Способ бесконтактного измерения биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями поверхности тела человека Российский патент 2018 года по МПК A61B5/11 

Изобретение относится к области медицинской инструментальной функциональной диагностики, в частности, к измерению параметров краниального и других биологических ритмов организма человека, сопровождающихся механическими перемещениями поверхности тела.

Многие процессы в организме человека происходят ритмично и сопровождаются механическими перемещениями поверхности тела. Это, в первую очередь, дыхание и сердечные сокращения, измерения количественных характеристик которых широко применяется в медицине для диагностики различных заболеваний и мониторинга состояния организма. Менее широко известный и исследуемый в основном в остеопатии краниальный ритм сопровождается механическими перемещениями поверхности головы.

Краниальная остеопатия появилась в 1898-1900 годах, благодаря работе доктора Уильяма Сатерлэнда (1873-1954). Сатерлэнд пришел к заключению, что кости черепа двигаются в местах соединительных швов, и любое нарушение этой способности может привести к различным патологическим проявлениям [Sutherland W.G. The cranial bowl. -Mankato, MN, 1939. (Reprinted by the Osteopathic Cranial Association, Meridian, IDJ 1948).]. Современными исследованиями доказано, что благодаря имеющимся в швах коллагеновым и эластиновым волокнам кости черепа могут двигаться, оставаясь при этом обособленными. Форма швов также приспособлена к возможным движениям костей черепа. Synchondrosis sphenooccipitalis, как хрящевое соединение, сохраняющее свою пластичность при возрастных и системных изменениях хрящевой ткани, также поддерживает эту подвижность [Чикуров Ю.В. Краниосакральная терапия. - М.: Триада-X, 2007. - 226 с]. К настоящему времени установлен факт наличия медленных колебательных процессов внутри черепа, которые объясняются циклическим изменением продукции и давления спинномозговой жидкости. Характеристики краниального ритма определяются физическим (объемы жидкостей) и химическим (насыщение кислородом) гомеостазом мозга [Медленные периодические колебания внутри черепа человека: феноменология, происхождение, информационная значимость / Москаленко Ю.Е., Фрайман В., Вайнштейн Г.Б. и др. // Физиология человека. - 2001. - Том 27, №2. - С. 1-9.]. Краниальный ритм состоит из двух фаз - «вдоха» и «выдоха». В стадии «вдоха» наблюдается уменьшение продольного размера (передне-заднего) черепа и увеличение его поперечного размера (увеличение поперечного диаметра). В стадии «выдоха» наблюдаются противоположные изменения.

Внутренние мембраны черепа (серп и твердая мозговая оболочка) создают биомеханическое единство костей черепа и крестца. Крестец подвижен между подвздошными костями и связан с костями черепа через прикрепленную к нему твердую мозговую оболочку, опускающуюся от черепа через спинномозговой канал. Мембраны окружают спинной мозг (дуральная манжетка), прикрепляются у основания черепа и в крестцовом канале. Поэтому натяжение в краниальной области передается в крестцовую и наоборот. Так образуется единая система натяжения мозговых оболочек, которая является важным компонентом кранио-сакральной механики. Поэтому в остеопатии исследуют не только краниальный, но и кранио-сакральный ритм, то есть ритмические движения костей черепа и крестца, связанные между собой.

Известен способ пальпаторного исследования краниального ритма [Sutherland W.G. The cranial bowl. - Mankato, MN, 1939. (Reprinted by the Osteopathic Cranial Association, Meridian, IDJ 1948).], при котором кисти врача располагаются на боковых поверхностях головы. При этом определяют частоту, амплитуду, силу и симметричность движений костей черепа. Для исследования кранио-сакрального ритма врач располагает свои руки таким образом, чтобы одна кисть располагалась на затылке, а другая - на крестце обследуемого. При этом определяют синхронность движений костей черепа и крестца. Основным недостатком этого способа является субъективность оценок врача. Фактически, определяются качественные, а не количественные характеристики краниального ритма. Амплитуда и сила колебаний костей черепа оцениваются в баллах от 1 до 3 (1 - слабая, 2 - средняя, 3 - сильная). Определение частоты ритма затрудняется сложной формой и малой скоростью движения костей.

