СПОСОБ БИОАДАПТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может найти применение для диагностики и лечения ряда заболеваний, например, цереброваскулярных, сердечно-сосудистых, паренхиматозных органов, центральной и периферической нервной системы и других, а также в спорте, медицинских службах аэрофлота и космонавтики, автомобильного и железнодорожного транспорта и других лечебно-профилактических учреждениях, обслуживающих контингент лиц, работающих в экстремальных условиях, для определения и коррекции функционального состояния сердечно-сосудистой системы и функциональных нарушений нервной системы человека.

Наиболее близким из известных является способ с биологической обратной связью.

В качестве оцениваемого физиологического параметра в рассматриваемом способе брали температуру руки пациента. Способ реализуют следующим образом.

Контролируемый внутренне мотивированный физиологический параметр (F) пациента измеряют и преобразуют в электрический сигнал, из которого формируют сигналы положительной и отрицательной полярности, по величине пропорциональные каждый корневой квадратичной функции отклонения контролируемого параметра от опорной линии, соответственно сигналы F^0,5и F^-0,5. Сформированными сигналами положительной полярности (F^0,5) модулируют определенные звуковые (А) и видеосигналы (V), а отрицательной полярности (F^-0,5) - сигнал (N) "белого" шума по трем автономным трактам, получая соответственно промодулированные сигналы Аi, Vi, Ni. Промодулированные сигналы Ai, Vi используют как слуховые и зрительные стимулы, а сигналы Ni - как маскирующий сигнал "белого" шума. Затем суммируют (смешивают) сигналы Ni автономно с сигналами Аi и Vi ,получая соответственно звуковой (Ai + Ni) и зрительный (Vi + Ni) сенсорные стимулы-раздражители, представляемые испытуемому посредством пары радиотелефонов и цветного экрана. В рассматриваемом способе на пациента воздействуют звуковыми и визуальными стимулами-раздражителями, как в отдельности, так и совместно. Звуковые сигналы создает голос, повторяющий фразу, замаскированную "белым" шумом. Визуальное изображение состоит из человеческого лица, замаскированного помехами типа "снег" (мерцающие пятнышки на темном фоне). Если испытуемый изменяет контролируемый физиологический параметр в нужном направлении, проводят постепенную демаскировку голоса или лица, в противном случае, производят искажение указанных стимулов. В процессе сеанса измеряют отношение "сигнал-шум" (S/N) - это или отношение Ai/Ni или Vi/Ni. Окончательное значение отношения S/N ("сигнал-шум") используют, как показатель мотивации в процессе эксперимента, оценивающий эффективность способа.

К числу недостатков рассматриваемого способа следует отнести низкую точность регулирования, обусловленную неадекватностью представляемых испытуемому сенсорных стимулов величине контролируемого физиологического параметра, который подтверждается достаточно сложным и неоднозначным преобразованием (квадратично-корневое преобразование, модуляция аудио- и видеосигналов, смешивание с сигналом "белого" шума). Поэтому получить достаточно высокую точность отношения "(сигнал/шум" S/N) практически, невозможно. Базирование способа на использовании маскирующих голос звуковых помех и визуальных мерцающих помех типа "снег" на темном экране приводит к нагрузке испытуемого дополнительной раздражающей информацией, что может вызвать быстрое утомление и не только снижение мотивации, но и чувство неприязни к обучению.

Кроме того, игровая мотивация, лежащая в основе способа, менее значимая, чем мотивация здоровья, накладывает ограничения на пользование этого способа для воздействия на сосудистую систему при лечении и профилактике сосудистых заболеваний и функциональных нарушений нервной системы.

