СПОСОБ БИОАКУСТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА Российский патент 2002 года по МПК A61B5/476 A61B5/482 

Область техники
Изобретение относится к медицине, а именно к способам восстановления психофозиологических параметров организма с использованием электроэнцефалографической биологической акустической обратной связи (ЭЭГ-БАОС), и может быть использовано в различных областях медицины при лечении широкого спектра заболеваний, таких как функциональные нарушения центральной нервной системы, психосоматические заболевания и последствия органических поражений мозга.

Уровень техники
Известно, что в настоящее время возрастает интерес к немедикаментозным методам лечения и реабилитации пациентов с различными видами патологий. Одним из интенсивно развивающихся методов коррекции функционального состояния как отдельных систем, так и организма в целом являются методики биологической обратной связи (БОС). Использование БОС в клинической практике позволяет нормализовать функциональное состояние организма, тем самым облегчая восстановление расстроенных психофизиологических процессов (Алексеев А.С., Даскалов И.Е. Биологическая обратная связь в психотерапевтической практике. Кн. "Седьмой съезд невропатологов и психиатров". М., т. 1, с. 9-11.).

Известен способ коррекции психофизиологического состояния человека, включающий регистрацию физиологических параметров, предъявление их пациенту, сравнение с эталонными физиологическими параметрами, проведение психотерапевтического воздействия и контроль за состоянием пациента, при этом осуществляют регистрацию термограммы всего тела, которую подают на одну часть экрана дисплея, на второй части которого воспроизводят эталонную термограмму здорового человека и одновременно осуществляют видеосъемку пациента и выводят видеоизображение на второй экран, затем осуществляют гетеро- и аутосуггестивное воздействие, заполняют контур видеоизображения цветным изображением, соответствующим термограмме эталона, и проводят контроль за состоянием пациента по динамике изменения термограммы по сравнению с эталонной, а при выявлении отличий процедуру повторяют (Патент РФ 2012364, А 61 М 21/00, 1994 г.)
В данном способе использованы элементы биологической обратной связи (БОС) в сочетании с приемами психотерапии при воздействии на пациента строго определенной последовательности приемов, при этом пациент сам пытается воздействовать на некоторые свои функции для их коррекции, пока он находится в терапевтическом контакте с врачом, путем изменения параметров термограммы в "желаемом " направлении и приведения их к заданным эталонам. Такой подход позволяет осуществить воздействие на психогенную личностную сторону болезни и на соматический компонент, что обеспечивает достаточно высокую терапевтическую эффективность способа.

Однако в известном способе при организации биологической обратной связи используют принцип произвольного (когнитивного) управления функциями организма (В. Н. Черниговский и др. Произвольная регуляция ритмов ЭЭГ человека. Журнал "Физиология человека" 5, т. 8, 1982 г., с. 817-821), который оказывается эффективным в отношении методик биологической обратной связи, замыкаемой от таких психофизиологических показателей, как частота сердечных сокращений, артериальное давление, дыхание, но недостаточно эффективен при использовании электроэнцефалографической биологической обратной связи, которая привлекает все большее внимание в клинике неврозов. Это обусловлено тем, что концепция произвольной регуляции функций требует указания тех "желательных" параметров, к которым необходимо привести физиологический процесс, а при организации ЭЭГ-БОС это весьма затруднительно. Во-первых, параметры ЭЭГ в значительной мере индивидуальны (Русинов B.C. Биопотенциалы мозга человека. М.: Медицина, 1987 г.) и, во-вторых, учитывая целостность пространственно-временной структуры электрической активности мозга человека, таких "желательных" параметров может быть несколько, что значительно усложняет процедуру БОС. (Ливанов М.Н. Пространственно-временная организация потенциалов и системная деятельность головного мозга. М.: Наука, 1989 г.).

Известен способ коррекции психофизиологического состояния человека, при котором в подготовительном режиме производят подбор параметров внешней среды, например света или звука, обеспечивающих комфортное состояние человека, а в режиме коррекции осуществляют дискретное изменение выбранных параметров, при которых у пациента наблюдаются минимальные отклонения биосигнала, в том числе сигнала ЭЭГ, и регулируют степень отклонения последнего от эмпирических параметров путем организации биологической обратной связи, включающей звуковые или световые сигналы (авт. свид. СССР 1706568, А 61 М 21/00, 1991 г.).