Развитие современных методов инструментальной диагностики позволило объективно зарегистрировать и измерить параметры краниального ритма. Наиболее ранними инструментальными методами измерения параметров краниального ритма являются контактные. V. Frymann, L. Rommeveaux и М. Tettambel при помощи сенсоров давления определили краниальный ритм независимо друг от друга в различных опытах. Измерения V. Frymann подтвердили, что размеры черепа человека (длина окружности) изменяются во время одного цикла на 1-3 мм [Frymann V.M. A study of the rhythmic motions of the living cranium // Journal of the American Osteopathic Association. - 1971. - Vol. 70. - P. 928-945.]. В исследованиях V. Frymann регистрировался краниальный ритм с частотой 6-12 циклов в минуту.

Во многих работах одновременно с краниальным ритмом записывались пульс и дыхательная волна. Было установлено, что регистрируемый краниальный ритм существует независимо от пульсовых колебаний, дыхания и медленных колебаний артериального давления [Frymann V.M. A study of the rhythmic motions of the living cranium // Journal of the American Osteopathic Association.- 1971. - Vol. 70. - P. 928-945.], [MoskalenkoYu.E., Kravchenko T.I Wave Phenomena in Movements of Intracranial Liquid Media and the Primary Respiratory Mechanism // The AAO Journ. - 2004. - №14(2). - P. 29-40.].

Более поздние исследования медленных периодических колебаний внутри черепа человека с помощью биоимпедансной методики в сопоставлении с одновременно регистрируемой транскраниальной допплерограммой (ТКДГ) показывают, что эти колебания костей имеют внутричерепное происхождение и связаны с изменениями объемного соотношения между жидкими средами в полости черепа - кровью и спинномозговой жидкостью. Формирование этих колебаний определяется деятельностью механизма регуляции кровоснабжения головного мозга и связано с потреблением кислорода тканью мозга [Медленные периодические колебания внутри черепа человека: феноменология, происхождение, информационная значимость / Москаленко Ю.Е., Фрайман В., Вайнштейн Г.Б. и др. // Физиология человека. - 2001. - Том 27. - №2. - С. 1-9.].

На основе комплексного инструментального исследования методами реоэнцефалографии (РЭГ) и ТКДГ была разработана система мониторирования состояния гемоликвородинамики и биомеханических свойств черепа [Фундаментальные основы краниальной остеопатии / Москаленко Ю.Е., Кравченко Т.И., Фрайман В., Вайнштейн Г.Б. - С-Петербург, 2002. - 86 с.]. Для этого необходимо наложить на поверхность кожи головы обследуемого несколько электродов и ультразвуковых датчиков. Сложное программное обеспечение обрабатывает и сопоставляет данные двух методов исследования и выдает количественные параметры медленно-волновых колебаний, происходящих в полости черепа, по которым опосредованно можно судить о количественных характеристиках краниального ритма.

Также известен способ получения данных о состоянии краниальных тканей и устройство для его осуществления по патенту РФ №2396899, МПК А61В 5/022, опубл. 20.08.2010 г. На различные участки головы осуществляют давление с помощью специальной повязки и регистрируют изменения объема краниальных тканей с помощью объемно-метрических преобразователей.

Известен способ обнаружения и индикации смещений костей черепа [Zanakis, Michael F. Патент США 5630422, МПК А61В 5/09, 5/11 от 08.09.95. Изобретения стран мира. - Вып. 7. - 15/98. С. 44] с помощью диагностической установки, которая содержит отражательные элементы, устанавливаемые на определенные кости черепа и колеблющиеся в зависимости от колебаний этих костей. Установка имеет инфракрасный излучатель, направленный на череп. Во время опыта излучатель посылает инфракрасные лучи, которые отражаются от элементов, находящихся на черепе. Отраженный сигнал принимается и преобразуется в анализаторе изображений в информацию об относительном смещении вибрирующих элементов. Эта информация поступает в компьютер и используется для преобразования этих смещений отражательных элементов в диаграмму смещений костей черепа.

