СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ВЕГЕТАТИВНЫХ ДИСБАЛАНСОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАРДИОИНТЕРВАЛОГРАММ И АНАЛИЗА ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА "ВАРИКАРД 2.51", РАБОТАЮЩЕГО ПОД УПРАВЛЕНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ ISCIM 6.1 (BUILD 2.8), C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2008 года по МПК A61B5/452 A61M21/00 

1.Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к сфере охраны здоровья - изучение механизмов вегетативной регуляции кардиореспираторной системы, профилактика и коррекция нарушенных сердечно-сосудистых, дыхательных и психофизиологических нарушений, которые отражаются в виде дисбаланса звеньев вегетативного звена нервной системы. Метод биологической обратной связи (БОС) или адаптивное биоуправление посредством визуализации физиологических параметров на экране монитора позволяет целенаправленно воздействовать на те функции организма, которые традиционно считаются мало зависимыми от воли и произвольных действий человека. К ним относятся: биоэлектрическая активность головного мозга, тонус сосудов, частота сердечных сокращений, гладкая мускулатура внутренних органов и т.д. При волевом контроле своего состояния посредством технических средств формируется нужная «обратная связь» между изучаемой системой органов и соответствующим участком головного мозга, отвечающим за ее работу [1, 3, 5, 9]. При соответствующей тренировке эта связь закрепляется на уровне рефлекса уже без технических средств и помогает перейти организму на новый, более правильный и здоровый режим работы. Тем самым могут решаться как фундаментальные научные задачи (изучение механизмов нервной регуляции в конкретных экспериментальных условиях), так и задачи практической медицины, например при коррекции психогенных и вегетативных нарушений (нейроциркуляторные дистонии, психоэмоциональные расстройства, болевые синдромы и т.д.).

2. Уровень техники

Способ предполагает использовать в качестве управляемых показателей статистические и спектральные параметры вариабельности сердечного ритма, которые позволяют дать интегративную оценку вегетативной регуляции организма на уровне баланса периферических и центральных структур нервной регуляции сердечной деятельности [2, 4, 7]. Обычно при этом производят построение динамического ряда зарегистрированных кардиоинтервалов и математический анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) во временной и в частотной областях в течение определенного промежутка времени (в основном 5 мин). Спектральный анализ ВСР позволяет выделить общую мощность спектра (total power, ТР), три ее составные части - высокочастотную (high frequency, HF, % - парасимпатическая активность), низкочастотную (low frequency, LF, % - барорефлекторная, симпатическая активность) и сверхнизкочастотную (very low frequency, VLF, % - симпатическая активность на уровне подкорковых нейрогенных структур головного мозга). Также оценка вегетативной деятельности производится по ряду статистических и геометрических методов (среднеквадратичная разностная характеристика RMSSD, индекс напряжения ИН и др.).

В настоящее время на рынке отечественной продукции широко представлены аппаратно-программные комплексы с использованием биологической обратной связи - реабилитационный комплекс «Реакор» (НПКФ "Медиком-МТД", г.Таганрог), комплексы «Кардиопульмонологический», «Психофизиологический» (ЗАО «Биосвязь», Санкт-Петербург). В основном это системы на основе полиграфа, т.е. многоканального регистратора набора электрофизиологических данных (электроэнцефалограммы, миограммы, ВСР, реоэнцефалограммы и т.д.). Эти комплексы наряду с очевидными преимуществами обладают рядом свойств, затрудняющих их использование, - высокая цена, громоздкость и многочисленность датчиков и аппаратных средств, потребность в специализации и достаточно высокой квалификации специалистов (нейрофизиологов, врачей), а главное - стационарность приборов.

Обычно в кардиопульмонологии в качестве управляемых параметров с использованием БОС используются частота сердечных сокращений (ЧСС) либо соотношение таковой и частоты дыхания [6, 8, 10, 13]. Известны также способы коррекции кардиореспираторных расстройств с использованием биологической обратной связи посредством предъявления пациенту кардиоинтервалограммы [11, 12]. При этом используют ориентирование фаз дыхания на этапы ускорения либо замедления ритма сердца. Временные и частотные характеристики вариабельности сердечного ритма при этом используются в качестве контроля проведенных сеансов БОС.

