СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2000 года по МПК A61B5/05 G06F19/00 G06F159/00 

Изобретение относится к области медицины, фармацевтики и медицинской техники и может быть использовано для дистанционной топической диагностики заболеваний органов и тканей организма человека в динамике, для контроля за динамикой процесса лечения и тестирования новых лекарственных препаратов.

Известен способ дистанционного мониторинга внутренних физиологических процессов человека путем непрерывного измерения его электромагнитного излучения с использованием высокочувствительного приемника, последующей обработки и анализа результатов измерения (Патент США N 4940058, A 61 B 5/00, 1990 г.)
Недостатком известного способа является регистрация лишь общей мгновенной амплитудной интенсивности электромагнитного поля пациента.

В последние годы в физиологии все чаще и шире применяется информационный подход к анализу различных функций человека. Учитывая только физико-химические факторы, не всегда удается объяснить процессы, происходящие в организме человека. С позиций информационного подхода, наряду с физико-химическими процессами, в организме человека формируются и тесно взаимодействуют, передаются, сохраняются и анализируются процессы информации. Теория функциональных систем, предложенная выдающимся русским физиологом П.К. Анохиным открывает новые возможности объективной оценки информационной деятельности организма. Функциональные системы по П.К. Анохину - это динамические, саморегулирующиеся организации, все составные компоненты которых тесно взаимосвязаны и взаимодействуют для достижения организмом различных полезных для жизнедеятельности результатов. Именно полезные для организма приспособительные результаты выступают в роли системообразующих факторов организации функциональных систем различного уровня. Деятельностью различных функциональных систем определяются уровни различных показателей гомеостаза, таких как pH, газовый состав, осмотическое и кровяное давление, температура, уровень питательных веществ и т.д. Понятие гомеостаза ввел в физиологию известный американский ученый У. Кэнон. Он понимал под гомеостазом гармоническое взаимодействие во внутренней среде организма человека различные физико-химические факторы жизнедеятельности. Однако именно информация в живых организмах, тесно связанная с деятельностью различных составляющих его функциональных систем, является как бы общим знаменателем для всех физико-химических процессов, проходящих в организме. Только в саморегулирующихся функциональных системах в процессе длительной эволюции живых организмов может формироваться аппарат оценки информации - акцептор результатов деятельности. Аппарат акцептора результатов деятельности на основе опережающих действительные события механизмов позволяет живым организмам постоянно оценивать различные параметры достигнутых результатов и на информационной основе строить адаптивную деятельность. При этом информационная оценка в функциональных системах гомеостатического уровня выступает в роли информационных сигналов, управляющих процессами в организме человека. Последние исследования в микробиологии в области редокс-систем: возбужденных молекул и ключевых сигналопередающих белков акцепторов электронов (Журнал "Science" 1998 г., N 5, V.280, р. 1723) подтвердили ведущую роль информационных процессов в регуляции гомеостаза. Как правило, живые организмы оценивают объективно и количественно результаты деятельности и функциональных систем, определяющих различные показатели гомеостаза.

Техническим результатом заявленного способа мониторинга физиологических процессов в органах и тканях организма человека является расширение функциональных и диагностических возможностей за счет осуществления оценки функциональной активности органов и тканей организма человека в динамике.

Для достижения указанного технического результата в способе дистанционного мониторинга физиологических процессов человека путем непрерывного измерения его электромагнитного излучения с использованием высокочувствительного приемника, последующей обработки и анализа результатов измерения, согласно изобретению проводят измерение электромагнитного излучения органов и тканей человека в миллиметровом и/или дециметровом диапазонах, обработку результатов измерения осуществляют путем детектирования высокочастотного шумового сигнала и выделения низкочастотной модулирующей составляющей, затем задают скользящий временной интервал с перекрытием и для каждого временного интервала осуществляют спектральный анализ низкочастотной модулирующей составляющей с использованием различных спектральных сглаживающих окон, определяют систематические компоненты в оценках спектров с помощью метода нелинейного оценивания с последующим выделением остаточных кривых в оценках спектра за вычетом систематической компоненты, после чего формируют диагностические признаки в виде параметров систематических компонент и характеристик остаточных кривых, по каждому из диагностических признаков строят динамические ряды, по характеру изменения которых с использованием статистического и/или нейросетевого классификатора отслеживают динамику состояния органов и тканей организма человека.

