Изучение биологической обратной связи (БОС) уходит корнями в учение И. П. Павлова об условных рефлексах и регулирующей роли коры. Это научное направление возникло в самом начале 20-го века в Институте экспериментальной медицины (Санкт-Петербург).
Развивая эти идеи, П. К. Анохин показал, что принципу обратной связи принадлежит решающая роль в регулировании как высших приспособительных реакций человека, так и его внутренней среды.
Норберт Винер определил «обратную связь» как способ регулирования на основе непрерывного поступления новой информации о функционировании системы (цит. по S. Diamond, 1983).
В 50-е годы учениками Павлова, как в России, так и в Америке, было разработано новое направление в физиологии — учение об инструментальных условных рефлексах.
В основе современного метода биологической обратной связи (БОС, в английском варианте – biofeedback) лежит следующий ряд научных открытий
а) работы N. Miller по выработке у животных висцеральных условных рефлексов (УР) оперантного типа;
б) данные M.B. Sterman о повышении порогов судорожной готовности после условнорефлекторного усиления сенсомоторного ритма в центральной извилине коры головного мозга как животных, так и человека;
в) открытие J. Kamiya способности испытуемых произвольно изменять параметры своей электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при наличии обратной связи об их текущих значениях. 70-е годы в истории развития БОС-технологий отмечены были небывалым общественным интересом к так называемому альфа-обучению и альфа-состояниям, обусловленным усиленным альфа-ритмом в ЭЭГ человека.
Составляющие развития БОС-технологий
В числе предпосылок бурного развития БОС-технологий специалисты рассматривают следующие факторы.
Во-первых, это появление новых компьютерных технологий, позволяющих регистрировать, обрабатывать и математически анализировать физиологический сигнал в околореальном времени.
Во-вторых, это осторожность и все более усиливающийся скептицизм в отношении применения фармакологических препаратов (лекарств) не только среди пациентов, но и медицинских работников. (Один из примеров такого возрастающего скептицизма связан со значительным снижением эффективности традиционных антибиотиков, обусловленным необоснованно частым и бесконтрольным их применением). В тех же случаях, когда симптомы не поддаются фармакологическому контролю или побочные действия применяемых лекарств неприемлемы по жизненным показаниям, тогда такие неинвазивные, немедикаментозные и надежные методы, какими являются БОС-процедуры, становятся просто незаменимыми.
В-третьих, это высокие цены на продукцию фармацевтических фирм, созданных с применением новейших технологий, с одной стороны, и относительно невысокая эффективность применения этих лекарств при лечении рака, дегенеративных расстройств, аллергий и большой группы заболеваний, связанных с хроническим стрессом. В отличие от преимущественно симптоматического характера фармакотерапии в рамках традиционной медицины, главной целью БОС-терапии является восстановление нормальной деятельности регуляторных систем организма, что приводит к устранению патологических симптомов и улучшению качества жизни.
Уже первым исследователям БОС-обучения стало ясно, что оперантный УР-контроль биоэлектрической активности головного мозга и вегетативной нервной системы (ВНС) может иметь важное клиническое применение. И метод БОС занимает особое место в современной психотерапии, фактически став технологией, и заняв прочное место в списке достижений современной медицины.
Будучи формой прикладной психофизиологии, БОС-исследования организационно оформлены в виде Международного Общества Обратной связи и Прикладной Психофизиологии. По данной тематике выпускается 2 специализированных научных журнала, в США создан национальный Институт БОС-сертификации и лицензирования. О растущем доверии к БОС-технологиям в ортодоксально-медицинской среде говорит тот факт, что в настоящее время в США около 80% расходов на проведение БОС-терапии берут на себя страховые компании.
Согласно определению Американской ассоциации прикладной психофизиологии и биологической обратной связи (AAPB), «БОС является нефармакологическим методом лечения с использованием специальной аппаратуры для регистрации, усиления и «обратного возврата» пациенту физиологической информации. Основной задачей метода является обучение саморегуляции, обратная связь облегчает процесс обучения физиологическому контролю так же, как процесс обучения любому искусству. Оборудование делает доступной для пациента информацию, в обычных условиях им не воспринимаемую». Основные атрибуты терапии – врач (тренер), пациент, оборудование.
