МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к электрофизиотерапевтическим аппаратам, применяемым в урологической практике, и может использоваться для стимуляции органов мочевыделительной и других систем в условиях стационара, поликлиники и санаторно-курортных учреждений.

Известны устройства, применяемые в урологической практике для проведения амплипульстерапии, содержащие генераторы высокой частоты, низкой частоты, модулятор, коммутатор, усилитель и одну пару электродов, размещенных одновременно на туловище с учетом соответствующей проекции патологического очага. При этом, например, изгнание камней из мочеточника достигается за счет усиления сократительной функции мочеточников под действием синусоидальных модулированных токов (СМТ) при двух различных локализациях одной и той же пары электродов. Сначала один электрод, площадью 16 см², влажной гидрофильной прокладкой располагают над протекцией почечной лоханки, а второй, площадью 60 см², с влажной гидрофильной прокладкой - над ложным сочленением, над проекцией конкремента в мочеточнике. Затем через определенный промежуток времени электроды меняются местами.

Однако применение этого устройства не обеспечивает достаточного эффекта и наблюдается относительно низкий процент отхождения камней. При этом процесс отхождения камня из мочевых путей замедлен из-за быстрого привыкания тканей к СМТ вследствие воздействия ими на один и те же участки тела, а также из-за несоответствия времени воздействия импульсов СМТ периоду сокращения и релаксации мышечной ткани мочеточника. Кроме того, при проведении амплипульстерапии с одной парой электродов иногда наблюдается обратное движение конкремента к верхнему отделу мочеточника, а не вниз.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототип) является многоканальный электростимулятор, предназначенный для стимуляции нервно-мышечного аппарата мочевыводящих путей бегущим электростимулирующим током. Он содержит бок синхронизации, таймер, блок управления, коммутатор, блок задания программ и электроды.

Однако в прототипе имеются следующие недостатки:
1) он не обеспечивает динамического изменения полярности тока на последующих парах электродов по случайному закону в момент из подключения к внешнему источнику СМТ и, следовательно, недостаточно снижает эффект привыкания тканей к электростимулируюющему току. Это обстоятельство важно потому, что биологическая реакция живой ткани участка тела между N парой электродов на последовательное электрическое воздействие модулированный импульсами как в выпрямленном, так и в переменном режимах различна в зависимости от полярности на электродах в момент подключения последних их к внешнему источнику СМТ.

2) с помощью прототипа возможна стимуляция нервно -мышечного аппарата мочевых путей или других органов по типу "бегущей волны" с помощью М из N пар электродов лишь "сверху вниз" (нисходящая) или "снизу вверх" (восходящая), но невозможно осуществить стимуляцию нервно-мышечного аппарата органа от уровня расположения первой и последней из пар электродов к центру (сходящаяся) или от центра к первой и последней из N пар электродов (расходящаяся) (фиг.4).

Решаемая задача - снижение эффекта привыкания тканей путем динамического изменения полярности электростимуляции тока.

Для этого в устройство, содержащее N пар электродов и взаимосвязанные между собой блок коммутации, блок управления, блок задания программ, таймер и блок синхронизации введены блок генератора псевдослучайной двоичной последовательности ЭБГПСДП) - переключатель полярности (ПП), при этом первый вход блока синхронизации и первый вход переключателя полярности соединены с выходом внешнего источника СМТ, выход ПП соединен с первым входом коммутатора, а первый, второй и третий выходы блока синхронизации подключены соответственно к первому входу таймера, входу блока ГПСДП, выход которого связан со вторым входом ПП, и первому входу блока управления. первый выход которого связан со вторым входом блока синхронизации, вторые вход и выход подключены к таймеру, третьи вход и выход - к блоку задания программа, а четвертый выход связан со вторым входом блока коммутации, выходы которого подключены к электродам и блоку задания программ.

Изобретение поясняется фиг.1-4.

Функциональная схема устройства показана на фиг.1. Устройство содержит блок синхронизации (БС) 1, электронно-временный блок (таймер) 2, блок 3 управления (БУ), блок 4 коммутации (БК), блок 5 задания программ (БЗП) 5, N пар электродов (6), блок 7 генератора псевдослучайной двоичной последовательности (БПГСДП) и переключатель 8 полярности (ПП).