Преимущества использования комплекса "Варикард 2.51" (комплекс для обработки кардиоинтервалограмм и анализа вариабельности сердечного ритма) заключаются в следующих моментах:

- относительная финансовая доступность;

- удобный интерфейс, позволяющий овладеть методикой широкому кругу специалистов (биологам, физиологам, врачам общей практики);

- портативность, возможность работать в полевых условиях;

- широкая известность и многолетняя заслуженная репутация в научных кругах как в России, так и за рубежом как стандартизованного программного средства регистрации и математической обработки электрокардиосигналов при оценке вегетативной регуляции ритма сердца;

- при оценке сверхнизкочастотной составляющей спектра можно не только оценить активность нервной регуляции сердца, но и сделать предположение о состоянии нейрогенных (подкорковых) структур головного мозга.

В компьютерной программе ISCIM 6.1 (Build 2.8) использованы функции настройки диапазонов всех изучаемых статистических параметров по принципу «светофора»: зеленая зона - оптимальная, желтая зона - субоптимальная, красная - критическая. Также возможно использование и графического изображения спектра ВСР. Иначе говоря, обследуемый может получать информацию о состоянии активности автономного и центрального уровней вегетативной регуляции (в том числе и подкорковых центров) и воздействовать на них.

3. Раскрытие изобретения.

При реализации данного изобретения предполагается, что параметры ВСР сами по себе могут быть управляемыми по механизму БОС, несмотря на то, что эти величины математически опосредованы (исходные величины - частота сердечных сокращений и дисперсия ее разброса).

Испытуемому регистрируют электрокардиограмму в положении сидя перед монитором компьютера, осуществляя его возможность видеть графики движения своих параметров ВСР. Обозначены условия, при которых способ наиболее эффективен с позиции коррекции функциональных состояний с помощью комплекса "Варикард 2.51":

- активная положительная мотивация обследуемого на данное воздействие;

- сохранение кардиореспираторного сопряжения (отсутствие органической патологии сердечно-сосудистой системы);

- серийное воздействие - новый алгоритм функции регуляторных систем формируется не ранее, чем к 4-5 воздействию;

- исходный характер дисбаланса звеньев вегетативной регуляции ритма сердца определяет выбор стратегии БОС - стратегия «свободного поиска» (дыхание плюс аутогенная релаксация), глубокое спокойное дыхание (смешанное, диафрагмальное и т.п.) с сохранением оптимума его частоты, дыхание с измененным типом вдоха и выдоха т.п;

- использование промежуточных этапов с физической нагрузкой (20 приседаний за 30 с). Это дает возможность, с одной стороны, повысить динамичность вегетативной регуляции при адаптивном управлении и, с другой стороны, более эффективно восстановить измененный баланс вегетативной регуляции, что особенно важно для подросткового организма.

1 этап. Установка диапазона нормы выбранных параметров ВСР в соответствующем окне программы ISCIM 6.1. Регистрация фоновой электрокардиограммы в течение 5 мин.

2 этап. Сеанс биологической обратной связи. Время - 5 мин. Испытуемому предлагают стратегию «свободного поиска», т.е. не ограничиваться рамками конкретной дыхательной или аутогенной методики. Рекомендуется сочетание спокойного глубокого дыхания с эффективным плавным выдохом, мышечной релаксации и формирования положительно окрашенных мысленных образов. Воздействие на параметры ВСР производится посредством изменения глубины и типа дыхания (переход на диафрагмальный или смешанный тип, изменение качества вдоха или выдоха).

В процессе коррекции функциональных состояний обследуемый так подбирает свое дыхание, чтобы параметры, отражающие парасимпатическую (дыхательную) регуляцию, были равны или выше параметров, отражающих центральную (симпатическую) регуляцию. Второй способ контроля эффективности процедуры - волевое удержание параметров ВСР в выбранных диапазонах зеленой зоны.

3 этап. Проведение физической нагрузки (20 приседаний за 30 с).

4 этап. Сеанс БОС в течение 5 мин.

5 этап. Контрольная фоновая запись ЭКГ в течение 5 мин.

6 этап. Анализ результатов. Сравнивают полученные данные в течение 2 и 4 этапа с фоновой записью. Если произошло значительное увеличение активности парасимпатической части вегетативной регуляции (а желательно - преобладание ее над симпатической частью), то констатируют положительный эффект выполненной процедуры и сохранность функциональных резервов вегетативной регуляции ритма сердца. Если такового увеличения не произошло или усилилось влияние симпатического отдела нервной регуляции, то констатируют отрицательный эффект выполненной процедуры и снижение функциональных резервов вегетативной регуляции ритма сердца. Оценка вегетативного баланса на 5 этапе может позволить судить о стабильности полученного результата, зарегистрированного на 2 и 4 этапах.

4. Осуществление изобретения.