БОС — не только метод, но и концептуальный подход к регуляции функций и состояний организма человека. БОС — это дополнительная петля Обратной Связи (ОС) между телом и мозгом, дополняющая основную петлю, которая существует у всех людей, но в некоторых условиях оказывается недостаточной.
Методы биологической обратной связи (от греч. biо жизнь + logos учение) — это процедуры, которые позволяют с минимальной временной задержкой информировать человека о состоянии его телесных функций, за счет чего возникает возможность их сознательной регуляции.
Операциональное определени
www.ronl.ru
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ТЕРАПИИ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ»
МИНСК, 2008
В настоящее время для управления функциями живого организма стали широко применять термин «биологическая обратная связь» (БОС). Понятие БОС используется для обозначения управления внутренними органами: активностью мышц, висцеральными и вегетативными функциями и другими проявлениями жизнедеятельности организма. Принцип обратной связи, как основы организации физиологических функции, разработан в виде развернутой теории функциональных систем, развитие которой позволяет дифференцировать различные обратные связи, участвующие в организации физиологических функций и по-новому подойти к созданию приборов на основе принципа обратной связи.
Для реализации методов и приложений БОС создаются два типа систем:
1. Автономные специализированные приборы, как правило, со слабой обратной связью (ОС).
Стационарные исследовательские приборы и терапевтические системы, снабженные средствами ввода физиологический сигналов, которые характеризуются сильной ОС.
Стационарная система БОС, как правило, представляет собой систему реального времени, настроенную одну из нескольких методик. Исходя из теории функциональных систем, принципы использования БОС для управления функциями организма должны учитывать следующие положения:
1. БОС должна быть ориентирована на полезный приспособительный результат и его прогнозировании в организме согласно теории функциональных систем.
При построении БОС необходимо учесть параметризацию результата в функциональной системе. Задаваемый с помощью БОС полезный результат в организме должен быть параметризован, т.е. должны быть сформированы сигналы для оценки полезного результата.
Необходимо учитывать несколько обратных связей, представленных в функциональной системе, различающихся временными и энергетических характеристиками в зависимости от уровня и параметров ОС.
Построение математической модели, учитывающей параметры входящих в БОС функциональных систем. Проверка соответствия модели исследуемому поведению.
Указанные принципы используются для построения медицинских электронных приборов с БОС. Принцип большинства приборов заключается в том, что некоторый физиологический параметр, недоступный для прямого сознательного восприятия, может быть измерен и преобразован в световой, звуковой и т.п. сигнал, воспринимая который, человек может сознательно управлять этим параметром. Другой разновидностью являются те приборы, в которых выбирается регулируемый физиологический параметр вне зависимости от того, какую роль он играет в естественной регуляции функций организма. Подобные приборы могут быть использованы для управления артериальным давлением — температурой конечностей, кожно-гальванической реакцией, уровнем кожного давления и т.д.
Идея использования биологической обратной связи в диагностических и терапевтических медицинских приборах имеет большую перспективу создания с ее использованием новых медико-технических технологий в диагностике, терапии и реабилитации нарушений в работе различных систем человеческого организма:
Сердечно-сосудистая система-регистрация частоты сердечных сокращений.
Нервная система — регистрация электрической активности мозга.
Дыхательная система — регистрация показателей функции дыхания.
Мышечная система — регистрация электрической активности мышц.
Биомеханическая система в динамике — регистрация скорости, ритма перемещения субъекта и т.д.
Комплексные системы — одновременная регистрация нескольких физиологических параметров.
В последнее время появляются новые области практического применения БОС. Разработаны приборы для управления функциями желудочно-кишечного тракта при различных заболеваниях, управлению неконтролируемой сознательно мышечной активностью (например, при параличах и различных нарушениях опорно-двигательного аппарата), для контроля за деятельностью сердечно-сосудистой системы (слежение за пульсом, измерение частоты сердцебиений), для регулировки дыхательной системы. В этих приборах регулируемый параметр непосредственно связан с полезным для организма результатом. Вхождение регулируемого с помощью БОС параметра в определенную функциональную систему организма, его непосредственная связь с жизненно-важными функциями организма, с полезным для организма результатом является важнейшим принципом успешности применения БОС и построения на ее основе новых приборов.
