти параметры, то есть включать и контролировать процесс собственной релаксации.

Предлагаемый способ расширяет область физиотерапии за счет использования естественного радиационного фона органов человека и бесконтактной дистанционной обратной связи.

Способ лечения человека с использованием биологической обратной связи, включающий регистрацию физической информации с выбранного органа, преобразование полученной информации и представление ее в удобной для восприятия пациентом форме, отличающийся тем, что в качестве основы биологической обратной связи используют сумму или разность естественного радиоактивного излучения выбранного органа человека и естественного радиоактивного излучения окружающей человека среды.