Для осуществления изобретения использован комплекс "Варикард 2.51", работающий под управлением компьютерной программы ISCIM 6.1 (Build 2.8). Выполняется 1 этап реализуемого способа, изложенного в разделе «Раскрытие изобретения», - перед проведением исследований следует войти в опцию «Настройка диапазонов динамики показателей» в секторе «Настройка» на панели инструментов в программе ISCIM 6.1. При этом в соответствующих ячейках исследователь выставляет уровни нормы и пограничных значений любого показателя вариабельности сердечного ритма (0 - среднее значение, -1; +1 - пограничная зона и -2; +2 - критическая зона) - фиг.1 материалов, поясняющих сущность изобретения.

Затем выполняется 2 этап реализуемого способа - сеанс биологической обратной связи. Слежение за параметрами ВСР осуществляет обследуемый, ориентируясь на график спектра либо на окна с зеленой зоной диапазона выбранных исследователем параметров.

Исследователь визуально контролирует экскурсию грудной клетки испытуемого на предмет сохранения оптимальной частоты дыхания (не реже 9-10 дыхательных движений в мин).

После начала сеанса слежение за параметрами ВСР возможно на 30 с обследования в режиме реального времени (при активизации опции «Динамика показателей» сектора «Окно» на панели инструментов). При этом визуализируется окно динамики показателей в трехцветной структуре по принципу «светофора»: зеленая зона - оптимальная (0), желтая зона - субоптимальная (от -1 до +1), красная (от -2 до +2) - критическая - фиг.2 материалов, поясняющих сущность изобретения. Также возможно использование и графического изображения спектра ВСР, составляющие части которого формируются программой (при активизации опции «Спектр» в секторе «Окно» на панели инструментов; фиг.3-4 в материалах, поясняющих сущность изобретения).

В последствии выполняются с 3 по 6 этапы реализуемого способа.

Достоверность применения данного способа, изложенного в последовательности, описанной в разделе «Раскрытие изобретения», представлена следующими примерами.

Пример 1, фиг.3. Пациент М., 16 лет. Жалоб не предъявляет. Диагноз: нейроциркуляторная дистония по гипертоническому типу, состояние субкомпенсации. В анамнезе - повышение АД до 150/80.

Объективно - признаки психоэмоционального напряжения, психомоторной гиперактивности. В фоне - АД 130/80 мм рт.ст.; ЧСС - 110 уд./ мин; ТР - 600 мс²; HF - 10%; LF - 45%; VLF - 45%.

Предложено 10 сеансов по заявленному способу. При первом сеансе БОС по заявленному способу - ТР-1200 мс²; HF - 40%; LF - 30%; VLF - 30%.

В результате сеансов у подростка оптимизировался психоэмоциональный фон, ЧСС в фоне снизился до 75-80 уд./ мин.; HF - 30%, LF - 50%, VLF - 20%.

Пример 2, фиг.4. Пациентка Ц., 16 лет. Жалоб не предъявляет. Диагноз: нейроциркуляторная дистония по гипертоническому типу, состояние субкомпенсации. Ожирение I-II ст. В анамнезе - повышение артериального давления до 150/90 мм рт.ст. При проведении ортопробы артериальное давление (АД) 135/90 мм рт.ст.(в фоне - аналогичные параметры). По параметрам ВСР - выраженная активизация симпатического отдела вегетативной регуляции ритма сердца (снижение ТР с 4200 до 595 мс²; повышение ЧСС с 78 до 108 уд./мин; повышение ИН с 41 до 300).

В положении сидя исходные параметры - ТР 1500 мс²; HF - 17%, LF - 40%, VLF - 43%. В течение 1-го сеанса БОС по параметрам ВСР произошли изменения - увеличение ТР до 2000 мс²; HF - 35%, LF - 50%, VLF - 25%. После сеанса БОС - HF - 25%, LF - 60%, VLF - 25%. Рекомендовано выполнение 20 сеансов.

Результаты через месяц (результаты ортопробы) - АД 130/85 мм рт.ст. (лежа и стоя). По параметрам ВСР - умеренная активизация симпатического отдела (повышение ЧСС с 80 до 85 уд./мин; повышение ИН в пределах нормы - с 100 до 150).

В положении сидя исходные параметры ВСР - суммарная мощность 2000 мс²; HF - 20%, LF - 65%, VLF - 25%. В течение сеанса БОС по параметрам ВСР произошли изменения - увеличение ТР до 3000 мс²; HF - 50%, LF - 38%, VLF - 12%. После сеанса БОС - HF - 35%, LF - 47%, VLF - 18%.