Также известен способ оценки кранио-сакрального ритма у детей для диагностики сколиоза по патенту РФ №2219830, МПК А61В 5/04, опубл. 27.12.2003 г. Во время регистрации кранио-сакральных ритмов пациент укладывается на живот на кушетку со слегка наклоненным головным концом, руки опущены вдоль туловища. Под голову укладывают валик таким образом, чтобы положение исследуемого было удобным, а мускулатура шеи была бы полностью расслаблена. В то же время голова пациента должна быть в таком положении, чтобы подбородок был слегка опущен и имелся свободный доступ для наложения датчика на затылочную область. Первый тензодатчик устанавливается на площадку, расположенную между верхним наружным отделом чешуи затылочной кости (лямбдовидным краем - margo lambdoideus) и срединным отделом наружной чешуи затылочной кости в области наибольшей выпуклости, которой соответствует наружный затылочный выступ (protuberantia occipitalis extema). Датчик фиксируется резиновой лентой. Второй тензодатчик устанавливается на задней поверхности крестцовой кости в области срединного крестцового гребня (crista sacralis mediana) на уровне проекции остистого отростка первого крестцового позвонка. Фиксируется при помощи резиновой ленты или ремня. Во время регистрации кранио-сакральных ритмов пациент не должен задерживать дыхание, так как это обычно сопровождается напряжением мышц, что может помешать регистрации нормальной кривой. Дыхание исследуемого синхронизировано с ударами метронома и составляет 20 в минуту.

Следует отметить, что сигнал метронома для задания ритма дыхания не согласуется с структурой дыхательного цикла, состоящего из двух фаз - вдоха и выдоха, поэтому обследуемому трудно синхронизировать свое дыхание с импульсными сигналами метронома. Это является недостатком этого способа.

Главным недостатком всех контактных методов измерения биологоческих ритмов является влияние датчиков на характеристики исследуемого объекта, что часто приводит к искажению количественных характеристик диагностических признаков. Кроме того, появляется целый ряд ограничений применения контактных методов: крепление датчиков к коже, особенно к волосистой части головы, состояние кожных покровов, локальное раздражение кожи, психоэмоциональный дискомфорт, наличие мешающих проводов.

В связи с этим получили развитие бесконтактные методы инструментальной регистрации и измерения биологических ритмов. К их числу, например, относятся 4D рентгеновская и магнитно-резонансная томографии. С помощью 4D рентгеновской томографии удалось измерить параметры краниального ритма [K. Lewer Allen, Е.А. Bunt. Disfunctioning of the fluid Mechanical Cranio Spinal Systems as Revealed by Stress/Strain Diagrams // Proceeding of 12 Int. Conf. on Bioengineering and Biophysics. Jerusalem, 1979], [Pyilih E. Greonman. Roentgen Finding in the Cranio Sacral Mechanism // Journal of the American Osteopathic Association, 70(1), P. 1-12, September 1970]. С помощью фазово-контрастной 4D магнитно-резонансной томографии [Alperin N., Mazda М., Lichtor Т., Lee S. From cerebral fluid pulsation to noninvasive intracranial compliance and pressures measured by MRI flow studies. - Current Medical Imaging Reviews. 2: P. 117-129. 2006], [Ambarki K., Baledent O., Kongolo G., Bouzerar R., Fall S., Meyer M. - E. A new lumped-parameters model of cerebrospinal hydrodynamics during the cardial cycle in healthty volunteers // IEEE Transactions on Bioengineering. 54(3): P. 483-491. 2007] так же были получены подтверждающие данные о наличии краниальной ритмической активности. Однако, являясь бесконтактными, эти методы не являются неинвазивными, т.к. рентгеновское излучение и постоянное магнитное поле проникают внутрь тела человека, на чем, собственно, и основаны эти методы. Так, при проведении одного цикла 4D рентгеновской томографии обследуемый получает половину предельно допустимой годовой дозы ионизирующего излучения [2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований. Санитарные правила и нормативы. СанПиН 2.6.1.802-99], а при проведении одного цикла 4D магнитно-резонансной томографии воздействие постоянного магнитного поля на организм обследуемого превышает предельно допустимый уровень в 50 раз [2.2.4. Физические факторы производственной среды. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.4.1191-03. "Электромагнитные поля в производственных условиях"]. Кроме того, эти методы в принципе не подходят для целей мониторинга количественных параметров краниального ритма в клинической практике.