На фиг.2 представлена функциональная схема БС (1). В состав блока входят: ключ 9, осуществляющий включение и отключение БС (1), ограничитель 10 напряжения, формирователь 11 импульсов и усилитель 12 мощности.

На фиг.3 изображена функциональная схема блока ГПСДП (7), включающего в себя восьмизарядный регистр 13 сдвига, элемент 14 "Исключающее ИЛИ", транзисторный ключ 15.

Схема, изображенная на фиг.1 работает следующим образом: перед началом процедуры М пар электродов одновременно размещаются на теле пациента (в соответствии с методикой лечения).

Предусмотрены два режима работы устройства: первый режим "Настройка", в котором функциональные блоки 1,2,3,4,5 производятся в исходное состояние и к выходу блока коммутации 4 подключаются первая и М-я пары электродов для регулирования силы тока с учетом динамического изменения его полярности по случайному закону и индивидуальной чувствительности организма больного к нему.

Второй режим - "Работа", в котором последовательность импульсов СМТ от внешнего источника (например, аппарат "Амплипульс") поступает на вход блоков 1 и 4 синхронизации и коммутации и распределяется параллельно по М парам электродов в соответствии с заданной программой. Число используемых в данной процедуре М пар электродов из Т имеющихся может варьироваться и задается блоком 5 задания программ.

В этом режиме блок 3 управления осуществляет управление всеми функциональными блоками и обеспечивает параллельность попарного подключения М пар электродов к выходам блока 4 коммутации по типу "бегущей волны" (сохраняющейся или расходящейся) с последующей закольцовкой. Режимы работы задаются блоком 5 задания программ. Алгоритм работы предлагаемого устройства следующий: после проведения режима "Настройка" устройство переводится в режим "Работа".

С началом этого режима последовательность импульсов СМТ от внешнего источника поступает на первый вход блока 1 синхронизации. От первого импульса поступившей последовательности импульсов в блоке 1 синхронизации формируется сигнал на включение электроннно-временного блока 2, тактовый импульс для блока 7 ГПСДП, который в свою очередь выдает сигнал на переключатель 8 полярности, а также сигнал в блок 3 управления на подключение к выходу коммутатора первых двух пар (первой и М-й) электродов. Блок 3 управления в ответ формирует команды: в блок 3 синхронизации на его отключение и подготовку к приему следующей последовательности импульсов СМТ, в блок 3 коммутации на подключение к его выходу первых двух пар электродов и сигнал в блок 5 задания программ о начале выполнения заданной программы.

С получением сигнала от блока 3 управления в блоке 4 коммутации осуществляется подключение первых двух пар электродов к выходу коммутатора и выдается сигнал в блок 5 о наличии напряжения на электродах. Импульсы СМТ поступают через переключатель 8 полярности и коммутатор 4 на первые две пары электродов.

По истечении заданного времени электронно-временный блок 2 выдает сигнал о необходимости отключения от источника импульсов СМТ первых двух пар электродов в блок 3 управления, который формирует и выдает в блок 4 коммутации команду на отключение от выхода коммутатора первых двух пар электродов и в блок 1 синхронизации на его включение.

По первому импульсу очередной последовательности импульсов СМТ работа блоков устройства повторяется за исключением того, что по сигналу от блока 1 синхронизации блок 3 управления формирует и выдает в блок 4 коммутации команду на подключение к выходу коммутатора следующих двух пар электродов (второй и М-1й). И так продолжается до подключения М-х двух пар электродов по типу последовательно сходящейся и расходящейся "бегущей волны". По истечении времени воздействия импульсов СМТ на М-х двух пар электродов, по сигналу от электронно-временного блока 2 блок 3 управления формирует команду на их отключение от выхода коммутатора и осуществляется временная выдержка.

Затем все повторяется сначала, т.е. организуется закольцовка с временной выдеpжкой в конце цикла: к выходу коммутатора на заданное время подключаются первые две пары электродов, затем 2,3,..., М-е пары, временная выдержка, затем опять 1,2,..., и т.д. до окончания процедуры.

Программа работы блока 3 управления задается блоком 5 задания программ. Этим же блоком задается число пар электродов (М), используемое в данной процедуре, время воздействия последовательности импульсов СМТ на каждой паре электродов, время выдержки после отключения от коммутатора, последних, М-х двух пар электродов.