Пример 3, фиг.5. Пациентка С., 22 года. Жалобы на головные боли, связанные с эмоциональным дискомфортом и нахождением в душном помещении. Диагноз: нейроциркуляторная дистония по смешанному типу, ухудшение состояния. Признаки высокой тревожности, подтвержденной психодиагностически - по многоцветовому тесту Люшера и многофакторному опроснику исследования личности в модификации Л.Н.Собчик.

В положении сидя АД 100/70 мм рт.ст., ЧСС 93 уд./мин. Исходные параметры ВСР - ТР 2000 мс²; HF - 20%, LF - 65%, VLF - 25%. В течение сеанса БОС по параметрам ВСР произошли изменения - увеличение ТР до 3000 мс²; HF - 50%, LF - 38%, VLF - 12%. После сеанса БОС - HF - 35%, LF - 47%, VLF - 18%. После проведения 9 сеансов с использованием этапа с физической нагрузкой улучшились показатели - нормализовалась частота сердечных сокращений (к 4-5 сеансу), снизился показатель ИН (с 200 до 45).

Пример 4. Пациент В., 23 года. Жалобы на быструю утомляемость, эпизоды учащения сердечного ритма, не имеющие четкой связи с физической или психоэмоциональной нагрузкой, возникающие в течение дня, эпизоды ощущения тяжести в голове, больше в затылочной области. Диагноз: гипертоническая болезнь I ст., риск осложнений средний; нарушение ритма по типу синусовой тахикардии. НК 0. Нейродермит, стадия субкомпенсации. Терапевтом рекомендовано принимать андипал при повышении артериального давления. Объективный статус - АД 135/90; ЧСС 67 уд./мин. ТР 6300 мс².; ИН 33; HF - 35%; LF - 28%; VLF - 37%. При проведении ортопробы наблюдали гипертонический тип реакции (повышение АД до 182/90; ЧСС - до 101 уд./мин.; повышение ИН до 131; снижение ТР до 2000 мс²; снижение HF до 18%; увеличение LF до 64%; VLF - 18%; наблюдались эпизоды синусовой тахикардии - ЧСС до 120 уд./мин.).

В результате проведенных 10 сеансов биологической обратной связи по параметрам ВСР по предложенному способу зафиксировано общее улучшение самочувствия (прекратились эпизоды тахикардии). Выраженной утомляемости не отмечает, уменьшились проявления нейродермита, эпизоды с ощущением тяжести в голове корригирует самостоятельно выработанным дыхательным алгоритмом. Прием гипотензивных средств (андипал) был только в первые 2-3 дня со дня начала тренировок.

Установлена оптимизация сердечной деятельности - стабилизация артериального давления (фоновое АД снизилось с 135/85-90 до 120/85 мм. рт.ст., ЧСС 65-70 уд./мин; отсутствие гипертонической реакции при ортопробе); HF - 35%; LF - 50%; VLF - 15%. Эпизодов тахиаритмии и экстрасистолии во время проведения функциональных тестов и сеансов БОС не обнаружено.

5. Предварительная апробация метода.

При обследовании 45 практически здоровых подростков 10 подростков, (возраст от 11 до 16 лет) и 10 взрослых (возраст от 22 до 28 лет), страдающих нейроциркуляторной дистонией, наиболее однозначный эффект БОС по параметрам ВСР удался у лиц с исходно высокой активностью симпатического тонуса (тахикардия на фоне значительного преобладания LF, %, VLF, % над HF, %, повышенного ИН). При сеансе БОС у них происходит снижение частоты сердечных сокращений, выравнивание баланса высокочастотной и низкочастотной части спектра, снижение ИН или VLF, % и увеличение ТР, RMSSD). В большинстве случаев эффект БОС лучше проявляется после физической пробы. При лонгитюдных исследованиях у здоровых лиц новый алгоритм вегетативной регуляции формируется к 4-5 сеансу.

Источники информации

1. Алшынбекова Г.К. Знакопеременный кардиотренинг при коррекции эмоциональных стрессов у студентов. / Г.К.Алшынбекова // Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. - 1999. - Т.90. - №8. - С.48-49.

2. Баевский P.M. Современное состояние исследований по вариабельности сердечного ритма в России. / P.M.Баевский, Г.Г.Иванов, Г.В.Рябыкина // Вестник аритмологии. - 1999. - №14. - С.71-75.

