СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ Российский патент 1997 года по МПК A61B5/04 A61B8/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для биоадаптивной коррекции функционального состояния человека.

Из уровня техники известны способы воздействия на организм с помощью биологической обратной связи, в которых фиксируют биопотенциалы преимущественно электрической активности головного мозга, преобразуют и обрабатывают полученную электроэнцефалограмму (ЭЭГ), выделяя из спектра определенную полосу частот, соответствующую альфа-ритму, и формируют управляющий сигнал, генерируя звуковое воздействие на организм с уровнем пропорциональным мощности альфа-ритма в спектре ЭЭГ [1-3]
Однако психофизиологическое воздействие на человека в данных способах ограничено лишь управлением альфа-активностью, что не позволяет эффективно корректировать функциональное состояние организма.

Известен также способ коррекции функционального состояния человека с оптимизацией параметров внешнего воздействия на организм, включающий регистрацию биопотенциалов физиологических параметров, преобразование и обработку полученной информации с вычислением характерного параметра биосигнала, который преобразуют в управляющий сигнал, и на основании выявленного формируют сигналы внешнего воздействия [2]
При этом внешнее воздействие, например звуковой фон, выбирают из различных заранее записанных фонограмм, отличающихся одна от другой громкостью, ритмом, тональностью, с использованием биологической обратной связи по оптимизации отклонения текущего, регистрируемого в процессе коррекции функционального состояния пациента, характерного значения выбранного биосигнала, от прогнозируемого, определенного в подготовительном режиме. Однако эти заранее записанные фонограммы имеют произвольный характер и могут не соответствовать в полной мере индивидуальным особенностям организма, что снижает эффективность психофизиологической коррекции физиологического состояния человека при внешнем воздействии физическими факторами, в частности звуком.

Изобретение направлено на создание способа воздействия на организм посредством внешнего физического фактора звука в виде музыкальной мелодии, адекватно отображающей индивидуальное психофизиологическое состояние человека.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе воздействия на организм, включающем регистрацию биопотенциалов физиологических параметров, преобразование и обработку полученной информации с вычислением характерного обобщенного параметра биосигнала, который на основании выявленного критериального соответствия преобразуют в управляющий сигнал и формируют сигналы внешнего звукового воздействия, согласно изобретению, внешнее звуковое воздействие осуществляют в виде генерирования музыкальных звуков путем параметрического изменения их высоты, громкости и длительности в критериальной зависимости от изменения дискретно-текущего значения характерного обобщенного параметра частотного спектра преобразованного биосигнала, при этом из зарегистрированной графической информации выделяют временные интервалы одинаковой длительности, преобразуют их, используя гармонический анализ по методу Фурье, в частотный спектр, определяют для каждого спектрального интервала обобщенный характерный безразмерный параметр, в числовом промежутке между минимальным и максимальным значениями обобщенного безразмерного параметра выстраивают пропорциональную шкалу параметров музыкального звука, определяют для каждого спектрального интервала по его численному значению обобщенного безразмерного параметра соответствующие значения высоты, громкости и длительности звука и преобразуют их посредством синтезатора в звуковые сигналы, которые формируют в последовательности, соответствующей первоначально зарегистрированному дискретно-текущему чередованию временных интервалов.

При этом обобщенный безразмерный параметр определяют по соотношению спектральных плотностей мощности по крайней мере двух характерных частотных диапазонов, выделенных в каждом спектральном интервале.

Положительный результат заявленного способа обусловлен прежде всего тем, что в основу звукового воспроизведения биосигналов физиологической активности заложена аналогия между колебательным характером изменения регистрируемых биосигналов (электроэнцефалограммы ЭЭГ, электрокардиограммы ЭКГ, электрогастрограммы ЭГГ, электромиограммы, электроретинограммы, осциллограммы пульсовых волн и т.д.) и колебательной природой звука, а предложенная критериальная зависимость между характерным обобщенным параметром частотного спектра преобразованного биосигнала и параметрами генерируемого музыкального звука (высотой, громкостью и длительностью) наиболее адекватно отражает индивидуальные особенности функционального состояния человека и позволяет формировать последовательность звуков в виде музыки личности, которая, будучи записанной на магнитный носитель в здоровом состоянии пациента, позволяет эффективно корректировать при музыкотерапии депрессивные состояния, нарушения сна, ощущения тревоги и т.п. психофизиологические расстройства.

На фиг. 1 представлен набор частотных спектров с дискретнотекущем чередованием временных интервалов; на фиг. 2 шкала параметров музыкального звука.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Первоначально в благополучный период здорового состояния пациента регистрируют биопотенциалы физиологических параметров, например биоэлектрическую активность головного мозга, мышц работающего сердца, желудка, скелетных мышц, сетчатки глаза, пульсовые волны и т.п. с помощью общеизвестной современной аппаратуры.

Наиболее универсальной и адекватно отражающей функциональное состояние индивидума является электроэнцефалограмма, преобразование которой в "музыку мозга" приведено ниже в качестве примера.

