Способ коррекции функционального состояния человека

 

Изобретение относится к медицине, физиотерапевтическим методам воздействия. Сущность: обследуемого изолируют от факторов внешней среды, максимально снижая его мыслительную и эмоциональную деятельность, регистрируют пульсограмму, плетизмограмму, оксигемограмму. Полученные сигналы математически обрабатывают и воздействуют на человека вращающимся магнитным полем, синхронизированным с огибающей низкочастотной составляющей спектра мощности временного ряда для каждого регистрируемого показателя и импульсным магнитным полем, момент подачи которого синхронизируют с систолой. 1 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в качестве способа коррекции функционального состояния человека.

Известны способ и устройство, включающие определение параметров, характеризующих функциональное состояние биообъекта растения и использование их для коррекции его состояния (а.с. СССР 1305934, А 61 2/00, 1984 г.), а также устройство для его реализации.

Недостатком известных способа и устройства является их узкая специализация и ограниченность применения.

Известен также способ коррекции функционального состояния человека, включающий воздействие переменным магнитным полем. При этом за функциональным состоянием человека наблюдают, периодически производя анализы крови и оценивая адаптационные процессы организма по лейкоцитарному спектру крови (Гаркави Л. Х. Квакина Е.Б. и др. Адаптационные реакции и резистентность организма, Ростов-на-Дону, 1990 г.).

Однако способ не позволяет оценивать функциональное состояние человека непрерывно в динамике.

Решаемой задачей предложенного способа является дальнейшее совершенствование лечебного процесса, а достигаемым техническим результатом усиление получаемого терапевтического эффекта и ускорение лечения заболевания.

Достигаемый технический результат обеспечивается заявленным способом коррекции функционального состояния человека, включающим подготовку человека к коррекции и измерение параметров, отражающих его биоэнергоинформационное состояние, их анализ и соотнесение с возможными адаптационными реакциями, формирование управляющих и корректирующих воздействий и управление ими в зависимости от изменения состояния человека, в котором в процессе подготовки человека к исследованию изолируют его от мешающих физических факторов и отключают до возможного предела его мыслительную и эмоциональную деятельность до достижения психологического успокоения. При этом измеряют информацию о функциональном состоянии человека в форме, например, пульсограммы, фотоплетизмографического сигнала, а также частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания (ЧД), степени насыщения кислородом гемоглобина артериальной крови и степени наполнения кровью тканей. В качестве основного параметра определяют форму огибающей спектра мощности временного ряда, составляемого по вариациям ЧСС, определяемым как расстояние между соседними минимумами на плетизмограмме, а также в результате осуществления в реальном масштабе времени определения экстремумов в сигналах и измерения временных интервалов между ними, замера амплитуд сигнала в точках экстремумов, построения временных рядов по вариациям ЧСС, по вариациям амплитуд между экстремумами, по вариации отношения длительности нисходящей части кривой пульсограммы к длительности его восходящей части, по отношению амплитуд в точках экстремумов между красным и инфракрасным приемными каналами.

Методами быстрого спектрального анализа производят определение спектров плотности мощности сигналов по всем полученным временным рядам, причем вычисление спектров производят по 128 точкам без применения дополнительного взвешивания и с 75% перекрытием соседних участков, используя алгоритм экспертной оценки и полученные спектры, определяют тип адаптационной реакции, степени ее напряженности и уровни реактивности организма в реальном темпе времени. По выделенным и обработанным при этом сигналам и результатам анализа определяют дозу, длительность и периодичность воздействия на человека биоэнергоинформационных факторов, преимущественно многопараметрического магнитного поля. В числе параметров магнитного поля изменяют, например, частоту и характер вращения его вектора, градиент поля, длительность, частоту, амплитуду и момент подачи импульсного магнитного поля и др. достигая синхронизации воздействия с хронобиологическими процессами. Периодичность и параметры воздействия изменяют на основе контроля процесса перевода человека в благоприятные, гармоничные реакции путем раскачивания организма по уровням реактивности до получения устойчивого отклика на воздействие и корректировки дозы для вхождения в благоприятную для данного организма адаптационную реакцию.