Наиболее близким из устройств по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство биоадаптивного регулирования [2]. Устройство содержит реограф с электродами, индикатор нуля, активный детектор, блок подавления артефактов, усреднитель площади под реографической кривой, блок переключения, дополнительные последовательно соединенные с реографом фильтр нижних частот и повторитель сигналов, а также N каналов, содержащих последовательно включенные реограф с электродами, фильтр нижних частот и повторитель сигналов, блок регистрации, коммутатор, последовательно соединенные коммутатор измерительных каналов, усилитель, активный полосовой фильтр и активный режекторный фильтр, графопостроитель и последовательно соединенные с блоком переключения блок формирования начального цвета экрана, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок регистров сдвига, запоминающее устройство, блок усилителей мощности и визуальный экран и остальные связи в соответствии с формулой изобретения. При этом общими признаками устройства-прототипа и заявляемого устройства являются:
- устройство измерения и регистрации (в прототипе это совокупность функциональных узлов: реограф с электродами, индикатор нуля, усилитель, активный полосовой и активный режекторный фильтр, активный детектор, блок подавления артефактов),
- функциональный преобразователь физиологического параметра (в прототипе это усреднитель площади под реографической кривой и графопостроитель),
- аналого-цифровой преобразователь,
- устройство предъявления сенсорного сигнала обратной связи (в прототипе это визуальный экран со своими блоками управления, регистром сдвига, запоминающим устройством, блоком усилителей мощности).

Основными недостатками рассматриваемого устройства являются недостаточная эффективность представления действительных значений измеряемого физиологического параметра, выражающаяся в том, что эти значения представляются только в виде изменяющейся площади цветового поля визуального экрана и затрудняющая проведение оперативной экспресс-оценки степени отклонения измеряемого физиологического параметра от нормы, отсутствие возможности вариации доверительных интервалов времени измерения различных физиологических параметров, а также большая аппаратурная избыточность устройства биоадаптивного регулирования при осуществлении однопараметрического диагноза и лечения: имеется (N + 1) измерительно-преобразовательных каналов, многоканальный коммутатор этих каналов, многоканальный регистратор, графопостроитель.

Как видно из анализа существующего уровня техники, ни один из известных способов и устройств не предусматривает определение для пациента (субъекта) физиологической нормы измеряемого параметра, не обеспечивает определение степени отклонения регулируемого физиологического параметра от нормы, обуславливающих проведение дифференцированной диагностики и лечения в зависимости от степени отклонения, высокой эффективности представления для контроля действительных значений регулируемого параметра и сенсорной информации о вариациях параметра при управлении испытуемым в системе с биологической обратной связью, высокой точности, электробезопасности при минимальных аппаратурных затратах.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа, сочетающего определение для пациента физиологической нормы измеряемого параметра с обеспечением измерения с необходимой точностью степени отклонения его от нормы, дифференцированную диагностику с дифференцированным лечением, сокращающего время проведения диагностики и лечения, повышающего эффективность лечения в системе с биологической обратной связью, а также создание системы, реализующей указанный способ, обеспечивающей высокую эффективность представления как действительных значений измеряемого физиологического параметра, так и сенсорной информации об изменениях физиологического параметра при управлении им пациентом по типу биологической обратной связи, высокую точность, электробезопасность, сокращение аппаратурных затрат.

Заявленное техническое решение от прототипа и от известных из уровня техники других технических решений отличается рядом принципиально новых и существенных признаков и обеспечивает получение нового технического результата. Так, для испытуемого предварительно определяют физиологическую норму измеряемого параметра, с которой сравнивают текущие действительные значения параметра в процессе сеанса биоадаптивного регулирования, преобразуемые в устройстве в эффективные сенсорные сигналы, предъявляемые испытуемому для управления, а также в удобную символическую форму изображения для контроля степени отклонения параметра от нормы, по которой осуществляют дифференцированную оценку неполноценности физиологического параметра и в зависимости от этого назначают дифференцированное лечение в виде дозированных сеансов биологической обратной связи или сочетания их с медикаментозной терапией. Это существенно расширяет функциональные возможности способа и устройства биоадаптивного регулирования, позволяет либо вообще избежать побочных эффектов фармакотерапии, либо свести их к минимуму, добиться высокой эффективности в лечении и сокращения сроков лечения.

