СПОСОБ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ДИАГНОСТИКИ В ПРОЦЕССЕ КОРРЕКЦИИ Российский патент 2004 года по МПК A61B5/02 A61B5/205 A61M21/02 

Изобретение относится к медицине, в частности к профилактической медицине, терапии, физиологии и валеологии. Оно может быть использовано в интеллектуальной компьютерной системе как при лечении индивидуально, так и коллективно при расстройствах функционального состояния, например, кардиоваскулярной системы. Изобретение применимо и в диагностике.

Известны способы коррекции (терапии) с применением биологической обратной связи (БОС).

Известен "Способ лечения вегетососудистой дистонии" [1], сущность которого заключается в удлинении ремиссии и сокращения числа приступов путем совместного использования фармакологического средства и воздействия БОС, в частности введения пациенту дилантина после предварительного определения верхних и нижних пределов нормы частоты сердечных сокращений (ЧСС). При этом на фоне действия дилантина продолжают измерение ЧСС и, если имеет место резкое отклонение за один из пределов, пациенту проводят аутотренинг посредством БОС до установления ЧСС в пределах нормы.

Фактически в известном способе для получения положительного результата используется фармакотерапия, а БОС при резких выходах ЧСС за пределы нормы служит дополнительным средством в виде электрокожной, звуковой или световой сигнализации пациенту.

Главным недостатком способа является полное отсутствие контроля за биоритмологическими характеристиками сердечного ритма и их динамикой, хотя известно, что отсутствие в сердечном ритме (кардиоритмограмме - КРГ) в состоянии расслабленного бодрствования респираторной синусовой или дыхательной аритмии является неблагоприятным диагностическим признаком. Соответственно отсутствует гарантия долгосрочной эффективности лечения известным способом. Кроме того, применение дилантина при многих сопутствующих заболеваниях не показано, что ограничивает область применения.

Известен "Способ функциональной коррекции артериального давления" [2], являющийся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. Сущность способа заключается в тренировке сердечно-сосудистой системы (ССС) с использованием БОС путем визуального предъявления пациенту его кардиоритмограммы (синонимы - кардиоинтервалограмма, пульсограмма, тахограмма), полученной из электрокардиограммы (ЭКГ) первого стандартного отведения, обработанной на компьютере, поступающей на экран двухлучевого осциллографа с временем развертки луча 50 с, одновременно с одной из синусоид - целевой функцией (ЦФ) от генератора с фиксированными периодами колебаний 7, 10, 13, 17, 34 и 47 с в течение 2-2,5 минут с перерывами для отдыха 2 мин. Проводят не менее 6-и предъявлений за один сеанс, число которых от 2-х до 12-и, по одному ежедневно или с перерывами между ними до 5-и суток. Предусмотрены 3 варианта тренировок, отличающиеся комбинациями предъявляемых синусоид, последовательностью и временными факторами предъявлений, отдыха, сеанса и их количеством.

Существенным недостатком известного способа, создающим неадекватные ситуации по отношению к реальной кардиоритмограмме пациента, являются фиксированные периоды синусоид, предъявляемых для отслеживания, не всегда связанные (или не соответствующие) с реальными дыхательными колебаниями, расположенными в диапазонах быстрых волн от 0,15 до 0,4 Гц и медленных волн от 0,04 до 0,15 Гц сердечного ритма (СР), отсутствие объективных ограничений по амплитуде синусоиды и средней ЧСС, являющейся постоянной составляющей синусоиды, что не исключает выхода состояния пациента за пределы индивидуальной физиологической нормы, приводя, например, к гипервентиляции с возможными отрицательными последствиями. Выбор параметров эталонных синусоид осуществляется фактически субъективно, не является оптимальным для различных состояний пациента и не учитывает состояния нейроциркуляторного звена регуляции СР, являющегося полигармоническим процессом, что обусловливает реальную вероятность непопадания фиксированных по периоду групп синусоид в диапазон собственных колебаний СР конкретного пациента. При этом имеет место принудительное воздействие на пациента, что у некоторых индивидуумов противодействует быстрому вовлечению в процесс кардиотренинга. Фактически отсутствует объективная диагностическая оценка состояния пациента как во время тренинга, так и после из-за отсутствия хранения данных в архиве (базе данных), соответственно исключается и возможность диагностики.