Способ дистанционного мониторинга физиологических процессов человека осуществляют следующим образом.

Пациент располагается в положении лежа на кушетке. Приемную антенну 1 (фиг. 1) высокочувствительного приемника электромагнитного излучения миллиметрового и/или дециметрового диапазона 2 с помощью специального штатива подводят к поверхности тела пациента на расстоянии 5 мм в точке, ближайшей к исследуемому органу (или ткани), располагая продольную ось антенны перпендикулярно поверхности тела. Приемник осуществляет усиление принимаемого с поверхности тела человека высокочастотного шумового сигнала и последующее выделение из этого сигнала низкочастотный модулирующей составляющей. Выделенная низкочастотная составляющая поступает на аналого-цифровой преобразователь 3, с помощью которого осуществляется ее ввод в компьютер 4.

Врач производит запуск программы мониторинга, которая выполняет следующую последовательность действий:
- запоминание каждого очередного значения с выхода аналого-цифрового преобразователя;
- формирование скользящих временных интервалов заданной длины Т, причем начало произвольного k-го интервала (k = 1, 2,...) сдвинуто относительно начала предыдущего (k-l)-го интервала на временной промежуток t_o (фиг. 2);
- спектральный анализ низкочастотной модулирующей составляющей для очередного k-го временного интервала с использованием двух различных окон (Даниэля - фиг. 3 и Ханна - фиг. 4);
- определение систематических компонент в оценках спектров для k-го временного интервала (фиг. 3 и 4);
- выделение остаточных кривых для k-го временного интервала (фиг. 5 и 6);
- формирование диагностических признаков, в качестве которых используются параметры a₁(k), b₁(k), a₂(k), b₂(k) систематических компонент, min c₁(k), c₂(k) и max d₁(k), d₂(k) остаточных кривых и их размах r₁(k), r₂(k) для k-го временного интервала (фиг. 3, 4, 5, 6);
- построение для каждого из диагностических признаков динамического ряда значений (фиг. 7):
a₁(k): a₁(0), a₁(1),..., a₁(k); a₂(k): a₂(0), a₂(1),..., a₂(k);
b₁(k): b₁(0), b₁(1),..., b₁(k); b₂(k): b₂(0), b₂(1),..., b₂(k);
c₁(k): c₁(0), c₁(1),..., c₁(k); c₂(k): c₂(0), c₂(1),..., c₂(k);
d₁(k): d₁(0), d₁(1),..., d₁(k); d₂(k): d₂(0), d₂(1),..., d₂(k);
r₁(k): r₁(0), r₁(1),..., r₁(k); r₂(k): r₂(0), r₂(1),..., r₂(k);
- выработка текущего заключения о функциональной активности органов и тканей организма человека и его возможного изменения с помощью статистического и/или нейросетевого классификатора на основании построенных динамических рядов a₁(k), a₂(k), b₁(k), b₂(k), c₁(k), c₂(k), d₁(k), d₂(k), r₁(k), r₂(k). Классификаторы предварительно настраиваются (нейросетевой - обучается) на распознавание следующих состояний: "норма", "гиперфункция" - повышение функциональной активности, "гипофункция" - снижение функциональной активности, "признаки острого воспаления", "признаки хронического воспаления", "деструктивные процессы" /некроз тканей, язвы, эрозии, ожоги и т. д./, "структурные изменения" /инфаркт, цирроз, амилоидоз, склероз, новообразования/, "пролиферативные процессы" /гиперплазия, вегетация, новообразования/, "нарушение клеточного метаболизма с перерождением тканей " /признаки онкологических процессов/.

Пример 1. Больная 3., 38 лет обратилась с диагнозом "диффузно-узловой зоб II степени" для подбора коррегирующего лечебного средства. Для проведения такого подбора приемник был установлен в области щитовидной железы с целью исследования ее функциональной активности.