Преобразование прямых изменений физиологического параметра в сенсорный сигнал, воспринимаемый испытуемым и управляемый им в процессе сеанса биоадаптивного регулирования, а также представление дополнительной символической формы изображения этих изменений, количественно и качественно отображающих текущий процесс направленной регуляции физиологического параметра, облегчает испытуемому правильный выбор стратегии итерации регулируемого параметра к оптимуму, повышает точность регулирования и эффективность использования способа и устройства как при диагностике, так и при лечении. Это достигнуто за счет введения в состав системы формирователя сенсорного сигнала и символического изображения действительных значений измеряемого физиологического параметра.

Возможность вариации времени измерения в зависимости от типа контролируемого параметра посредством введенного в устройство формирователя доверительных интервалов времени измерения физиологического параметра, включенного параллельно функциональному преобразователю физиологического параметра, позволяет использовать предложенное техническое решение для диагностики и лечения широкого спектра заболеваний терапевтического профиля: церебральных, сердечно-сосудистых, паренхиматозных органов, заболеваний центральной и периферической нервной системы и других, для каждого из которых должен быть найден наиболее информационно значимый для диагностики и лечения по типу биологической обратной связи изменяющийся периодически физиологический параметр.

На чертеже представлена структурная схема устройства биоадаптивного регулирования.

Устройство биоадаптивного регулирования, реализующее предлагаемый способ, содержит последовательно соединенные блок 1 измерения и регистрации, функциональный преобразователь 3 и блок 4 предъявления сенсорного сигнала обратной связи, причем параллельно функциональному преобразователю 2 физиологического параметра включен блок 5 формирования доверительных интервалов времени измерения физиологического параметра, а между аналого-цифровым преобразователем 3 и блоком 4 предъявления сенсорного сигнала обратной связи последовательно включены оптический передающий модуль 6, оптический приемный модуль 7 и формирователь 8 сенсорного сигнала и символического изображения действительных значений измеряемого физиологического параметра.

Блок 4 предъявления сенсорного сигнала обратной связи представляет собой, например, цветной телевизор, видеомонитор или другое устройство индикации цвета, а формирователь 8 сенсорного сигнала и символического изображения действительных значений измеряемого физиологического параметра содержит последовательно включенные блок телесигнала 9 и блок цветности 10 с выходами, причем цветной телевизор подключается к первому выходу или второму выходу блока цветности 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Предварительно проводят клиническую диагностику терапевтического заболевания. В ходе проведения инструментальных методов диагностики (например, регистрация реоэнцефалограммы - РЭГ, реовазограммы - РВГ, электроплетизограммы - ЭПГ легких, электроэнцефалограммы - ЭЭГ, электрокожно-гальванической реакции - ЭКГР, электромиограммы - ЭМГ, электрокардиограммы - ЭКГ, частоты дыхания и сокращений сердца, температуры тела и др.) находят физиологический параметр, являющийся наиболее информационно значимым для диагностики данного терапевтического заболевания. Этот параметр выбирают, как базовый для использования в диагностических и лечебных целях и определяют его физиологическую норму одним из известных для конкретного вида заболевания методом. В качестве примера в описании приведены выбор базового параметра-критерия и определение его физиологической нормы при диагностике и лечении цереброваскулярной патологии.

Затем посредством блока управляемой резистивной матрицы, входящей в состав блока 5 формирователя доверительных интервалов времени измерения физиологического параметра, устанавливают требуемое время измерения базового параметра. Время измерения для каждого физиологического параметра должно быть в пределах доверительного интервала достоверно значимых изменений, достаточных для установления диагноза. С помощью предложенной системы биоадаптивного регулирования проводят непрерывную регистрацию, например, в течение 10-15 мин, базового физиологического параметра, в ходе которой сравнивают его с ранее определенной для испытуемого физиологической нормой. Диагностическое значение измеряемого параметра посредством предложенной системы преобразуют в два вида выходных сигналов, один из которых представляет собой сенсорный сигнал, воспринимаемый испытуемым, а другой - символическую форму действительных значений параметра. Сигналы первого вида представляют собой, например, визуальное сенсорное изображение, создаваемое на экране телевизора 4 посредством блока 9 телесигнала и блока 10 цветности, адаптированное по цвету и величине в условных единицах площади цветового изображения к изменениям физиологического параметра. При этом изменения физиологического параметра в сторону его нормализации вызывают пропорциональные изменения в условных единицах площади цветового изображения, например, "спокойной" окраски (зеленого цвета), а изменения в неблагоприятную сторону от нормы - пропорциональные изменения в условных единицах площади цветового изображения, например, "агрессивной" окраски (красного цвета).