Известен также способ контроля и коррекции психофизиологического состояния человека, при котором регистрируемые сигналы ЭЭГ преобразуют при помощи синтезатора в модулированные звуковые (музыкальные) сигналы, а затем преобразованными сигналами воздействуют на человека путем организации биологической акустической обратной связи (БАОС).

Общим для приведенных способов является использование биологической обратной связи, замыкаемой от ЭЭГ, мониторинг функционального состояния по одному или нескольким физиологическим параметрам и их регуляция, а также использование при организации ЭЭГ-БОС амплитудно-частотной модуляции звуковых сигналов слышимого диапазона частот различными ритмами электрической активности головного мозга. В первом из них сигнал обратной связи обладает психоакустическими, а в во втором музыкальными свойствами, заставляющими мозг человека генерировать преимущественно определенный тип ЭЭГ-активности, при этом физиологический эффект заключается в том, что мозг реагирует на музыку обратной связи и активно изменяет текущую ЭЭГ-активность, приводя ее в определенный резонанс с предъявленной музыкой.

Однако во всех известных способах при организации такого рода БОС последнюю используют в рамках "традиционной" биологической обратной связи с когнитивной саморегуляцией, которую осуществляют по искусственному (навязанному) алгоритму коррекции. Например, выделяют "желательные" или "нежелательные" участки ЭЭГ и представляют их в виде "приятной " или "неприятной" мелодии, появление которой пациент учащает своим волевым усилием. Это приводит к усложнению проведения сеансов БОС и лечения пациента. Кроме того, в указанных ЭЭГ-БОС тот или иной параметр заменяется искусственным сигналом, который в значительной мере искажает информацию об истинном физиологическом состоянии пациента. Большие искажения в контуре ЭЭГ-БОС возникают либо за счет слишком упрощенного преобразования сигнала, например амплитудно-частотной модуляции простых тонов ритмами ЭЭГ, либо за счет внесения значительного субъективного момента: преобразование ЭЭГ в "музыку мозга" по закону, навязанному оператором. В обоих случаях происходит нарушение исходной частотно-временной структуры сигнала, приводящее к снижению точности передачи информации в контуре БОС и, следовательно, к снижению эффективности коррекции психофизиологического состояния человека.

Наиболее близким предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ коррекции психофизиологического состояния человека, включающий регистрацию сигналов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) мозга человека от одного отведения точек регистрации "лоб-затылок" на голове пациента, транспонирование сигналов ЭЭГ в слышимый звуковой диапазон частот (перенос спектра сигнала ЭЭГ в звуковой диапазон частот с сохранением исходных соотношений амплитуд, частот и фаз) и воздействие на человека транспонированными сигналами ЭЭГ в контуре ЭЭГ-БАОС через источники звука, при этом транспонирование сигналов ЭЭГ в звуковые сигналы осуществляют путем разложения их в ряд квазипериодических сигналов с помощью гребенчатых фильтров и записи периодов сигналов ЭЭГ с последующим ускоренным считыванием и сложением последних (Патент РФ 2071361, А 61 М 21/00, 1997 г.).

Известный способ, выбранный за прототип предлагаемого изобретения, позволяет за счет транспонирования исходных низкочастотных гармоник спектра ЭЭГ-сигналов в область слышимых звуковых частот по сравнению с другими известными способами повысить точность передачи информации о текущем состоянии центральной нервной системы в форме, доступной для восприятия сенсорными системами. Это дает возможность обеспечить иной подход к организации ЭЭГ-БАОС, за основу которого можно принять, что организм независимо от своего текущего состояния обладает эталоном своего функционирования, а функциональные расстройства являются следствием утраты или расстройства внутренних каналов информации, обеспечивающих сравнение реального и эталонного состояний. Такой подход обеспечивает коррекцию функционального состояния посредством ЭЭГ-БОС.

К недостаткам известного способа можно отнести невысокую степень реализации некогнитивной регуляции при создании контура ЭЭГ-БАОС вследствие ограничения потока информации о текущем состоянии организма человека, обусловленного одиночной регистрацией сигналов ЭЭГ от одного отведения точек регистрации "лоб-затылок" на голове пациента, а также недостаточную точность отражения параметров исходных сигналов ЭЭГ в ее транспонированных звуковых сигналах. Все это в итоге приводит к снижению эффективности коррекции психофизиологического состояния пациента.