Достигаемый технический результат обеспечивается также устройством для осуществления предложенного способа, содержащим средства измерения параметров, отражающих функциональное состояние человека, их обработки, формирования управляющих сигналов, соединенные со средствами воздействия на человека, в котором средства измерения параметров выполнены в виде блоков одновременного и/или последовательного измерения фотоплетизмографического сигнала, ЧСС, ЧД, степени насыщения кислородом гемоглобина артериальной крови и степени наполнения кровью тканей. Эти средства выполнены в виде автономных измерительных блоков и/или подключенных к средствам их программно-вычислительной обработки. Средства формирования управляющих сигналов выполнены, преимущественно, в виде блоков формирования токов поддерживания постоянных магнитных полей, а также блоков формирования длительности и формы импульсов, частоты и моментов подачи импульсов для поддержания переменных магнитных полей. Выходы блоков формирования управляющих сигналов соединены со входами устройства создания многопараметрического магнитного поля, преимущественно в виде магнитного шлема с несколькими парами плоских цилиндрических катушек для создания пространственной структуры поля.

Изобретение целесообразно пояснить чертежом, на котором изображена блок-схема устройства для осуществления способа коррекции биоэнергоинформационного состояния человека.

В предложенном устройстве средства измерения параметров выполнены в виде блоков одновременного и/или последовательного измерения фотоплетизмографического сигнала 1, ЧСС 2, ЧД 3, степени насыщения кислородом гемоглобина артериальной части 4 и степени наполнения кровью тканей 5. Эти средства выполнены в виде автономных измерительных блоков и/или подключенных к средствам их программновычислительной обработки 6. Средства формирования управляющих сигналов выполнены, преимущественно, в виде блоков формирования токов поддержания постоянных магнитных полей 7, а также блоков формирования длительности и формы импульсов 8, частоты и моментов подачи импульсов для поддержания переменных магнитных полей 9. Выходы блоков формирования управляющих сигналов соединены с входами устройства 10 создания многопараметрического магнитного поля, преимущественно в виде магнитного шлема с несколькими парами плоских цилиндрических катушек для создания пространственной структуры поля.

Работа описанного устройства заключается в выполнении основных функций и операций заявленного способа.

Способ выполняется следующим образом.

Подготовка человека к исследованию при реализации заявленного способа представляет собой довольно сложную процедуру по своей сути, т.к. человек существо, имеющее бесконечное число рецептивных каналов, и неизвестны методы, которыми эта информация обрабатывается. Кроме того, не всегда можно адекватно определить, что является информацией, а что нет, т.к.как каждый человек имеет свой собственный уровень восприятия информации. По этой причине невозможно нейтрализовать действие второй сигнальной системы, и в общем виде подготовку человека к исследованию можно представить как изоляцию его от мешающих физических факторов (удобное положение лежа, затемненное тихое помещение, отсутствие посторонних лиц, утром после завтрака). Для правильной оценки состояния человека необходимо также отключить мыслительную и эмоциональную деятельность человека. Это является отдельным вопросом, и в данном случае для психологического успокоения человека используются затемненные очки на глаза и специально подобранная музыка, воспроизводимая преимущественно через высококачественные наушники. Лучше всего, если человек в начале сеанса сам для себя выберет подходящую музыку и будет ей пользоваться на протяжении нескольких сеансов. Но можно найти и общую нейтральную музыку, обладающую успокаивающим эффектом.

При наличии вышеупомянутых условий проведения исследования удается получить наиболее свободную от шумов информацию о биоэнергетическом состоянии человека. Вся интересующая нас информация содержится в концентрированном виде в форме, например, фотоплетизмографического сигнала. Для оценок вводится несколько биоэнергетических характеристик: энергетический запас организма; коэффициент асимметрии биоэнергетического баланса; тип устойчивой биоэнергоинформационной реакции.

Кроме того, в качестве дополнительных и полезных параметров определяют частоту сердечных сокращений, частоту дыхания, степень насыщения кислородом гемоглобина артериальной крови, степень наполнения кровью тканей.

Процедура определения типа адаптационной реакции является достаточно сложной ввиду того, что индивидуальные границы размыты и могут отличаться у разных людей в несколько раз. Тем не менее удается это сделать путем сложной процедуры обработки, например, фотоплетизмографического сигнала. Алгоритм обработки состоит из следующих шагов, осуществляемых в реальном темпе времени: 1) производится определение экстремумов в сигнале и измерение временных интервалов между ними; 2) производится замер амплитуд сигнала в точках экстремума; 3) строятся новые временные ряды: по вариации ЧСС, по вариации амплитуд между экстремумами, по вариации сфагмографической скорости, по отношению амплитуд в точках между красным и инфракрасным приемными каналами; 4) методами быстрого спектрального анализа производится вычисление спектров плотности мощности сигналов по всем полученным временным рядам, причем вычисление спектров производится по 128 точкам без применения дополнительного взвешивания и с 75% перекрытием соседних участков; 5) используя алгоритм экспертной оценки и полученные спектры получают ответ о типе адаптационной реакции, степени ее напряженности и уровне реактивности организма в реальном темпе времени. Задержка между вводом сигнала с датчиков в ПЭВМ и выдачей ответа составляет 128:4=32 сердечных сокращения.