Зарегистрированную, например в течение 10 с, ЭЭГ разделяют на равные временные интервалы длительностью, например, в 1 с, каждый из которых гармоническим анализом (разложением по методу Фурье) преобразуют в частотный спектр (см.фиг.1), выделяют в соответствии с международным стандартом 4 общепринятых частотных диапазона (Δ;θ;α;β), составляющих:

и определяют для каждого спектрального интервала по отношению спектральных плотностей мощности θ- и β-интервалов безразмерный обобщенный характерный параметр, а именно:
где К безразмерный обобщенный параметр;
Pθ,Pβ спектральная плотность мощности характерного частотного диапазона (кB•мкB/с).

На основании полученных расчетных результатов определяют числовой промежуток между минимальным (К₁ 0,5) и максимальным (К₈ 18,5) значениями обобщенного характерного параметра, в котором выстраивают пропорциональную шкалу параметров в музыкального звука, включающую 36 нот трех октав для фортепьяно (малой, первой и второй), 8 градаций громкости и 8 долей длительности (см.фиг.2), которая отражает критериальную зависимость между ними. По численному значению обобщенного безразмерного параметра каждого спектрального интервал определяют соответствующие ему параметры музыкального звука, которые в последовательности, соответствующей первоначально зарегистрированному дискретно-текущему чередованию временных интервалов, преобразуют (озвучивают) посредством звуковой карты (синтезатора) в "музыку мозга" и записывают ее на магнитный носитель.

Внешнее звуковое воздействие музыкотерапия согласно заявленному способу успешно применялась для лечения нарушений сна более чем у 200 пациентов следующим образом.

При нарушении сна у больного, как правило, снижена длительность сна, увеличено время засыпания, увеличено время бодрствования внутри сна и количество пробуждений, увеличена длительность поверхностных стадий сна (1-ой и 2-ой стадии) и снижена длительность дельта-сна и фаза быстрого сна.

Для корректировки сна записывают в благополучный момент полиграмму сна, включая электроэнцефалограмму, выбирают на ЭЭГ участки 2-ой стадии, дельта-сна и фазы быстрого сна, соответствующие международным критериям, преобразуют зарегистрированную информацию в соответствии с заявленным способом в "музыку мозга", полученную композицию записывают на магнитный носитель. В процессе корректировки пациент каждый вечер в течение 15 дней перед сном, укладываясь в постель, прослушивает свою "музыку мозга", в результате чего существенно улучшается субъективная характеристика сна и объективная структура сна.

Аппаратурное оформление заявленного способа может быть выполнено на основе персонального компьютера с использованием современной электронной аппаратуры электроэнцефалографа, магнитофона и т.д.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для биоадаптивной коррекции функционального состояния человека, преимущественно при нарушении сна, болезненных ощущениях тревоги, при депрессивных состояниях и т. д. Сущность способа заключается в том, что внешнее звуковое воздействие осуществляют в виде генерирования музыкальных звуков путем параметрического изменения их высоты, громкости и длительности в критериальной зависимости от изменения дискретно-текущего значения характерного обобщенного параметра частотного спектра преобразованного биосигнала - биоэлектрического потенциала. При этом из зарегистрированной графической информации о биоэлектрической активности выделяют временные интервалы одинаковой длительности, преобразуют их по методу Фурье в частотный спектр, определяют для каждого спектрального интервала обобщенный безразмерный параметр, в числовом промежутке между минимальным и максимальным значениями этого параметра выстраивают пропорциональную шкалу параметров музыкального звука, определяют для каждого спектрального интервала по его численному значению обобщенного параметра соответствующие значения параметров музыкального звука и преобразуют их посредством звуковой карты в звуковые сигналы, генерируемые в последовательности, соответствующей первоначально зарегистрированному чередованию временных интервалов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ воздействия на организм, включающий регистрацию биопотенциалов физиологических параметров, преобразование и обработку полученной информации с вычислением характерного обобщенного параметра биосигнала, который на основании выявленного критериального соответствия преобразуют в управляющий сигнал и формируют внешнее звуковое воздействие, отличающийся тем, что внешнее звуковое воздействие осуществляют в виде генерирования музыкальных звуков путем параметрического изменения их высоты, громкости и длительности в критериальной зависимости от изменения дискретно-текущего значения характерного обобщенного параметра частного спектра преобразованного биосигнала, при этом из зарегистрированной графической информации выделяют временные интервалы одинаковой длительности, преобразуют их, используя гармонический анализ по методу Фурье, в частный спектр, определяют для каждого спектрального интервала обобщенный безразмерный параметр, в числовом промежутке между минимальным и максимальным значениями обобщенного безразмерного параметра спектральных интервалов выстраивают пропорциональную шкалу параметров музыкального звука, определяют для каждого спектрального интервала по числовому значению обобщенного безразмерного параметра соответствующие ему значения параметров музыкального звука и преобразуют их посредством звуковой карты в звуковые сигналы, которые формируют в последовательности, соответствующей первоначально зарегистрированному дискретно-текущему чередованию временных интервалов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обобщенный безразмерный параметр определяют по соотношению спектральных плотностей мощности по крайней мере двух характерных частотных диапазонов, выделенных в каждом спектральном интервале.