Сущность изобретения
Целью создания предлагаемого изобретения является повышение эффективности процессов восстановления психофизиологического состояния организма при функциональных расстройствах.

Указанная цель достигается тем, что в способе коррекции психофизиологического состояния организма, при котором регистрируемые сигналы электроэнцефалограммы транспонируют в звуковые сигналы слышимого диапазона частот и воздействуют на пациента транспонированными сигналами путем организации биологической акустической обратной связи, согласно изобретению сигналы электроэнцефалограммы регистрируют по меньшей мере от двух отведений от точек регистрации, транспонируют отдельно для каждого отведения и одновременно для всех отведений и полученными звуковыми сигналами одновременно воздействуют на пациента посредством одного или нескольких источников звука. При этом источники звука, используемые для каждого отведения, могут быть размещены со стороны, соответствующей отведению, а регистрация сигнала ЭЭГ может быть выполнена в одной или нескольких точках, расположенных в продольной плоскости по средней линии головы или в поперечной плоскости головы слева и справа. Кроме того, каждое колебание регистрируемого сигнала электроэнцефалограммы транспонируют отдельно и последовательно.

Регистрация сигналов ЭЭГ одновременно от нескольких отведении точек регистрации, по меньшей мере от двух, и последующее их одновременное транспонирование от каждого отведения в отдельности позволяет получить транспонированные сигналы ЭЭГ, отражающие пространственные параметры биопотенциалов головного мозга, а осуществление пространственного акустического воздействия на пациента в контуре ЭЭГ-БАОС, организованного указанным расположением источников звука транспонированных сигналов ЭЭГ, позволяет создать пространственный звуковой образ собственной ЭЭГ. В конечном итоге именно это способствует повышению эффективности восстановления параметров биоэлектрической активности головного мозга. Отдельное и последовательное транспонирование каждого колебания регистрируемого сигнала ЭЭГ позволяет значительно уменьшить искажения, вносимые в сигналы ЭЭГ при преобразовании их в звуковые сигналы, что в свою очередь повышает точность отображения параметров сигналов ЭЭГ в ее комплексном звуковом образе.

Сравнительный анализ известного и предлагаемого способов коррекции психофизиологического состояния организма показывает, что отличия последнего заключаются в условиях проведения регистрации и последующего транспонирования сигналов ЭЭГ, а также в осуществлении воздействия транспонированными сигналами ЭЭГ в контуре ЭЭГ-БАОС и, следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого способа с другими известными в данной области техническими решениями позволяет сделать вывод, что оно вытекает из них неочевидным образом и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Соответствие предлагаемого способа критерию "промышленная применимость" подтверждается реализацией в приборах и устройствах медицинской техники.

Наиболее предпочтительный вариант осуществления предлагаемого изобретения.

Во время лечебной процедуры на пациента осуществляют акустическое воздействие транспонированными сигналами ЭЭГ. В среднем длительность сеанса ЭЭГ-БАОС составляет 20-30 минут.

Заявляемый способ реализуют с помощью устройства, которое содержит источники звука, датчики ЭЭГ, расположенные в точках регистрации на голове пациента, усилители регистрируемых сигналов ЭЭГ, блоки транспонирования, блоки усилителей мощности, блок визуального и акустического контроля и блок управления. Блок транспонирования содержит преобразователь колебаний ЭЭГ в акустические сигналы.

Во время проведения лечебной процедуры регистрируемые сигналы ЭЭГ, по которым можно судить о качестве состояния пациента, выводятся к рабочему месту оператора и подаются на блок визуального и акустического контроля. Одновременно регистрируемые датчиками ЭЭГ сигналы от каждого отведения через усилители поступают для дальнейшего преобразования на соответствующие блоки транспонирования. После преобразования ЭЭГ сигналов в блоках транспонирования, где каждое колебание ЭЭГ транспонируют отдельно и последовательно, звуковые сигналы поступают на усилители мощности, режим микширования которых задает блок управления. Система акустического контроля дает возможность оператору слышать то же, что и пациент.