В основу алгоритма оценки типа адаптационной реакции положено знание характерных форм огибающих спектральной плотности вышеупомянутых временных процессов плюс к этому вычисление некоторых параметров, характеризующих гармоничность биоэнергетического гомеостаза. Например, частота дыхательной гармоники, исчисленная на основе анализа временного ряда по вариации ЧСС, должна быть приблизительно равна частоте дыхательной гармоники, исчисленной на основе временного ряда по вариациям амплитуд между экстремумами сигнала. Эта частота должна составлять величину приблизительно 1/4-1/7 от ЧСС. Другим параметром, позволяющим непосредственно оценить энергетический уровень человека, является сфагмографическая скорость, позволяющая непосредственно судить о тонусе сердца и стенок сосудов. Для реакции активации и повышенной активации сфагмографическая скорость должна быть не более 1/4-1/3. Для низких уровней реактивности, характерных для пожилого возраста, сфагмографическая скорость может быть более указанных величин. Основным параметром, характеризующим тип адаптационной реакции, является форма огибающей спектра мощности временного ряда, составленного по вариациям ЧСС, определенным как расстояние между соседними минимумами на плетизмограмме.

Здесь возможны два вида работы: ручной, когда врач сам анализирует обработанный электрический сигнал, и автоматический с помощью средства 6 программно-вычислительной обработки измерений, когда по заданному алгоритму на основе спектрального анализа снимаемого с пациента сигнала, и анализа результатов, полученных в предыдущие дни, автоматически выбирается доза воздействия и автоматически корректируется в процессе лечения. Следует заметить, что, исходя из неспецифичности системы адаптационных реакций, устройство 10 воздействия на человека может быть любого типа; главное здесь, чтобы человек воспринимал его воздействие и реагировал на него адекватным образом без накопления эффекта.

Рассмотрим автоматический режим работы предложенного устройства для осуществления способа. В результате анализа фотоплетизмографического сигнала мы получаем информацию о типе адаптационной реакции, уровне реактивности и сбалансированности гомеостаза, далее, при нормальной сбалансированности гомеостаза и достаточно высоком уровне реактивности, программа высчитывает коэффициенты перехода в нужную адаптационную реакцию и умножает дозу предыдущего воздействия на этот коэффициент. На следующий день эта процедура повторяется, вновь высчитываются коэффициенты перехода в нужную реакцию. При достижении требуемой реакции программа будет удерживать дозу воздействия до принятия лечащим врачом дальнейшего решения. Коэффициенты перехода из реакции в реакцию хорошо описаны, например, в книге "Адаптационные реакции и резистентность организма" Гаркави Л.Х. Квакина Е.Б. и др. Ростовский-н/Д УН-Т, 1990 г.

Для того чтобы получить следующую реакцию независимо от этажа реактивности, надо предыдущую дозу увеличить или уменьшить на коэффициент К - шаг между реакциями. У здоровых людей К= 1,2 1,25, у больных и пожилых К=1,1 1,2. Возможны случаи, когда на имеющемся уровне реактивности не удается получить требующуюся реакцию по причине недостаточной энергетики организма в этом случае необходимо "подняться вверх" на один этаж реактивности и получить требуемую реакцию здесь. Для этого необходимо увеличить предыдущую дозу воздействия в К·4 раз (примерно вдвое). Возможен противоположный, более благоприятный для пациента случай, когда энергетика организма позволяет перевести его на этажи с большей реактивности, способствующие скорейшему выздоровлению. Для этого необходимо предыдущую дозу воздействия уменьшить в К· раз.

В ручном режиме работы лечащий врач сам наблюдает за параметрами пациента и принимает решение на основе их текущего анализа, предыдущих данных и анамнеза. В случае использования в качестве воздействующего фактора магнитного поля, врач выбирает дозу (ток) на основе "методических рекомендаций по проведению активационной терапии". Стратегия и тактика воздействия и выбор иных средств в этом случае целиком зависят от системы врач-пациент и определяются с учетом состояния пациента.