Таким образом, известные способы не решают проблем высокого терапевтического эффекта, безопасности лечения пациента, что ограничивает области применения при различных психофизиологических состояниях (заболеваниях) пациентов.

Задачей изобретения является расширение адаптации пациента к процедуре тренинга путем исключения навязывания гармонических кривых, имитирующих реальную кардиоритмограмму конкретного пациента.

Сущность изобретения заключается в оптимальном воздействии на центральную нервную систему, симпатический и парасимпатический отделы автономной нервной системы по индивидуальному для конкретного пациента паттерну процесса функциональной нормализации параметров кардиоваскулярной системы путем биологической обратной связи по сердечному ритму методом визуального предъявления в реальном времени графической информации в виде собственной кардиоритмограммы пациента в качестве целевой функции для синхронизации динамики дыхательных движений с колебаниями СР и восстановления кардиореспираторной синхронизации с последующим автоматическим анализом КРГ для оперативной диагностики состояния пациента.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием, прилагаемым чертежом и примерами результатов тренинга, которые иллюстрируются конкретными документальными графиками, где приняты соответствующие обозначения:
На фиг. 1 - блок-схема комплекса для проведения тренинга (для упрощения схемы не показаны входящие в комплект компьютера общий системный блок, клавиатура, принтер), где 1 - пациент, 2, 3 - датчики преобразователя кардиосигнала, 4 - блок регистрации кардиосигналов, 5 - блок формирования сигнала обратной связи, 6 - аналитический блок (блоки 5 и 6 входят в состав компьютера), 7 - монитор.

На фиг.2 - реальный график исходной нормальной КРГ состоянии расслабленного бодрствования 8.

На фиг.3 - исходная КРГ 9 пациентки Н. с отсутствием периодичности.

На фиг.4 - заключительная КРГ 10 пациентки Н., синхронизация в диапазоне медленных волн.

На фиг.5 - исходная КРГ 11 пациента Л., ригидный ритм.

На фиг. 6 - заключительная КРГ 12 пациента, синхронизация в диапазоне медленных волн.

На фиг. 7 - отсутствие кардиореспираторной синхронизации, КРГ 13 у пациентки Ж. в исходном состоянии с пневмограммой 14.

На фиг.8 - заключительная КРГ 15 (восстановление кардиореспираторной синхронизации в диапазоне быстрых волн) у пациентки Ж. с пневмограммой 16.

На фиг. 9 - отсутствие кардиореспираторной синхронизации, КРГ 17 у пациента С. в исходном состоянии с пневмограммой 18.

На фиг. 10 - заключительная КРГ 19 (восстановление кардиореспираторной синхронизации в диапазоне медленных волн) у пациента С. с пневмограммой 20.

Принцип реализации способа заключается в следующем. Сеансы кардиотренинга (биоуправления) проводят в умеренно освещенном, звукоизолированном, хорошо проветриваемом помещении с комфортной температурой. Пациента 1 (носовые ходы должны быть свободными, одежда не стеснять нормальное дыхание и кровообращение) усаживают в удобном функциональном кресле на расстоянии 1,5-2 метра от экрана монитора (фиг.1). На внутренние обработанные смесью Никифорова поверхности предплечий накладывают закрепляемые эластичной лентой не стягивающие рук датчики 2 и 3, с которых электрокардиограмма поступает в блок 4 регистрации кардиосигналов. Измеряют артериальное давление (АД), например, с помощью тонометра UA-702. При этом пациенту 1 объясняют суть тренинга, предъявляя на экране монитора в реальном времени его собственную КРГ, связанную с состоянием сердечно-сосудистой системы организма.