3. Богданова Т.А. Комплексная диагностика и лечение больных с нейроциркуляторной дистонией с помощью биоуправления частотой сердечных сокращений. / Т.А.Богданова, Н.М.Яковлев, В.М.Клименко // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1999. - №10. - С.459-462.

4. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем. / P.M.Баевский, Г.Г.Иванов, Л.В.Чирейкин и др. // Методические рекомендации. Решение комиссии по клинико-диагностическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике МЗ РФ (протокол №4 от 11.04.2000 г.).

5. Красильников А.Н. Биоуправление тренировкой спортсменов. / А.Н.Красильников // Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. - Т.90. - №8. - С.415-416.

6. Марченко В.Н. Проблема артериальной гипертензии: современные представления, классификация и место метода биологической обратной связи в комплексной терапии. / В.Н.Марченко, Е.В.Гвоздев, Е.В.Павлова // Учебно-методическое пособие. СПб.: Изд-во СПбМУ им. И.П.Павлова, НОУ «Институт БОС», 2003. - 12 с.

7. Семенов Ю.Н. Программное обеспечение комплекса "Варикард 2.51" для анализа вариабельности сердечного ритма / Ю.Н.Семенов, P.M.Баевский // Тез. докл. междунар. симп. «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение». - Ижевск: УдГУ, 2003. - 181-182.

8. Сметанкин А.А. Метод биологической обратной связи по дыхательной аритмии сердца - путь к нормализации центральной регуляции взаимодействия дыхательной и сердечно-сосудистой систем. / А.А.Сметанкин // Учебно-методическое пособие. СПб.: Изд-во НОУ «Институт БОС», 2003. - 20 с.

9. Сороко С.И. Основные типы механизмов саморегуляции мозга. / С.И.Сороко, С.С.Бекшаев, Ю.А.Сидоров. - Ленинград.: Наука. - 1990. - 150 с.

10. Способ коррекции вегетативных дисбалансов у больных с острым инфарктом миокарда / С.А.Болдуева, Н.Б.Суворов, И.А.Карпов, Н.Л.Фролова, А.В.Шабров // Патент RU 2249427 С2 от 10.04.2005.

11. Способ лечения опийной зависимости, отягощенной нейроциркуляторной дистонией, у подростков в остром периоде / Н.М.Яковлев, А.А.Сметанкин // Патент RU 2190952 С1 от 20.10.2002.

12. Способ исследования вариабельности ритма сердца / Т.П.Гизатулина, Г.М.Ромалис / Патент RU 2141246 С1 от 20.11. 1999.

13. Шакмеева В.М. Применение альтернативного биоуправления и дыхания в режиме положительного давления в конце выдоха для коррекции дисфункций сердечно-сосудистой системы у студентов. / В.М.Шакмеева, Л.Н.Гондарева, В.В.Гноевых. // Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. 1999. - Т.90. - №8. - С.503.

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии. Проводят спектральный анализ сердечного ритма (ВСР). Осуществляют возможность пациенту видеть графики движения параметров ВСР, отражающих состояние парасимпатической и симпатической регуляции ритма сердца. В течение 5 минут пациент сочетает спокойное глубокое дыхание с плавным выдохом не реже 9-10 дыхательных движений в минуту с мышечной релаксацией и формированием положительно окрашенных образов. Также ориентируясь на график спектра, пациент подбирает свое состояние таким образом, чтобы параметры ВСР, отражающие парасимпатическую регуляцию, были равны или выше параметров ВСР, отражающих симпатическую регуляцию. Затем пациент выполняет 20 приседаний за 30 секунд, и сеанс БОС продолжают в течение 5 минут. Способ расширяет арсенал средств для коррекции вегетативных дисбалансов. 5 ил.

Способ коррекции вегетативных дисбалансов у подростков, включающий спектральный анализ сердечного ритма (ВСР) и проведение сеансов биологической обратной связи (БОС), отличающийся тем, что осуществляют возможность пациенту видеть графики движения параметров ВСР, отражающих состояние парасимпатической и симпатической регуляции ритма сердца; в течение 5 мин пациент сочетает спокойное глубокое дыхание с плавным выдохом не реже 9-10 дыхательных движений в минуту с мышечной релаксацией и формированием положительно окрашенных образов, при этом, ориентируясь на график спектра, пациент подбирает свое состояние таким образом, чтобы параметры ВСР, отражающие парасимпатическую регуляцию, были равны или выше параметров ВСР, отражающих симпатическую регуляцию; затем пациент выполняет 20 приседаний за 30 с и сеанс БОС продолжают в течение 5 мин.