К наиболее перспективным методам бесконтактных измерений биологических ритмов относится микроволновое зондирование [A. Tataraidze, L. Anishchenko, М. Alekhin, L. Korostovtseva, Y. Sviryaev, Estimation of respiratory rhythm during night sleep using a bio-radar// Proc. of SPIE Symposium on Defense and Security, Radar Sensor Technology XVIII Conference, Vol. 9077, P. 90770Z-1…6., May 2014.], [C. Li, J. Cummings, J. Lam, E. Graves, W. Wu. Radar remote monitoring of vital signs// IEEE Microwave Magazine, P. 47-56, February 2009.], [D. Lie, R. Ichapuraru, S. Jain, J. Lopez, R. Banister, T. Nguyen, J. Griswold. A 2.4 GHz non-contact biosensor system for continuous monitoring of vital-signs. Telemedicine techniques and applications, P. 211-238, InTech, available from: http://www.intechopen.com/books/telemedicine-techniques-and-applications/a-2-4ghz-non-contact-biosensor-system-for-continuous-monitoring-of-vital-signs.], [T.-Y. J. Kao, A. Y.-K. Chen, T. - M. Shen, Y. Yan, J. Lin. A Flip-Chip-Packaged and Fully Integrated 60 GHz CMOS Micro-Radar Sensor for Heartbeat and Mechanical Vibration Detections. IEEE RFIC Symposium Digest of Papers, June 2012.], [J.C. Lin. Noninvasive Microwave Measurement of Respiration // Proceedings of the IEEE, vol. 63, №10. P. 1530, Oct. 1975.], [Wireless Bluetooth ECG and activity recorder. Alive Technologies, http://www.alivetec.com/alive-bluetooth-heart-activity-monitor/]. [R. Fletcher, S. Kulkarni. Clip-on wireless wearable microwave sensor for ambulatory cardiac monitoring // 32^nd Annual International Conference of the IEEE EMBS. P. 365-369, August 2010.], [M. Alekhin, L. Anishchenko, A. Zhuravlev, S. Ivashov, L. Korostovtseva, Y. Sviryaev. Evaluation of sleep disordered breathing using non-contact remote bio-radiolocation method // Sleep Medicine, Vol. 14, Supplement 1, P. e58, December, 2013.], [L. Anishchenko, M. Alekhin, A. Tataraidze, S. Ivashov, F. Soldovieri, A. Bugaev. Application of step-frequency radars in medicine // Proc. of SPIE Symposium on Defense and Security, Radar Sensor Technology XVIII Conference. Vol. 9077. P. 90771N-1…N-7, May, 2014.]. В этих публикациях приведены описания микроволновых датчиков линейного перемещения различной структуры, работающих в различных частотных диапазонах от 2,4 ГГц до 60 ГГц, применяемых для измерения параметров сердечного и дыхательного ритмов. Однако погрешность измерения перемещения, реализованная во всех этих микроволновых датчиках, составляет не менее 0,1 мм, что вполне достаточно для измерения параметров дыхания и сердцебиения, но абсолютно недостаточно для регистрации краниального и кранио-сакрального ритмов.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ бесконтактного измерения биологических ритмов, описанный в [С.С. Чуркин, В.А. Канаков, С.В. Копылова, А.А. Миронов, Л.Н. Анищенко, Д.А. Балакин. Перспективы использования биорадаров миллиметрового диапазона // Биомедицинская радиоэлектроника. 2016. №7. С. 64-72], в котором реализована наименьшая погрешность микроволнового датчика. Принцип работы биорадара заключается в следующем: передающая антенна испускает радиоволну с частотой 100 ГГц (длина волны 3 мм) в направлении грудной клетки или спины человека. Малые движения поверхности тела, обусловленные дыханием и сердцебиением, при этом регистрируются в режиме реального времени (механограмма), в виде осцилляций фазы радиоволны на приемной антенне. Мощность микроволнового излучения удовлетворяет требованиям СанПиН [2.1.8. Физические факторы окружающей среды. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96.]. Реализована точность измерения перемещения около 0,02 мм. В работе представлены результаты испытаний биорадара 3 мм диапазона на человеке и мелких лабораторных животных (крыса и кролик). Приведены методики получения механограмм - перемещений поверхности тела, а также различные алгоритмы выделения дыхательного и сердечного ритмов. Экспериментальные измерения верифицированы с помощью портативного электрокардиографа. Показано, что точность регистрации ритмограммы сердцебиения спокойно сидящего на стуле человека находится в диапазоне 93…98% в зависимости от направления и области зондирования тела.

Недостатком прототипа является отсутствие регистрации и измерения параметров краниального ритма.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, - создание бесконтактного неинвазивного способа регистрации и измерения параметров краниального ритма.