На фиг.2 представлен конкретный случай нормальной исходной кривой КРГ 8 с выраженным ритмом в области медленных волн. По объективным и субъективным показателям этот пациент не нуждался в коррекции. Исходная и заключительная КРГ регистрируются в состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами. Пациенту с реальной кривой, в частности с исходной КРГ 9, представленной на фиг.3, где отсутствует периодичность, предлагают плавно дышать таким образом, чтобы при повышении поударной частоты пульса (подъеме кривой вверх) делался вдох, а при снижении поударной частоты пульса (снижение кривой) - выдох. Внимание пациента обращается на зависимость флуктуаций КРГ от периодичности и амплитуды дыхания. Подчеркивается также необходимость релаксации во время сеансов кардиотренинга, при этом пациенту дается 4-5 мин для привыкания к обстановке.

В сущности, дыхательные движения синхронизируются с вариабельностью сердечного ритма (ВСР), за счет чего исключается первичное влияние барорецептивных стимулов на кардиоваскулярную систему, имеющее место при неорганизованном ритме дыхания. Это позволяет выявить собственные ритмы модуляций частоты сердечных сокращений, усилить их проявление за счет дыхательных движений, соответствующих ВСР, благодаря импульсной активности с периферических хемо- и барорецепторов и при неоднократных повторениях позволяет закрепить новые ритмически скоординированные (через нейрогуморальную регуляцию) ритмы дыхания и сердца (взаимоотношения между дыхательной и кардиоваскулярной системами). При формировании произвольно модулируемой дыхательной аритмии в диапазонах быстрых или медленных волн осуществляют тренинг симпато-вагусного баланса, воздействуя на активацию как симпатического, так и парасимпатического звена регуляции сердечного ритма, тем самым расширяют диапазон адаптивности системы регуляции СР, что соответственно проявляется в постоянном увеличении периода кардиореспираторной синхронизации, а также возможности управления СР опосредованно через процесс дыхания в спектре волн с меньшими периодами. Подтверждением таких возможностей служат, например, реальные кривые заключительной КРГ 10 на фиг.4 и заключительной КРГ 16 на фиг.8.

Фактически пациент 1 осуществляет произвольное управление ритмом дыхания, а наличие в КРГ дыхательных волн является благоприятным диагностическим признаком. Присутствие на первых 2-3 сеансах врача, владеющего методикой кардиотренинга, обеспечивает психологическую подготовку пациента, словесную корректировку фаз вдоха и выдоха в соответствии с подъемом и спадом поударной частоты сердечного ритма (кривой КРГ). После каждой пробы тренинга измеряют АД и вводят его значения в память компьютера, а пациент 1 отдыхает 2-3 минуты с закрытыми глазами. Количество проб в сеансе может быть от 6 до 8, каждая из которых имеет длительность 120-150 секунд. Перед началом и после каждого сеанса при закрытых глазах в расслабленном состоянии регистрируют исходные и заключительные КРГ, пневмограммы, АД и другие параметры. Количество сеансов, проводимых ежедневно или через день, от 1 до 12 и более в зависимости от задач исследования, диагноза начального состояния пациента и его динамики по результатам тренинга на основании объективных данных компьютерного анализа, представляемых в виде графиков, таблиц, текстовых заключений на экране монитора 7 или распечаток на принтере, самоотчетов пациента и заключения врача.

Для оперативной оценки текущего состояния пациентов в предлагаемом способе используют показатели, определяемые до, во время (после каждой пробы) и после сеанса: АД, автоматически измеряется средняя за пробу ЧСС и определяются среднее динамическое и пульсовое давление, частота дыхания, автоматически строится кардиоритмограмма и вычисляется ее ритмический состав (спектральная мощность), указывающий на состояние вегетативного (симпато-вагусного) баланса и строятся скаттерограммы сердечного ритма (СР), сигнализирующие о наличии некоторых видов аритмий, гистограммы распределения RR-интервалов, которые с целым рядом расчетных параметров и индексов (минутный и ударный объем кровообращения, сердечный индекс, периферическое сопротивление, энергетика сердца, кардиореспираторный коэффициент, коэффициент выносливости, вариационный размах, индексы функционального состояния, напряжения) указывают на степень напряжения механизмов регуляции кардиоваскулярной системы.