В течение первых пяти минут мониторинга, информационные признаки указывали на устойчивое снижение функциональной активности щитовидной железы (состояние - "гипофункция") - см. фиг. 7. На 7 минуте, не прерывая процесс мониторинга, пациентке были предложены 8 крупинок "Аурум йодатума", являющегося классическим гомеопатическим препаратом. Продолжение мониторинга функциональной активности щитовидной железы в течение последующих 10 минут не выявило никаких изменений состояния.

Далее были предложены 8 крупинок препарата "Туя" - еще одним классическим гомеопатическим препаратом. После этого мониторинг продолжался в течение 15 мин, также не выявив никаких изменений состояния. Затем пациентка приняла 8 крупинок препарата "Силицея", также относящегося к классическим препаратам гомеопатии. Последующий 15-минутный мониторинг опять-таки не выявил изменения состояния "гипофункция".

Наконец, был использован препарат "Струмель" фирмы "Heel" (15 капель). В первые же 5 минут мониторинга после приема данного препарата было выявлено выраженное улучшение функциональной активности щитовидной железы пациентки (состояние - "норма"). В последующие 25 мин сигнал классификатора не изменялся, подтверждая эффективность применения препарата "Струмель" для пациентки 3.

Пример 2. Пациент Ж., 56 лет обратился с диагнозом "хронический персистирующий гепатит в стадии обострения" для подбора коррегирующего лечебного средства, наиболее эффективного для данного пациента. Пациент был уложен на кушетку, а приемник был установлен на проекцию правой доли печени. Врачом был начат мониторинг функциональной активности печени, который в течение 15 мин выявил выраженное снижение функциональной активности. Далее был взят препарат Эссенциале, относящийся к группе гепатопротекторов. Не прерывая мониторинга, больному внутривенно ввели 5 мм Эссенциале и 15 мл 5%-ной глюкозы. Продолжение мониторинга не выявило изменений функциональной активности (состояние "гипофункция").

На следующий день было продолжено исследование препаратов гепатопротекторного действия на функциональную активность и информационный гомеостаз печени. Для исследования был взят препарат "Гептрал" в ампулированной форме. Через 10 мин после внутримышечного введения этого препарата выявлены признаки умеренного улучшения функциональной активности печени.

Спустя сутки пациенту был предложен препарат "Глутаксим" фирмы "ВАМ", г. Санкт-Петербург. Исходно у больного снова была зарегистрирована низкая функциональная активность печени. После введения препарата на 7-й минуте исследования отмечалось выраженное увеличение функциональной активности печени (переход из состояния "гипофункция" в состояние "норма").

Через трое суток для исследования был взят препарат "Деринат" - неспецифический иммуномодулятор широкого спектра действия. Исходно при мониторинге функциональной активности печени выявлена ее недостаточность. После внутримышечного введения 5 мм препарата "Деринат" на 1-й же минуте мониторинга зарегистрировано интенсивное увеличение функциональной активности печени (быстрое изменение сигнала классификатора на состояние "норма"). Таким образом, можно сделать вывод о более выраженном воздействии препаратов "Деринат" и "Глутаксим" на функциональную активность печени по сравнению с другими исследуемыми препаратами для данного пациента.

Пример 3. Больной А., 35 лет, обратился с диагнозом "хронический простатит в стадии обострения" для выбора наиболее эффективного метода лечения. Помимо медикаментозной терапии в комплексе лечения было решено использовать новые физиотерапевтические аппараты. Пациент был поставлен в коленно-локтевое положение. Приемник установлен в точку проекции предстательной железы на промежность (середина промежности). Исходно в процессе мониторинга зарегистрировано снижение функциональной активности предстательной железы в течение 4 мин исследования. Затем больному наложили электроды на крестцовую зону и начали воздействие аппаратом МКС-2000 (молекулярно-клеточный стимулятор). Выраженного воздействия на функциональную активность предстательной железы вышеуказанным аппаратом не зарегистрировано.