Воздействие может иметь сложную информационную структуру и направлено на синхронизацию с хронобиологическими процессами в организме. Усложнение информационной структуры воздействующего фактора достигается за счет использования его модуляции, причем вид модуляции зависит от конкретного используемого сигнала. В частности, при использовании магнитного поля на голову пациента может использоваться амплитудная модуляция, частотная, пространственная или их комбинация. Основное положение состоит в том, что модулирующие функции должны быть связаны и синхронизированы по времени с ритмами естественных процессов в организме человека.

Таким образом система адаптационных реакций связана с резонансными и синхронизационными явлениями. Каждой адаптационной реакции на разных уровнях реактивности организма присущи свои частоты, которые подстраиваются к более интенсивным и длительным ритмам. Известно, что в процессе воздействия на человека любого раздражителя происходит многократное перекодирование частоты в интенсивность воздействия и наоборот. Можно предположить, что это перекодирование происходит таким образом, чтобы с информационной точки зрения количество информации в сигнале оставалось примерно постоянной величиной. Тогда можно допустить некоторую модификацию закона Вебера-Фехнера: I= b(F-f)/ln(A-a), где I некая величина, характеризующая информационное воздействие; F мгновенная частота воздействия; f средняя частота воздействия; А мгновенная амплитуда воздействия; а средняя амплитуда воздействия; b экспериментальная константа в пределах 0,8<-- b<--1,2, определяемая состоянием пациента. В этом случае, используя одновременно несколько видов модуляции воздействующего сигнала, необходимо учитывать эту формулу, т.к. с информационной точки зрения частотная модуляция более энергоемка, чем амплитудная.

Параметры магнитного поля задаются по результатам анализа фотоплетизмографического сигнала. Магнитное поле образуется в устройстве 10, например, специально сконфигурированном магнитном шлеме с несколькими парами плоских цилиндрических катушек для того, чтобы создать пространственную структуру поля. Структура поля является дополнительным фактором, дополнительным измерением, позволяющим вложить в магнитное поле необходимую информацию, воздействующую на человека. Таким образом, магнитное поле является многопараметрическим и для того, чтобы описать его взаимосвязь с параметрами управляющих команд, надо отдельно иметь в виду связь каждого параметра с информацией в фотоплетизмографическом сигнале.

В самом простейшем случае мы имеем трех- или двухфазную обмотку шлема для создания вращающегося магнитного поля. Фаза тока в обмотках синхронизирована с огибающей низкочастотной составляющей 0,02 0,014 Гц спектра мощности временного ряда, составленного по вариации ЧСС. Кроме вращающегося поля на человека действуют дополнительно импульсным магнитным полем с частотой заполнения импульса 65 75 Гц, причем момент подачи импульса синхронизирован с систолической фазой (подача импульса производится в момент определения минимума в фотоплетизмографическом сигнале). Длительность импульса фиксирована и составляет 100 м/с.

Дополнительно для усиления воздействия и ускорения синхронизации по всей шкале воздействующих частот применена амплитудная модуляция экспоненциальным сигналом I= I_нач·exp(k·t), где I ток в обмотках шлема; I_нач величина тока в начале воздействия; k коэффициент, обеспечивающий рост тока в два раза за время t, равное 14 минутам в 28 минутном сеансе воздействия. Следующие 14 минут происходит уменьшение тока до начального значения.

Для перевода человека в благоприятные адаптационные реакции используется только одна переменная начальный ток в обмотках шлема. Все остальные параметры являются фиксированными, при этих условиях доза воздействия рассчитывается путем простого умножения начального тока на переводной коэффициент. Величина тока в первом сеансе выбирается такой, чтобы человек ее чувствовал, т. е. чтобы приложенное воздействие объективно меняло информационные параметры пульсовой волны. Алгоритм выбора дозы изложен в п.2.

Синхронизация воздействующего сигнала с реальными параметрами пульсовой волны позволяет усилить воздействие и свести к минимуму фактор привыкания к воздействию, т. к. организм человека века сам варьирует параметры воздействия.

Для того чтобы определить степень воздействия магнитного поля на человека, т.е. его восприимчивость, проще всего воспользоваться наблюдением динамики всех вычисляемых параметров. После включения магнитного поля картина динамических спектров должна измениться: это может быть изменение спектра по ЧСС, может быть изменение спектра по амплитуде, может быть изменение сфагмографической скорости. Сказать точно, какой параметр при первом сеансе откликнется на воздействие, сложно в силу специфичности каждого отдельного человека. После того как человек вошел в синхронизацию с воздействующим магнитным полем (это видно из наблюдения трендов вычисляемых параметров), что бывает только после нескольких сеансов воздействия, основным параметром, характеризующим тип адаптационной реакции, является форма огибающей спектра мощности временного ряда, составленного по вариациям ЧСС.