Сигналы второго вида - диагностическое значение физиологического параметра, представляют, например, на экране телевизора 4 посредством блоков 9 и 10 предложенной системы в виде цифры и знака "плюс" или "минус". При этом цифры соответствуют величине пропорционального изменения условных единиц площади цветового изображения, знак "плюс" - изменению физиологического параметра в сторону его нормализации, а знак "минус" - изменению физиологического параметра в неблагоприятную сторону от нормы.

По значению сигналов второго вида (цифра и знак) в зависимости от степени отклонения измеряемого физиологического параметра от нормы проводят диференцированную диагностику заболевания терапевтического профиля.

После того, как выполнена дифференцированная диагностическая оценка измеряемого базового физиологического параметра, предложенная система биоадаптивного регулирования позволяет использовать ее для дифференцированного лечения путем проведения дозированных сеансов биологической обратной связи.

Перед сеансом испытуемый адаптируется к окружающей обстановке. Оценивается пятиминутное фоновое значение базового физиологического параметра, выбранного для управления, по символической форме изображения действительных значений параметра, представляемых в системе в виде знака и цифры. Затем испытуемый получает общие целевые установки по направленной регуляции параметра, используя воспринимаемый и управляемый им по типу биологической обратной связи сенсорный сигнал, например, в виде визуального сенсорного изображения, создаваемого на экране телевизора 4 и описанного выше. Испытуемому дается инструкция стремиться увеличить на экране площадь цветового изображения, например, "спокойной" окраски (зеленого цвета). Конкретные задачи положительного результата решаются им самостоятельно путем селективного выбора стратегии итерации параметра к его физиологической норме. Испытуемому предлагают уловить и запомнить чувствительный спектр внутреннего состояния, при котором достигается максимальный положительный эффект. Осознанию внутренних состояний способствует их вербальная интерпретация. Поэтому для того, чтобы испытуемый сумел осознать и закрепить свое внутреннее состояние во время сеанса биоадаптивного регулирования, с ним до и после сеанса проводят беседы, в которых ему задают ряд вопросов о переживаемом состоянии, формируют четкое чувственное представление об этом состоянии, контролируют и поощряют поведение во время сеанса.

Лечебный эффект достигается за счет внутренней мотивации человека к выздоровлению, которая формируется врачом пациента.

Курс лечения дифференцированный и включает 10-20 сеансов биоадпативного регулирования. Продолжительность первого сеанса составляет 10 мин, второго - 15 мин, всех последующих - 20 мин. Лечение состоит из двух курсов с интервалом в три месяца и может проводиться как без назначения медикаментов, так и в сочетании с соответствующей медикаментозной терапией.

При проведении диагностики предлагаемым способом установлено, что при начальных проявлениях недостаточности кровообращения мозга (НПНКМ) показатель интенсивности кровонаполнения сосудов, выраженный в условных единицах площади цветового изображения на экране телевизора 4, составляет - "минус" (5±2). При дисциркулярной энцефалопатии (ДЭ) 1 стадии этот показатель равен "минус" (10±2) условных единиц площади цветового изображения. При ДЭ II и ДЭ III стадии показатели соответственно равны "минус" (15±2) и "минус" (20±2). Способ дифференцированной диагностики апробирован на 651 пациенте в возрасте от 22 до 65 лет, у которых клинически и пароклинически были диагностированы:
1. НПНМК - 333 больных,
2. ДЭ I - стадии - 217 больных,
3. ДЭ II, III стадий - 101 больной.

П р и м е р 1. Больной Н., 32 года, поступил в неврологическое отделение с жалобами на повышенную утомляемость, снижение работоспособности, периодически возникающие головные боли, раздражительность. В неврологическом статусе без очаговой патологии. Клинический диагноз, а также РЭГ-исследования свидетельствовали о наличии у больного НПНМК, обусловленных вегето-сосудистой дистонией по гипертоническому типу. Показатель интенсивности кровенаполнения в условных единицах площади цветового изображения на экране телевизора 4 составлял "минус" 4.