Рассмотрим приборы, в которых воплощены принципы обратной связи.
Многоканальное устройство биоэлектрического управления движениями человека предназначено для возбуждения каждой нервно-мышечной группы пациента пропорционально возбуждению соответствующей группы донора синусоидальными стимулирующими сигналами. На рис.1 приведена структурная схема этого устройства.
Устройство содержит цепь стимуляции, состоящею из электродов донора и стимулирующих электродов, усилителя биопотенциалов 1, интегратора 1, модулятора, один из входов которого соединен с генератором стимулирующего сигнала, а выход — с усилителем мощности, цепь обратной связи, состоящею из последовательно соединенных усилителя биопотенциалов 2 и интегратора 2.
Рисунок 1 – Структурная схема многоканального устройства биоэлектрического управления движениями человека.Выход цепи обратной связи соединен с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора цепи стимуляции, выход блока сравнения соединен с другим входом модулятора, а стимулирующие электроды соединены с выходом усилителя мощности через фильтр ВЧ и со входом обратной связи через фильтр НЧ.
Устройство работает следующим образом. Программный сигнал в виде электромиограммы, снятой с помощью электродов с нервно-мышечных групп донора через усилитель биопотенциалов 1, подается на интегратор 1, выполняющий усреднение электромиограммы нервно-мышечных групп донора во времени. Далее программный сигнал через блок сравнения поступает на один из входов модулятора. На второй его вход поступает стимулирующий сигнал, например, в виде синусоиды 5кГц от генератора стимулирующих сигналов. Назначение модулятора заключается в преобразовании стимулирующего сигнала так, что на его выходе появляется управляющий сигнал, по форме совпадающий со стимулирующим сигналом (синусоида 5кГц), но оп амплитуде пропорциональной величине среднего значения электромиограммы нервно-мышечных групп донора.
После модулятора через усилитель мощности и фильтр управляющий сигнал поступает стимулирующие электроды, наложенные соответствующие нервно-мышечные группы пациента. Назначение фильтра ВЧ (частота среза 3кГц) состоит в том, чтобы собственные шумы усилителя мощности не попадали в состав электромиограммы пациента. Вызванная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента снята при помощи стимулирующий электродов, которые в данном случае выполняют функцию и отводящих электродов, через фильтр НЧ (частота среза 1кГц) и усилитель биопотенциалов 2 поступают на интегратор 2, выполняющий усреднение вызванной электромиограммы пациента во времени. От интегратора 2 цепи обратной связи усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента поступает на один из входов блока сравнения, на второй вход которого поступает усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп донора (от интегратора 1). В блоке сравнения производится сравнение средних значений электромиограмма нервно-мышечных групп донора с вызванной электромиограммой соответствующих нервно-мышечных групп пациента, и сигнал рассогласования используется для коррекции одного или нескольких параметров управляющего сигнала. Таким образом, параметры управляющего сигнала автоматически изменяются так, чтобы в каждый момент времени возбуждение нервно-мышечных групп пациента было пропорционально возбуждению соответствующих нервно-мышечных групп донора.
В основе прибора 'Теплотрон" лежит предположение, что действие на человека пульсирующего потока теплого воздуха, направляемого на его кожу, будет сопровождаться положительной эмоцией, если параметры этого воздействия соответствуют ожидаемому положительному эффекту, созданному с помощью обратной связи от результата воздействие. Схема воздействия на человека приведена на рис.2.
Теплый воздух
Рисунок 2 – Схема тепловоздушного воздействия на человека
с помощью прибора «Теплотрон».На спину испытуемого направляют пульсирующий поток тезиюго воздуха Частоту пульсации, а также температуру потока может регулировать как экспериментатор, так и испытуемый.