Таким образом, блок 7 генератора псевдослучайной двоичной последовательности и переключатель 8 полярности осуществляют псевдослучайный характер динамического изменения полярности электростимулирующего тока на последующих парах электродов в момент их подключения к внешнему источнику СМТ.

Схема БС (1), изображенная на фиг.2, работает следующим образом.

В режиме "Настройка" по сигналу от БУ (3), поступающему на вход ключа 9, все его коммутационные элементы приводятся в исходное состояние.

В режиме "Работа" последовательность импульсов СМТ поступает на вход ключа 9, который передает поступившую последовательность на ограничитель 10 напряжения. Ограничитель 10 напряжения, построенный на основе импульсной трансформаторной схемы, на выходе формирует сигналы заданной величины, которые поступают на вход формирователя 11 импульсов. В формирователе 11 импульсов по первому импульсу поступившей последовательности формируется прямоугольный импульс заданной амплитуды, который выдается в транзисторный усилитель 12 мощности. На выходе усилителя 12 мощности появляется сигнал, достаточный для срабатывания релейной схемы. С выхода усилителя 12 мощности сформированный сигнал выдается в электронно-временный блок (ЭВБ) 2, БУ (3) и БГПСДП (7).

Работа схемы, изображенной на фиг.3, осуществляется следующим образом: в режиме "Настройка" все элементы блока ГПСДП (7), как и РП (8) находятся в состоянии последнего режима работы.

В режиме "Работа" тактовый импульс от БС (1), формируемый его усилителем 12 мощности, поступает на вход блока ГПС ДП (7), выполненного на основе восьмиразрядного сдвигового регистра 13 и элемента 14 "Исключающее ИЛИ". На выходе формируется псевдослучайная двоичная последовательность, которая управляет посредством транзисторного ключа 15 переключатель 8 полярности, который инвертирует сигнал, поступающий от внешнего источника СМТ через коммутатор (4) на электроды (6).

Предлагаемый электростимулятор обеспечивает динамическое изменение полярности электростимулирующего тока по случайному закону на последующих парах электродов в момент их подключения к внешнему источнику СМТ. Поэтому введение новых блоков - генератора 7 псевдослучайной двоичной последовательности и переключателя 8 полярности - позволит повысить эффективность электростимуляции заданных участков тела больных за счет значительного снижения эффекта привыкания тканей к электростимулирующему току.

В частности, при применении прототипа снижение эффекта привыкания тканей к электростимулирующему току отмечалось к 70% больных, а при апробации на 60 больных с различными урологическими заболеваниями предлагаемого устройства у 90%.

Конкретный пример примечания предлагаемого устройства.

Больному И. с нейрорецепторной импотенцией одну группу из восьми пар удвоенных электродов с отрицательным знаком, размерами, каждого электрода 6х9 см², помещают на участок поверхности тела (между околопозвоночной и лопаточной линиями справа и слева) от уровня 12-х ребер до средней трети задней поверхности обоих бедер с захватом корешковой зоны поясничного отдела позвоночника, подвздошных, ягодичных и крестцовой областей, бедер и заднего отрезка промежности, а другую группу из восьми пар удвоенных электродов с положительным знаком, размерами каждого электрода 6-9 см - на участок тела (между средней подмышечной и средне-ключичной линиями справа и слева) от края реберных дуг до средней трети внутренней и передней поверхностей обоих бедер с захватом передне-наружной поверхности живота, лобковой области, полового члена, переднего отрезка промежности и бедер. Электроды фиксируются эластическим бинтом. При этом воздействуют электростимулирующим током на рефлексогенные зоны и нейрорецепторный аппарат спинальных центров эрекции и эякуляции больного, что обеспечивает формирования эфферентных импульсов в ЦНС на сегментарном уровне.

Далее в качестве внешнего источника СМТ используется аппарат "Амплипульс", а к нему подсоединяется предлагаемое устройство в качестве электронного коммутатора - распределителя электростимулирующего тока с изменяющейся полярностью тока в соответствии с программным выбором для проведения динамической электростимуляции указанных участков тела больного.

После этого включают аппараты в работу. Устанавливают режим работы аппарата: IV род работы, частота 50 Гц, глубина модуляции 75%, длительность импульса и паузы по 4-6 с, сила тока 15-20 м, длительность процедуры 15-20 мин. При этом электростимулирующий ток оказывает последовательное сегментарное воздействие по типу сходящейся и расходящейся "бегущей волны" на подлежащую ткань с динамическим изменением полярности эленктростимулирующего тока.