П р и м е р 2. Больной С., 51 год, поступил в отделение с жалобами на головные боли, головокружение, нарушение сна, часто отмечающиеся подъемы артериального давления до 190/100 мм рт.ст. в неврологическом статусе отмечается горизонтальный нистагм, нарушение акта конвергенции, повышение сухожильных и нервностопных рефлексов. Нечетко выполняет координатные пробы, пошатывание в позе Ромберга. В результате клинических ЭЭГ-, РЭГ-, ЭКГ-обследований у больного установлен диагноз ДЭ I, II стадии. Показатель интенсивности кровенаполнения сосудов головного мозга в условных единицах площади цветового изображения составлял "-" 11.

П р и м е р 3. Больной П., 59 лет, поступил в отделение через час после острого нарушения мозгового кровообращения в бассейне левой средней мозговой артерии, обусловленного гипертоническим кризом. Клинически и пароклинически установлен диагноз ДЭ III стадии, обусловленная гипертонической болезнью. Показатель интенсивности у данного больного был равен "-" 20.

В таблице приведены усредненные показатели интенсивности мозгового кровообращения в исследованных группах испытуемых.

Проведенный анализ показал, что предлагаемый способ диагностики по среднему значению суммарной площади под РЭГ-кривой за 10-секундные интервалы измерения, адекватно отражающей интенсивность кровенаполнения сосудов головного мозга, обеспечивает 81,3% правильного совпадения диагноза по отношению к диагнозу, установленному по данным клинических, пароклинических и инструментальных исследований при минимальных затратах времени на экспресс-диагностику и минимальных аппаратурных затратах для однопараметрических измерений по отношению к прототипу.

По результатам установленного диагноза группам больных, приведенных в таблице, приведено дифференцированное лечение предлагаемым способом с помощью разработанного устройства биоадаптивного регулирования.

Использование: изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для диагностики и лечения заболеваний терапевтического профиля с применением биологической обратной связи. Сущность: в способе, заключающемся в измерении по меньшей мере одного внутренне обусловленного, но не контролируемого сознательно пациентом и изменяющегося периодически физиологического параметра, его непрерывной регистрации в течение доверительного для измеряемого физиологического параметра интервала времени, преобразовании в выходной сенсорный сигнал, воспринимаемый пациентом, контролируемый и управляемый им по типу биологической обратной связи, сравнивают с предварительно определенной для пациента физиологической нормой измеряемого физиологического параметра действительные значения измеряемого физиологического параметра, выходной сигнал которого преобразуют в два вида выходных сигналов, один из которых представляет собой сенсорный сигнал, воспринимаемый пациентом, например, в виде адаптированной по цвету и величине к изменениям измеряемого физиологического параметра площади цветового изображения в условных единицах на экране телевизора, а другой - символическую форму изображения действительных значений измеряемого параметра, представляемого, например, на том же экране в виде знака и цифры, величину отклонения от нормы которого регистрируют и оценивают, при отклонении действительных значений измеряемого физиологического параметра от нормы управляют им по типу биологической обратной связи в сторону нормализации, при этом количество дозированных сеансов биологической обратной связи и необходимость их сочетания с медикаментозной терапией определяют по величине отклонения от нормы действительных значений измеряемого физиологического параметра. Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 измерения и регистрации, функциональный преобразователь 2 физиологического параметра, АЦП 3, блок 4 предъявления сенсорного сигнала обратной связи, блок 5 формирования доверительных интервалов времени измерения физиологического параметра, включенный параллельно функциональному преобразователю 2 физиологического параметра, оптический передающий модуль 6, включенный между АЦПЗ и блоком 4 предъявления сенсорного сигнала обратной связи, последовательно включенные в оптический приемный модуль и формирователь 8 сенсорного сигнала. 2 с., 4 з.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.

СПОСОБ БИОАДАПТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.