Технический результат от использования заявляемого изобретения состоит в одновременной бесконтактной неинвазивной регистрации и измерении параметров трех биологических ритмов - краниального, сердечного и дыхательного.

Указанный результат достигается тем, что в способе бесконтактного измерения биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями поверхности тела человека, заключающемся в том, что обследуемому человеку в расслабленном состоянии придают статическую позу, на исследуемую область поверхности тела направляют микроволновое излучение от неподвижного источника перпендикулярно плоскости, касательной к исследуемой области поверхности тела, принимают отраженное от исследуемой области микроволновое излучение, сравнивают параметры излученного и принятого сигналов, несущие информацию о перемещении исследуемой области, регистрируют механограмму исследуемой области поверхности тела в виде цифрового файла данных, и методом цифровой фильтрации сигналов производят разделение биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями исследуемой области поверхности тела с различными характерными частотами, микроволновое излучение направляют на исследуемую область головы человека, а зарегистрированную механограмму разделяют на сердечный, дыхательный и краниальный ритмы, при этом при совпадении характерных частот краниального и дыхательного ритмов, для их разделения обследуемому человеку подают ритмические сигналы, воздействующие на один из органов чувств, таких как зрение, слух, осязание, с заведомо большей частотой, чем частота краниального ритма обследуемого, в соответствии с которыми обследуемый человек синхронизирует дыхательный ритм.

Ритмические сигналы, воздействующие на зрение и слух, создают, например, мультимедийным оборудованием.

Ритмические сигналы, воздействующие на осязание, создают, например, путем изменения объема резервуара с упругой оболочкой, который обследуемый держит в руке.

Механические перемещения исследуемой области поверхности головы измеряют, например, активным интерферометром СВЧ или КВЧ диапазона длин электромагнитных волн с погрешностью измерения перемещения не хуже нескольких единиц микрометров, в том числе и сквозь волосяной покров головы.

Статическую позу человеку в расслабленном состоянии придают, например, на эргономичном кресле или столе, имеющем выполненные из прозрачного для зондирующего излучения материала окна или отверстия для зондирования.

Микроволновое излучение направляют на исследуемую область головы человека, например, через пластину или мембрану из эффективно отражающего электромагнитные волны материала, находящуюся в непосредственном механическом контакте с исследуемой областью головы.

Микроволновое излучение направляют на симметричные области исследуемой поверхности головы человека с последующей регистрацией механограмм, выделением краниального ритма и сравнением его количественных характеристик, полученных с симметричных областей.

Для измерения параметров кранио-сакрального ритма вторую исследуемую область поверхности тела человека выбирают в районе крестцового отдела позвоночника.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими фигурами. На фиг. 1 изображено взаимное расположение головы обследуемого и источника микроволнового излучения; на фиг. 2 - фрагмент зарегистрированной механограммы (верхняя кривая) и результат цифровой обработки в виде спектра механограммы (нижняя кривая); на фиг. 3 - придание статической позы человеку в расслабленном состоянии производят на эргономичном столе с окном для зондирования.

Способ осуществляют следующим образом.

Обследуемому человеку придают удобную статическую позу лежа или полулежа на спине и просят его максимально расслабиться, что обеспечивает комфортные и наиболее физиологичные условия для обследуемого. После чего на исследуемую область поверхности его головы (затылок или темя по средней линии) направляют микроволновое излучение от неподвижного источника перпендикулярно плоскости, касательной к исследуемой области поверхности головы (фиг. 1), принимают отраженное от исследуемой области микроволновое излучение, сравнивают параметры излученного и принятого сигналов, несущие информацию о перемещении исследуемой области, регистрируют механограмму исследуемой области поверхности головы в виде цифрового файла данных. Длительность записи механограммы должна быть не менее 1 минуты. Устройством, с помощью которого создается и принимается микроволновое излучение, сравниваются параметры излученного и принятого сигналов, несущие информацию о перемещении, и регистрируется механограмма, является микроволновый бесконтактный измеритель перемещений. Бесконтактный способ измерения обеспечивает минимизацию посторонних влияний на биологические ритмы. Затем с помощью методов цифровой фильтрации сигналов, например, путем вычисления спектра механограммы с помощью дискретного преобразования Фурье, разделяют биологические ритмы с различными характерными частотами, сопровождающиеся механическими перемещениями исследуемой области поверхности головы, на сердечный, дыхательный и краниальный, получают количественные оценки частоты и амплитуды этих ритмов, а также, выполняя обратное преобразование Фурье в частотном диапазоне, соответствующем краниальному ритму, получают форму краниального ритма. Фрагмент зарегистрированной механограммы (верхняя кривая) и результат цифровой обработки в виде спектра механограммы (нижняя кривая) показаны на фигуре 2. По графику верхней кривой видно, что для регистрации краниального ритма предлагаемым способом измерение механограммы должно проводиться с погрешностью не более 0,02 мм (цена большого деления вертикальной оси графика). В представленном на фиг. 2 примере механограмма измерена со среднеквадратичным отклонением не более 0,007 мм (ширина шумовой дорожки на графике).