После сеанса кардиотренинга достаточно оперативно анализируют пространственную (19 отведений) электроэнцефалограмму, причем основное внимание обращается на интенсивность и пространственное распределение ее основных ритмов.

Наличие в способе подробного анализа прямо измеренных и расчетных показателей кардиоваскулярной системы обосновывает возможность использовать его не только для процедур биоуправления, но и для непрерывного контроля состояния тренируемого пациента во время проведения операций способа с целью дозирования нагрузки и принятия компетентного решения о завершении или прерывания сеанса. Большой объем вышеуказанных показателей обусловливает высокую степень точности диагностики состояния пациентов в процессе тренинга, что обеспечивает повышенную и достоверную результативность лечения.

Таким образом, необходимый цикл операций способа, проводимый с пациентами в терапевтических целях, восстанавливает нормальную биоритмологическую структуру сердечного ритма, альфа-ритма электроэнцефалограммы, нормализует частоту пульса, артериальное давление и другие показатели кардиоваскулярной системы с существенным улучшением самочувствия пациентов. При этом положительные результаты кардиотренинга сохраняются в течение года более чем у 90% пациентов.

Достоверность высокой эффективности коррекции состояния пациентов представлена на конкретных примерах реализации способа.

Пример 1. Пациентка Н-на И.Н., 16 лет в конце марта 2000 года перенесла серьезное психологическое потрясение и обратилась с просьбой помочь справиться со своим состоянием. Объективно на 14.04.2000 - АД 140/90 мм рт.ст., ЧСС - 101 уд/мин, частота дыхания - 17 цикл/мин, отсутствие квазипериодических компонент в КРГ 9 фиг.3. Жалоб на какие-либо отклонения в состоянии своего здоровья не высказывала. Фактически процедура способа явилась для этой пациентки профилактической, направленной на снятие напряжения, вызванного психотравмой.

Пациентке объяснили, что она должна делать вдох, когда ЧСС растет (кривая идет вверх) и выдыхать при отклонении кривой вниз. Первые признаки ритмичности в КРГ появились в 5-й пробе первого сеанса. Однако второй и третий сеансы начинались с отсутствия выраженных колебаний частоты кардиоритма, связанных с дыхательными движениями. Ритмические элементы в КРГ появлялись лишь в 3-й - 4-й пробах этих сеансов. Достижение необходимого результата подействовало на пациентку как положительное подкрепление, удовлетворение успешными пробами создавало определенный эмоциональный настрой, и результаты стали улучшаться с каждой последующей пробой. Для надежного закрепления достигнутого было проведено 78 проб в 10 сеансах. Полностью восстановилась дыхательная аритмия сердца в диапазоне медленных волн, частота дыхания 5,5 цикл/мин, АД 125/80 мм рт.ст., ЧСС 80 уд/мин, КРГ 10 на фиг.4. Нормализация психофизиологического состояния пациентки подтверждена результатами психологического тестирования.

Пример 2. Пациент Л-в С.К., 46 лет, страдающий гипертонической болезнью с 1984 года, максимально зарегистрированное АД 200/140 мм рт.ст., обратился с жалобами на головные боли, головокружение, сердцебиение, шум в ушах. В анамнезе: острый инфаркт миокарда (от 1990 г.). Объективно: АД - 180/120 мм рт.ст., ригидный ритм (исходная КРГ 11 на фиг.5) с ЧСС 109 уд/мин. Тоны сердца приглушены, акцент 2 тона на аорте, шумов нет. Рекомендовано проведение цикла БОС. Пациенту предстояло уловить незначительные колебания ЧСС на фоне ригидного ритма. Для формирования синусового ритма пациент располагался в наиболее удобном для себя положении и, следуя инструкции, дышал спокойно, растягивая фазы вдоха и выдоха. Через 4 сеанса амплитуда колебаний ЧСС несколько увеличилась, что дало возможность пациенту синхронизировать вдох с фазой подъема ЧСС, а выдох - с фазой снижения ЧСС. После 8-и сеансов КРГ пациента приобрела квазипериодический характер, что позволило в дальнейшем восстанавливать кардиореспираторную синхронизацию. Для закрепления навыка потребовалось 184 пробы - 23 сеанса. На фоне кардиореспираторной синхронизации произошло возрастание вариационного размаха КРГ с 0,05 до 0,15 с. Пациент отмечал значительное улучшение общего состояния: исчезновение головных болей, шума в ушах, сердцебиения. Объективно: снижение АД до 145/105 мм рт.ст., уменьшение ЧСС с 109 до 85 уд/мин, КРГ 12 на фиг.6.