Коэффициенты передачи или коэффициенты влияния параметров магнитного поля на вычисляемые по пульсограмме отдельные числовые характеристики практически отсутствуют из-за сложного механизма взаимодействия магнитного поля с человеческим организмом. Поэтому решение об изменении дозы воздействия в ту или иную сторону принимается на основе одновременного анализа всех вычисляемых параметров. Решение принимается в соответствии с алгоритмом, описанным выше.

Как уже говорилось ранее, выделить какой-нибудь конкретный сигнал, отвечающий за степень воздействия сложного магнитного поля на человека, практически невозможно ввиду неясности механизма воздействия. Ясно можно лишь выделить и классифицировать несколько устойчивых состояний, названных адаптационными реакциями. С точки зрения адаптационных реакций патологическое состояние человека называется стрессом. Методика выведения из стресса определяется лечащим врачом и, как правило, должна начинаться с устранения повреждений в физическом теле, с назначения соответствующей медикаментозной терапии. Все эти мероприятия должны быть направлены на повышение энергетики организма, за счет которой и возможен действительный выход из стресса, а не временная ремиссия. В этом плане контроль за состоянием человека в реальном темпе времени дает преимущество в оперативности коррекции применяемой терапии. После того как энергетика будет достаточно поднята (этому соответствуют значительные пики в низкочастотной области спектра ЧСС), можно начинать работу с адаптационными уровнями. Тактика заключается в правильной установке начальной величины тока и ежедневной корректировке этой величины по результатам утреннего анализа фотоплетизмографического сигнала по вышеизложенной методике. Корректировка воздействующего сигнала может проходить и в автоматическом режиме в соответствии с заложенным в программу алгоритмом, но в любом случае под контролем лечащего врача.

Таким образом, кратко можно описать процесс выведения из патологического состояния так: а) поднятие энергетики организма; б) "раскачивание" организма по этажам реактивности до получения устойчивого отклика на воздействие; в) п. "б" плюс корректировка дозы для вхождения в благоприятную адаптационную реакцию.

Разработанный в соответствии с изобретением макет лечебно-диагностической аппаратуры позволяет довольно просто без многочисленных анализов крови проводить активационную терапию с помощью организации обратной связи: пациент датчик обработка на ПЭВМ преобразователь пациент. Таким образом, с помощью лечебно-диагностической аппаратуры создаются потенциальные возможности, свойственные молодому (наперед заданного возраста) и здоровому организму, реализующиеся в дальнейшем любыми известными геронтологическими или другими приемами.

Основная цель активационной терапии подъем энергетики организма со всеми вытекающими отсюда последствиями: омоложением (эксперименты с крысами), лечением онкологических заболеваний, лечением ДЦП и других заболеваний, при которых страдает энергетика организма.

Другим чрезвычайно плодотворным направлением развития этой методики может стать создание малогабаритных приборов, предотвращающих появление состояния стресса у людей, находящихся у пультов управления, в кабине самолета, за рулем автомобиля и даже в быту: вмонтированный в спинку кресла такой прибор поможет организму справиться со стрессовой ситуацией и предотвратить более серьезную болезнь.

Формула изобретения

Способ коррекции функционального состояния человека, включающий воздействие переменным магнитным полем, отличающийся тем, что обследуемого изолируют от факторов внешней среды, максимально снижая его мыслительную и эмоциональную деятельность, регистрируют пульсограмму, плетизмограмму и оксигемограмму, измеряют расстояние между соединениями точками экстремумов каждой из кривых, амплитуды сигналов в этих точках, частоту дыхания, вычисляют отношение длительности нисходящей части кривой пульсограммы медлительности его восходящей части, осуществляют построение спектров мощности временных рядов для каждого из исследованных показателей в динамике с 75%-ным перекрытием соседних участков, выделяют низкочастотные составляющие сигнала, осуществляют воздействие вращающегося магнитным полем, синхронизированным с огибающей низкочастотной составляющей 0,02 0,14 Гц спектра мощности временного ряда для каждого параметра и импульсным магнитным полем с частотой заполнения импульса 65 75 Гц, длительностью 100 мс, при этом момент подачи импульса синхронизируют с систолой.

РИСУНКИ

Рисунок 1