Для реализации максимально достижимой на современном техническом уровне точности измерения перемещения обследуемой области поверхности головы в качестве микроволнового бесконтактного измерителя перемещений используют активный интерферометр СВЧ или КВЧ диапазона электромагнитных волн, обеспечивающий абсолютную погрешность измерения перемещения не хуже нескольких единиц микрометров, в том числе и сквозь волосяной покров головы.

При совпадении характерных частот краниального и дыхательного ритмов для их разделения человека просят синхронизировать свое дыхание с ритмическими сигналами, создаваемыми одним из специально предназначенных для этого устройств, воздействующих на один из органов чувств (зрение, слух, осязание) с заведомо большей частотой, чем частота краниального ритма обследуемого. Настройка частоты синхронизирующего сигнала производится оператором с учетом полученной предварительной оценки частоты краниального ритма. Таким образом обеспечивается однозначность разделения краниального и дыхательного ритмов.

Для обеспечения доступа к обследуемой области в случае необходимости придание статической позы человеку в расслабленном состоянии производят на эргономичном кресле или столе, имеющем выполненные из прозрачного для зондирующего излучения материала окна или отверстия для зондирования, таким образом, чтобы эти окна или отверстия совпадали с обследуемыми областями, как показано на фиг. 3.

Для усиления отраженного сигнала от исследуемой области, в отверстии для зондирования эргономичного стола или кресла располагают либо упругую свободно опертую пластину, либо упруго закрепленную жесткую пластину, либо упругую жестко закрепленную по периметру мембрану из эффективно отражающего электромагнитные волны материала, голову человека кладут на эту пластину или мембрану, а микроволновое излучение направляют на пластину или мембрану перпендикулярно ее поверхности, не соприкасающейся с головой.

Для измерения дифференциальных характеристик (симметричности) краниального ритма проводят параллельные измерения на симметричных исследуемых областях поверхности головы человека в височных областях с помощью двух микроволновых бесконтактных измерителей перемещения. Для этого достаточно использовать двухканальный регистратор или синхронизировать время записи измерительных данных на двух регистрирующих устройствах.

Для измерения параметров кранио-сакрального ритма вторую исследуемую область поверхности тела человека выбирают в районе крестцового отдела позвоночника. При этом эргономичное кресло или стол в области крестца должны быть выполнены из прозрачного для зондирующего излучения материала или иметь отверстие для зондирования.

Для реализации предлагаемого способа может быть использовано общедоступное оборудование. Так в качестве эргономичного стола может быть использован обычный массажный стол. В качестве микроволнового датчика для бесконтактного измерения перемещений может использоваться фазометрический комплекс трехмиллиметрового диапазона длин волн ФМК-301, внесенный в государственный реестр средств измерения и имеющий основную погрешность измерения перемещения не более 0,015 мм [сайт производителя www.afs52.ru]. В качестве устройства, генерирующего оптические и акустические сигналы для синхронизации дыхания обследуемого, может быть использован персональный компьютер. В качестве устройства, генерирующего тактильные сигналы для синхронизации дыхания обследуемого, может быть использована резиновая груша, подключенная к компрессору через гибкий шланг, при этом для управления компрессором может использоваться персональный компьютер.

Способ может применяться для измерения количественных характеристик краниального, сердечного и дыхательного ритмов с целью диагностики, для динамического наблюдения за состоянием пациентов в процессе лечения, а также при обучении специалистов.

В качестве иллюстрации заявляемого способа приводим примеры, подтверждающие практическое применение данной методики.