Пример 3. Пациентка Ж-ва Л.В., 50 лет, с 1978 г. страдает атопической формой бронхиальной астмы средней степени тяжести, обратилась с жалобами на бессонницу. При обследовании: ЧСС 91 уд/мин, АД 130/85 мм рт.ст., частота дыхания 14 цикл/мин, проба на задержку дыхания 14 секунд, КРГ 13 на фиг.7. Грудная клетка бочкообразной формы, аскультативно - над всей поверхностью легочной ткани выслушивалось жесткое дыхание с удлиненным вдохом. Рекомендовано проведение цикла БОС. На протяжении 91 пробы - 12 сеансов пациентка обучалась дышать в ритме колебаний ЧСС. При этом отмечалось постоянное снижение частоты дыхания до 9,7 цикл/мин - восстановление кардиореспираторной синхронизации в диапазоне быстрых волн, увеличение амплитуды собственных гармоник кардиоритма, выявленных спектральным анализом в 1-й и 91-й пробах от 0,002 до 0,044 с соответственно, ЧСС 65 уд/мин, АД 130/85 мм рт.ст., проба с задержкой дыхания 39 секунд, КРГ 15 на фиг.8. По данным электроэнцефалографии (топографическое картирование) снизилась функциональная активность коры головного мозга.

Улучшение общего состояния больной (уменьшение количества приступов удушья), изменение аускультативной картины в легких (фаза вдоха короче фазы выдоха) позволило снизить число ингаляций в 3,5 раза. Пациентка отметила уменьшение головных болей, нормализовался сон. Положительной динамике при относительно коротком цикле тренинга (12 сеансов) способствовали самостоятельные упражнения дома - пациентка садилась в кресло, принимала расслабленное положение, закрывала глаза и мысленно воспроизводила ситуации реальной пробы. В большинстве случаев ей удавалось предотвратить развитие приступа.

Пример 4. Пациент С-ик B.C., 43 года, обратился с жалобами на сердцебиение, возникающее после физической или эмоциональной нагрузки, головокружение, головную боль, общую слабость, быструю утомляемость. Объективно: ЧСС 70 уд/мин, АД 140/80 мм рт.ст., частота дыхания 9,1 цикл/мин. Тоны сердца ясные, шумов нет. Аускультативно: над легкими везикулярное дыхание. В 1998 г. в стационаре поставлен клинический диагноз: нейроциркуляторная дистония смешанного типа, легкое течение.

С пациентом проведен цикл БОС-тренинга. Исходно фоновая КРГ 17 на фиг.9 имела хаотичный характер. К середине цикла, состоявшего из 117 проб в 15-и сеансах, после восстановления кардиореспираторной синхронизации КРГ 19 на фиг.10 приняла квазипериодическую форму, ЧСС 60 уд/мин, АД 120/80 мм рт.ст., частота дыхания 4,7 цикл/мин (диапазон медленных волн) с удлиненной фазой выдоха.

Пациент отметил также улучшение общего состояния: исчезли головные боли, головокружения, повысилась работоспособность и настроение, что подтверждено результатами психологического тестирования.