Далее для исследования был взят аппарат ИФС (для воздействия импульсными токами высокой частоты). Не прерывая мониторинга, в положении на левом боку в прямую кишку введен электрод вышеуказанного аппарата под углом 45^o до соприкосновения со стенкой прямой кишки, граничащей с предстательной железой. На 5-й минуте исследования выявлены отчетливые признаки значительного повышения функциональной активности показателей предстательной железы.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в данном случае аппарат ИФС обладает более ярко выраженным воздействием и положительным терапевтическим эффектом на функцию предстательной железы по сравнению с аппаратом МКС-2000.

Использование предлагаемой микроволновой дистанционной топической диагностики клеточного метаболизма в непрерывном режиме со скользящим временным интервалом позволяет объективно оценивать отдельные информационные параметры функциональных систем организма человека. Микроволновая дистанционная топическая диагностика клеточного метаболизма в режиме мониторинга позволяет в короткие сроки оценить качественно и количественно функциональную активность всех основных органов и систем организма человека. Это особенно важно для исследования нейроэндокринной и иммунной систем, как систем управления и контроля за всеми процессами, происходящими в организме человека.

Особенно актуально проведение мониторинга для индивидуального подбора лекарственных препаратов и их доз, контроля за эффективностью их применения для пациента, контроля за эффективностью и временем воздействия физиотерапевтического оборудования и т.д. Микроволновая дистанционная топическая диагностика клеточного метаболизма в режиме мониторинга может применяться и в фармацевтике для тестирования новых лекарственных препаратов и определения механизма их действия на организм человека.

Изобретение относится к области медицины, фармацевтики и медицинской техники и может быть использовано для топической дистанционной диагностики заболеваний органов и тканей организма человека в динамике, а также для контроля за динамикой процесса лечения. Сущность изобретения: в способе дистанционного мониторинга функциональных процессов человека проводят измерение электромагнитного излучения органов и тканей человека в миллиметровом и/или дециметровом диапазонах. Обработку результатов измерения осуществляют путем детектирования высокочастотного шумового сигнала и выделения низкочастотной модулирующей составляющей. Задают скользящий временной интервал с перекрытием и для каждого временного интервала осуществляют спектральный анализ низкочастотной модулирующей составляющей с использованием различных спектральных сглаживающих окон, определяют систематические компоненты в оценках спектров с помощью метода нелинейного оценивания с последующим выделением остаточных кривых в оценках спектра за вычетом систематической компоненты, после чего формируют диагностические признаки в виде параметров систематических компонент и характеристик остаточных кривых, по каждому из диагностических признаков строят динамические ряды, по характеру изменения которых с использованием статистического и/или нейросетевого классификатора отслеживают динамику состояния органов и тканей организма человека. Использование микроволновой дистанционной технической диагностики клеточного метаболизма в непрерывном режиме со скользящим временным интервалом позволяет объективно в короткие сроки оценивать отдельные информационные параметры, оценить качественно и количественно функциональную активность всех основных органов и систем организма человека и может применяться и в фармацевтике для тестирования новых лекарственных препаратов и определения механизма их действия на организм человека. 7 ил.

Способ дистанционного мониторинга физиологических процессов человека путем непрерывного измерения его электромагнитного излучения с использованием высокочувствительного приемника, последующей обработки и анализа результатов измерения, отличающийся тем, что проводят измерение электромагнитного излучения органов и тканей человека в миллиметровом и/или дециметровом диапазонах, обработку результатов измерения осуществляют путем детектирования высокочастотного шумового сигнала и выделения низкочастотной модулирующей составляющей, задают скользящий временной интервал с перекрытием и для каждого временного интервала осуществляют спектральный анализ низкочастотной модулирующей составляющей с использованием различных спектральных сглаживающих окон, определяют систематические компоненты в оценках спектров с помощью метода нелинейного оценивания с последующим выделением остаточных кривых в оценках спектра за вычетом систематической компоненты, после чего формируют диагностические признаки в виде параметров систематических компонент и характеристик остаточных кривых, по каждому из диагностических признаков строят динамические ряды, по характеру изменения которых с использованием статического и/или нейросетевого классификатора отслеживают динамику состояния органов и тканей организма человека.