Пример 1. Пациент К., 58 лет, обратился к врачу-остеопату с жалобами на повышенную утомляемость, упадок сил, проявления эмоциональной лабильности после перенесенного месяц назад стресса. При остеопатическом обследовании обнаружено резкое снижение характеристик краниального ритма: сила 1 балл, амплитуда 1 балл, частота 6 циклов в минуту. Пациенту было проведено бесконтактное измерение количественных характеристик краниального ритма в положении лежа на спине на массажном столе. Микроволновый бесконтактный измеритель перемещений был направлен на теменную область по средней линии. Для задания частоты дыхательного ритма пациента на части потолка, находящейся в поле его зрения, с помощью мультимеда проектора, подключенного к персональному компьютеру, отображалась анимация в виде круга, циклически изменяющего свой диаметр и цвет с частотой 15 циклов в минуту. Была зарегистрирована механограмма пациента длительностью 68 секунд. С помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье был вычислен амплитудный спектр механограммы, на котором четко различались три спектральных максимума, соответствующих сердечному ритму на частоте 78 циклов в минуту, дыхательному ритму на частоте 15 циклов в минуту и краниальному ритму на частоте 6 циклов в минуту. Амплитуда спектральной компоненты, соответствующей краниальному ритму, оказалась равной 0,025 мм. Пациенту было проведено остеопатическое лечение, в том числе применена техника компрессии IV желудочка. Сразу после сеанса остеопатической коррекции бесконтактное измерение краниального ритма, проведенное по той же методике, показало увеличение его амплитуды до 0,053 мм, частоты - до 6,8 циклов в минуту. Частота сердечного ритма уменьшилась до 71 цикла в минуту. При этом остеопат после сеанса субъективно оценил амплитуду краниального ритма в 1 балл, силу в 2 балла, частоту - 6 циклов в минуту. Таким образом, бесконтактное измерение количественных характеристик краниального ритма показало, что после сеанса остеопатической коррекции амплитуда краниального ритма увеличилась в два раза, было отмечено также и увеличение частоты, что было оценено как положительный результат. Субъективное обследование увеличения амплитуды и частоты краниального ритма при этом не выявило.

Пример 2. Пациент П., 12 лет, состояние после перенесенной правосторонней пневмонии. На приеме у врача-остеопата жаловался на повышенную утомляемость, слабость, ежедневные сильные головные боли. При остеопатическом обследовании выявлено следующее: дисфункция грудо-брюшной диафрагмы, асинхронизм кранио-сакрального ритма, снижение характеристик краниального ритма (сила 1 балл, амплитуда 1 балл, частота 8 циклов в минуту). Однако другой врач, обучающийся остеопатии и имеющий опыт работы менее года, вообще не смог почувствовать краниальный ритм и выявить кранио-сакральный асинхронизм.

Пациенту было проведено бесконтактное измерение количественных характеристик кранио-сакрального ритма в положении лежа на правом боку на массажном столе, под голову пациента была положена подушка для придания удобной позы и расслабления мышц шеи. При этом использовались два синхронизированных регистрирующих устройства. Один микроволновый бесконтактный измеритель перемещений был направлен на затылочную область, второй - на крестцовую область. Для задания частоты дыхательного ритма пациента на мониторе персонального компьютера, находящемся в поле его зрения, отображалась анимация в виде героя популярного мультфильма, циклически изменяющего свой размер и цвет с частотой 15 циклов в минуту. Были зарегистрированы две механограммы пациента длительностью 60 секунд. С помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье были вычислены амплитудные спектры механограмм, на которых четко различались три спектральных максимума, соответствующих сердечному ритму на частоте 83 цикла в минуту, дыхательному ритму на частоте 15 циклов в минуту и краниальному ритму на частоте 8,5 циклов в минуту. Амплитуда спектральной компоненты, соответствующей краниальному ритму, оказалась равной 0,017 мм. При сравнении механограмм затылочной и крестцовой областей был подтвержден кранио-сакральный асинхронизм, проявившийся в фазовом сдвиге между краниальным и сакральным ритмами. Таким образом, бесконтактная регистрация кранио-сакрального ритма и измерение количественных характеристик краниального ритма дают возможность получить объективные характеристики этих биоритмов даже при их низких значениях, что особенно важно для врачей, обучающихся остеопатии и имеющих небольшой опыт работы.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет производить одновременную бесконтактную неинвазивную регистрацию и измерение параметров трех биологических ритмов - краниального, сердечного и дыхательного.