Процедуру тепловоздушного воздействия разделяют на два периода. Первый период основан на использовании БОС по положительному эмоциональному результату. Перед началом воздействия испытуемому дается следующая инструкция: «Тепловоздушное воздействие предназначено для релаксации — снятия избыточного нервно-эмоционального напряжения. Релаксация достигается в том случае, если это воздействие вызовет у Вас приятное ощущение тепла и комфорта Ваша задача в первом сеансе добиться приятного ощущения, подбирая температуру и ритм воздействия».
Первый сеанс заканчивался после того, как испытуемый сообщал о достижении приятного чувства комфорта Обычно испытуемому требовалось от 5 до 10 мин, чтобы, оценивая свои ощущения и пробуя несколько раз разные режимы воздействия, подобрать наиболее приятный. Таким образом, в первом сеансе у испытуемого формировался акцептор результатов действия, настроенный на получение положительной эмоции от тепловоздушного воздействия. При этом выбор параметров воздействия — температуры, интенсивности, ритма — оказался различным для каждого испытуемого.
Во втором сеансе экспериментатор сразу устанавливал выбранные испытуемым в первом сеансе параметры воздействия. Проверяли наличие у испытуемого приятной эмоции. До сеанса и после него измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление, частоту дыхания, а также регистрировали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с открытыми и закрытыми глазами во фронтальных и затылочных монополярных отведениях.
Прибор «Теплотрон», в котором применяется обратная связь по параметрам будущего результата, связанным с положительным эмоциональным настроем испытуемого, показал существенно более высокую эффективность в достижении релаксации и снятии нервно-эмоционального напряжения, чем эффективность других известных методов релаксации.
Электронное устройство гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам предназначено для обучения упражнениям и восстановления физической активности конечностей пациента путем ритмичных движений. Оно содержит один или несколько датчиков, прикрепленных к ступням или рукам пациента Датчики вырабатывают импульсные сигналы; когда тренируемые конечности прекращают движение в — заданном направлении. Для генерации музыкальных звуков, создающих ритм, используется электронный синтезатор звуков, содержащий блок управления ритмом. Импульсные сигналы, выработанные датчиками, подаются на блок управления ритмом для синхронизации музыкальных звуков с задаваемым ритмом выполняемых упражнений. Контроль за выполнением движений в заданном ритме осуществляется пациентом, который одевает наушники, воспроизводящие звук, подключенные к электронному синтезатору Структурная схема такого устройства показана на рисунке 3.Рисунок 3 – Структурная схема электронного устройства гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам .
Методика исследования качественных и количественных характеристик усвоения воспроизведения темпа ритмического раздражителя, реализованная в приборе «Ритмотест» содержит возможность индикации количественной оценки каждого двигательного акта испытуемого в виде отклонения (пропорционального величине отставания или опережения) момента его действия от момента появления ритмического раздражителя. При формировании программы и акцептора действия используется не только информация о рассогласовании, получаемая при восприятии трудноразличимых интервалов между появлением раздражителя и действием испытуемого, но и дополнительная информация по каналу ОС, содержание которой прямо указывает испытуемому на необходимость корректировки его поведения: увеличение или уменьшение темпа его действий. В данном случае идея ОС позволяет поставить под контроль влияние восприятия рассогласования на поведение испытуемого. Различия в выполнении этого теста с ОС и без нее дает возможность получения принципиально новой информации об адаптивных возможностях пациента использовать получаемую им дополнительную информацию дня коррекции своего поведения на последующем кванте поведения. Возможность использования методики усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей для тренировки и развития двигательных навыков (например, у детей и лиц с нарушениями ВИД) с подключением канала ОС повышает эффективность использования этой методики за счет дополнительных возможностей коррекции темпа действий в соответствии с наблюдаемой величиной рассогласования. Другим примером использования ОС в приборе «Ритмотест» является режим воспроизведения запомненного темпа ранее предъявляемых сигналов. Если в этом режиме испытуемый воспроизводит темп, отличающийся от эталонного, но сигнал ОС соответствует «идеальному» воспроизведению с нулевым отклонением, то на фоне ритмических световых (звуковых) сигналов отмечается улучшение настроения и состояния испытуемых, что говорит о возможности использования такого типа процедур для восстановления функционального состояния при утомлении и т.п.