Техническим преимуществом предлагаемого способа перед аналогичными известными и наиболее прогрессивными техническими решениями в данной области медицины, в частности перед способом-прототипом [2], является то, что он позволяет существенно повысить эффективность лечения за счет высокой степени достоверности диагностики состояния пациента на всех моментах кардиотренинга путем автоматического измерения средней за пробу ЧСС, среднего динамического и пульсового давления, частоты дыхания, построения кардиоритмограммы и вычисления ее спектральной мощности, указывающей на состояние симпато-вагусного баланса, построения скаттерограммы сердечного ритма, гистограммы распределения RR-интервалов и т.д. (всего более 20 измеренных и расчетных показателей), которые указывают на степень напряжения механизмов регуляции кардиоваскулярной системы.

Указанные технические преимущества достигаются тем, что пациенту во время пробы биоуправления в качестве ЦФ вместо абстрактной синусоиды предлагают его собственную КРГ в реальном времени, что с одной стороны, обусловливает исключение выхода состояния пациента при тренинге за пределы собственной физиологической нормы, с другой, вызывает дополнительный интерес к процессу и результатам тренинга, а достигнутая натренированность и положительный результат - к использованию приемов дыхательных движений (дыхательного ритма) в домашних условиях для нормализации своего состояния. Эффект эмоционального подъема, обусловленный положительными результатами и простотой тренинга, способствовавший нормализации кардиоваскулярного взаимодействия, наблюдался у всех обследованных пациентов, соответственно давались рекомендации проводить сеансы саморегуляции дома.

Фактически нормализацию колебательного характера сердечного ритма осуществляют применением БОС, связывающей дыхательные движения (вдох и выдох) с повышением и снижением поударной частоты пульса, т.е. осуществляют синхронизацию дыхательных движений с ВСР.

Кроме того, преимуществом предлагаемого способа является возможность как предварительной диагностики состояния кардиоваскулярной системы пациента, так и оценки его состояния в любой момент биоуправления, что обеспечивает проведение оптимального количества процедур тренинга при различных видах функциональных нарушений в сердечно-сосудистой системе.

Используя сведения, представленные в материалах заявки, а также элементную базу, представленный способ функциональной психофизиологической коррекции состояния человека и диагностики без дополнительного изобретательства может быть реализован в любых медицинских учреждениях, что характеризует объект изобретения как повсеместно широко применимый.

В соответствии с материалами заявки было проведено значительное количество коррекций состояния пациентов с различными заболеваниями, которые подтвердили указанные возможности предлагаемого способа.

Источники информации
1. СССР, авторское свидетельство 1209224, МПК А 61 К 31/00, публикация 08.10.1985.

2. СССР, авторское свидетельство 1745200, МПК А 61 В 5/00, публикация 08.03.1992.

Изобретение относится к медицине, в частности к профилактической медицине, терапии, физиологии и валеологии, и может быть использовано в интеллектуальной компьютерной системе как при лечении индивидуально, так и коллективно при расстройствах функционального состояния. Способ включает визуальное представление пациенту его собственной кардиоритмограммы (кардиоинтервалограммы) в реальном времени. При этом пациент синхронизирует свои дыхательные движения с колебаниями собственного сердечного ритма: при повышении частоты сердечных сокращений осуществляет вдох, а при снижении частоты сердечных сокращений - выдох. В процессе коррекции проводят оценку параметров состояния кардиореспираторной системы пациента и в соответствии с этими параметрами принимают решение о завершении или прерывании сеанса коррекции и о количестве сеансов. Способ позволяет восстановить кардиореспираторную синхронизацию пациента в диапазоне быстрых от 0,15 до 0,4 Гц или медленных от 0,04 до 0,15 Гц волн сердечного ритма в зависимости от индивидуальных особенностей пациента. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Способ функциональной психофизиологической коррекции состояния человека, включающий визуальное представление пациенту его собственной кардиоритмограммы (кардиоинтервалограммы) в реальном времени, отличающийся тем, что при этом пациент синхронизирует свои дыхательные движения с колебаниями собственного сердечного ритма: при повышении частоты сердечных сокращений осуществляет вдох, а при снижении частоты сердечных сокращений - выдох.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе коррекции проводят оценку параметров состояния кардиореспираторной системы пациента и в соответствии с этими параметрами принимают решение о завершении или прерывании сеанса коррекции и о количестве сеансов.