В Институте Экспериментальной медицины (г. Санкт-Петербург) в физиологическом отделе им. И. Павлова получены предварительные результаты исследований применения данного способа при лечении больных с астеноневротическими нарушениями разной степени выраженности. В ходе исследований с каждым пациентом было проведено от 3 до 7 сеансов акустической БОС. На основе тестов определялся "удачный" и "неудачный" сеансы. "Удачным" считался сеанс, в котором звуковой образ ЭЭГ воспринимался пациентом как благозвучный, "неудачным" считался сеанс, в котором звучание транспонированного ЭЭГ-сигнала воспринималось как дисгармоничное. Индивидуальные спектральные ЭЭГ характеристики пациентов объединяли по группам 'удачных" и "неудачных" сеансов, и таким образом определялась усредненная динамика спектральных показателей ЭЭГ сигналов в группах этих сеансов. В большинстве случаев "неудачным" являлся первый сеанс. Транспонированному образу ЭЭГ при этом, как правило, давалась характеристика хаотичного, неструктурированного набора звуков, подобного звукам настройки симфонического оркестра перед концертом. "Удачным" чаще всего оказывался четвертый сеанс. При этом многие пациенты отмечали структурированность и благозвучие как отдельных моментов, так и всего сеанса в целом. Часто пациентам удавалось разбить сеанс на отдельные фазы (до 3 - 4) со своим характерным звучанием. Было установлено, что в ряду сеансов данного способа по оценкам пациентов происходит значительное улучшение звучания сенсорного образа их собственной ЭЭГ, что соответствует улучшению психофизиологических показателей: уровня реактивной и личностной тревожности по Спилбергеру-Ханину, коэффициента соответствия аутогенной норме, вегетативного коэффициента по Люшеру, субъективной оценки звукового образа, времени простой двигательной реакции, индивидуальной минуты, оценки самочувствия, активности и настроения по тесту САН.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет эффективнее восстанавливать психофизиологическое состояние организма при функциональных расстройствах за счет увеличения точности преобразования биопотенциалов мозга в звуковые сигналы.

Предлагаемый способ может быть широко использован для нормализации психофизиологического состояния человека в медицинских учреждениях различного профиля.

Изобретение относятся к области медицины, а именно к психофизиология. Регистрируют сигналы электроэнцефалограммы по меньшей мере от двух отведений. Транспонируют эти сигналы в слышимый диапазон звуковых частот отдельно для каждого отведения и одновременно для всех отведений. Одновременно воздействуют полученными звуковыми сигналами на пациента путем организации биологической акустической обратной связи посредством одного или нескольких источников звука. Источники звука размещают со стороны, соответствующей отведению. Сигналы электроэнцефалограммы регистрируют в одной или нескольких точках, расположенных в продольной плоскости по средней линии головы, с размещением источников звука слева и справа от головы пациента, или в точках, расположенных в поперечной плоскости головы слева и справа. Источники звука размещают со стороны, соответствующей этим точкам. При этом каждое колебание регистрируемого сигнала электроэнцефалограммы транспортируют отдельно и последовательно. Способ позволяет повысить эффективность процессов восстановления организма при функциональных расстройствах. 4 з.п.ф-лы.

1. Способ коррекции психофизиологического состояния организма, включающий регистрацию сигналов электроэнцефалограммы, транспортирование этих сигналов в слышимый диапазон звуковых частот и воздействие последними на пациента путем организации биологической акустической обратной связи, отличающийся тем, что сигналы электроэнцефалограммы регистрируют по меньшей мере от двух отведений от точек регистрации, транспонируют отдельно для каждого отведения и одновременно для всех отведений и полученными звуковыми сигналами одновременно воздействуют на пациента посредством одного или нескольких источников звука. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источники звука для каждого отведения размещают со стороны, соответствующей отведению. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сигналы электроэнцефалограммы регистрируют в одной или нескольких точках, расположенных в продольной плоскости по средней линии головы, а источники звука располагают слева и справа от головы пациента. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сигналы электроэнцефалограммы регистрируют в точках, расположенных в поперечной плоскости головы слева и справа, а источники звука размещают с соответствующей этим точкам стороны. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждое колебание регистрируемого сигнала электроэнцефалограммы транспонируют отдельно и последовательно.