В отличие от предлагаемого устройства применяется недостаточно эффективный способ терапии импотенции, предложенный Комаровой Л.А., Благовидовой Л. А. При этом процедуры проводят в 2 этапа в течении дня. На 1-м этапе 2 пластинчатых электрода площадью 30-40 см² каждый располагают на верхней трети внутренней поверхности бедер, соединяя с катодом 3-й электрод (анод) площадью 50 см² - в области крестца. Применяют токи ДН (двухполупериодный непрерывный) в течение 1 мин, а затем ОР (однополупериодный ритмический) в течение 3-6 мин. Затем проводят II этап: электроды (катод) перемещают на промежность, а другой электрод (анод) - над лобком и воздействуют теми же токами в течение 4-7 мин.

Известный способ сложен технически и методически ввиду наличия ограниченного количества электродов (имеется только 1 канал) и обязательным прерыванием непрерывного процесса процедуры для изменения локализации электродов на теле больного в процессе процедуры.

Поэтому следует отметить, что применение предлагаемого устройства с возможностью использования электростимулирующего тока с динамическим изменением полярности его по случайному закону по сравнению с известным будет способствовать более выраженному рефлекторному и непосредственному стимулированию не только периферической и центральной нервной системы, но и усилению кровоснабжения в половых органах, тем самым ускоряя восстановление нарушенной копулятивной функции у мужчин.

Следовательно, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед известными:
1) повышает эффективность электростимуляции заданных участков тела и сокращает сроки лечения за счет значительного снижения эффекта привыкания тканей из-за динамического изменения полярности электростимулирующего тока при проведении физиотерапевтических процедур;
2) эффект снижения привыкания тканей к электростимулирующему току при применении предлагаемого устройства на 60 больных с различными урологическими заболеваниями наблюдается у 90%, а при использовании прототипа - у 70%;
3) с помощью предлагаемого устройства возможно проведение динамической электростимуляции заданных участков тела по типу "бегущей волны", как "восходящей или нисходящей", так и "сходящейся или расходящейся", что также повысит эффективность электростимуляции;
4) поэтому предлагаемое устройство можно использовать в качестве приставки - электронного коммутатора-роаспределителя электростимулирующего тока к имеющемуся широкое применение в практический медицине аппарату "Амплипульс" для проведения динамической электростимуляции нервномышечного аппарата различных органов при различных заболеваниях: в урологии - при наличии мелких фрагментов или их фрагментов в мочевых путях, импотенции, в неврологии - при обострении хронического пояснично-крестцового радикулита и т.д. для повышения эффективности лечения;
5) при применении предлагаемого устройства в качестве приставки к аппарату "Амплипульс" проведение динамической электростимуляции органов тканей при различных патологических состояниях по типу "бегущей волны" возможно в любом направлении в зависимости от характера проводимой лечебной методики в отличие от прототипа, где возможно создание "бегущей волны" лишь в одном направлении.

Использование: устройство используется в урологии и других областях медицины, для лечения больных мочекаменной болезнью, импотенцией, обострением хронического пояснично-крестцового радикулита и др. Сущность: устройство содержит электроды и взаимосвязанные между собой блок коммутации, блок управления, блок задания программ, таймер и блок синхронизации, также дополнительно в него введены генератор псевдослучайной двоичной последовательности сигналов, переключатель полярности. 4 ил.

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР, содержащий электроды, подключенные к соответствующим выходам блока коммутации, а также блок синхронизации, первый вход которого подключен к внешнему источнику синусоидального модулированного тока, второй вход - к первому выходу блока управления, первый выход - к первому входу таймера, второй выход - к первому входу блока управления, второй выход которого соединен с вторым входом таймера, третий выход - с первым входом блока задания программ, а четвертый выход - с управляющим входом блока коммутации, выход которого подключен к второму входу блока задания программ, при этом выход таймера соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу блока задания программ, отличающийся тем, что в него введены генератор псевдослучайной двоичной последовательности сигналов и переключатель полярности, причем третий выход блока синхронизации соединен с входом генератора псевдослучайной двоичной последовательности сигналов, выход которого соединен с первым входом переключателя полярности, второй вход которого соединен с первым входом переключателя блока синхронизации, а выход соединен с входом блока коммутации.