Кроме этого, предлагаемым способом достигается реализация максимально достижимой на современном техническом уровне точности измерения перемещения обследуемой области поверхности головы; минимизация посторонних влияний на биологические ритмы; обеспечение комфортных и наиболее физиологичных условий для обследуемого; возможность регистрации не только частоты и амплитуды краниального ритма, но и его формы; однозначность разделения краниального и дыхательного ритмов; возможность усиления сигнала микроволнового датчика для бесконтактного измерения перемещения обследуемой области поверхности тела; возможность регистрации и измерения дифференциальных параметров краниального и кранио-сакрального ритмов, а также существенно упрощается методика измерений.

Изобретение относится к медицине, в частности к инструментальной функциональной диагностике, и может быть использовано для бесконтактного измерения биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями поверхности тела человека. Обследуемому человеку в расслабленном состоянии придают статическую позу. На область головы человека направляют микроволновое излучение от неподвижного источника перпендикулярно плоскости, касательной к исследуемой области. Принимают отраженное от исследуемой области микроволновое излучение. Сравнивают параметры излученного и принятого сигналов, несущие информацию о перемещении исследуемой области. Регистрируют механограмму исследуемой области в виде цифрового файла данных. Методом цифровой фильтрации сигналов производят разделение биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями исследуемой области с различными частотами. Зарегистрированную механограмму разделяют на сердечный, дыхательный и краниальный ритмы. Для разделения дыхательного и краниального ритмов обследуемому человеку подают ритмические сигналы, воздействующие на один из органов чувств, таких как зрение, слух, осязание, с заведомо большей частотой, чем частота краниального ритма обследуемого. В соответствии с ритмическими сигналами обследуемый человек синхронизирует дыхательный ритм. Способ обеспечивает повышение точности бесконтактной неинвазивной регистрации и измерения параметров трех биологических ритмов – краниального, сердечного и дыхательного. 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

1. Способ бесконтактного измерения биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями поверхности тела человека, заключающийся в том, что обследуемому человеку в расслабленном состоянии придают статическую позу, на исследуемую область направляют микроволновое излучение от неподвижного источника перпендикулярно плоскости, касательной к исследуемой области, принимают отраженное от исследуемой области микроволновое излучение, сравнивают параметры излученного и принятого сигналов, несущие информацию о перемещении исследуемой области, регистрируют механограмму исследуемой области в виде цифрового файла данных и методом цифровой фильтрации сигналов производят разделение биологических ритмов, сопровождающихся механическими перемещениями исследуемой области с различными частотами, отличающийся тем, что в качестве исследуемой области используют область головы человека, а зарегистрированную механограмму разделяют на сердечный, дыхательный и краниальный ритмы, при этом для разделения дыхательного и краниального ритмов обследуемому человеку подают ритмические сигналы, воздействующие на один из органов чувств, таких как зрение, слух, осязание, с заведомо большей частотой, чем частота краниального ритма обследуемого, в соответствии с которыми обследуемый человек синхронизирует дыхательный ритм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ритмические сигналы, воздействующие на зрение и слух, создают мультимедийным оборудованием.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ритмические сигналы, воздействующие на осязание, создают путем изменения объема резервуара с упругой оболочкой, который обследуемый держит в руке.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механические перемещения исследуемой области поверхности головы измеряют активным интерферометром СВЧ или КВЧ диапазона электромагнитных волн с погрешностью измерения перемещения не хуже нескольких единиц микрометров, в том числе и сквозь волосяной покров головы.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что статическую позу человеку в расслабленном состоянии придают на эргономичном кресле или столе, имеющем выполненные из прозрачного для зондирующего излучения материала окна или отверстия для зондирования.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микроволновое излучение направляют на исследуемую область головы человека через пластину или мембрану из эффективно отражающего электромагнитные волны материала, находящуюся в непосредственном механическом контакте с исследуемой областью головы.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микроволновое излучение направляют на симметричные области исследуемой поверхности головы человека с последующей регистрацией механограмм, выделением краниального ритма и сравнением его количественных характеристик, полученных с симметричных областей.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для измерения параметров кранио-сакрального ритма вторую исследуемую область поверхности тела человека выбирают в районе крестцового отдела позвоночника.