Таким образом, идея ОС на экспериментальной модели усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей позволила получить новое качество — применение этой методики для диагностики и тренировки адаптивных возможностей.
Наиболее проработанной областью применения БОС является стимуляция нервно-мышечных групп мышц, а также восстановление нормальной работоспособности сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, нервной системы Метод электростимуляции является одним из эффективных методов восстановительной терапии. Он применяется при лечении наряду с другими методами терапии: массаж, лечебная гимнастика, медикаментозная терапия. В связи с этим наиболее целесообразным является разработка приборов электростимуляции различных групп мышц с биологической обратной связью.
Электростимуляторы с ОС. Под БОС понимается представление пациенту в наглядном виде состояния и динамики изменений каких-либо его физиологических параметров с целью их регулирования путем волевых усилий.
Биоуправление – это системы, в которых терапевтическое воздействие вырабатывается на основе параметров о физиологическом состоянии пациента, которые поступают по контуру ОС в реальном масштабе времени.
При биотехнической ОС считываются электрические характеристики биотканей и органов.
Система электростимуляции с биотехнической ОС. Процесс согласования параметров стимула с параметрами биообъекта очень важен при электростимуляции.
Рисунок 4 – Структурная схема устройства гимнастических упражнений с БОС по биофакторам.
1. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. – 376с.
2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны — М.: Энергоатомиздат, 2003.384с.
3. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.: [Учебн. пособие] — Мн.: Медицина, 2001. — 344с.
www.ronl.ru
Изучение биологической обратной связи (БОС) уходит корнями в учение И. П. Павлова об условных рефлексах и регулирующей роли коры. Это научное направление возникло в самом начале 20-го века в Институте экспериментальной медицины (Санкт-Петербург).
Развивая эти идеи, П. К. Анохин показал, что принципу обратной связи принадлежит решающая роль в регулировании как высших приспособительных реакций человека, так и его внутренней среды.
Норберт Винер определил «обратную связь» как способ регулирования на основе непрерывного поступления новой информации о функционировании системы (цит. по S. Diamond, 1983).
В 50-е годы учениками Павлова, как в России, так и в Америке, было разработано новое направление в физиологии — учение об инструментальных условных рефлексах.
В основе современного метода биологической обратной связи (БОС, в английском варианте – biofeedback) лежит следующий ряд научных открытий
а) работы N. Miller по выработке у животных висцеральных условных рефлексов (УР) оперантного типа;
б) данные M.B. Sterman о повышении порогов судорожной готовности после условнорефлекторного усиления сенсомоторного ритма в центральной извилине коры головного мозга как животных, так и человека;
в) открытие J. Kamiya способности испытуемых произвольно изменять параметры своей электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при наличии обратной связи об их текущих значениях. 70-е годы в истории развития БОС-технологий отмечены были небывалым общественным интересом к так называемому альфа-обучению и альфа-состояниям, обусловленным усиленным альфа-ритмом в ЭЭГ человека.
Составляющие развития БОС-технологий
В числе предпосылок бурного развития БОС-технологий специалисты рассматривают следующие факторы.
Во-первых, это появление новых компьютерных технологий, позволяющих регистрировать, обрабатывать и математически анализировать физиологический сигнал в околореальном времени.
Во-вторых, это осторожность и все более усиливающийся скептицизм в отношении применения фармакологических препаратов (лекарств) не только среди пациентов, но и медицинских работников. (Один из примеров такого возрастающего скептицизма связан со значительным снижением эффективности традиционных антибиотиков, обусловленным необоснованно частым и бесконтрольным их применением). В тех же случаях, когда симптомы не поддаются фармакологическому контролю или побочные действия применяемых лекарств неприемлемы по жизненным показаниям, тогда такие неинвазивные, немедикаментозные и надежные методы, какими являются БОС-процедуры, становятся просто незаменимыми.
В-третьих, это высокие цены на продукцию фармацевтических фирм, созданных с применением новейших технологий, с одной стороны, и относительно невысокая эффективность применения этих лекарств при лечении рака, дегенеративных расстройств, аллергий и большой группы заболеваний, связанных с хроническим стрессом. В отличие от преимущественно симптоматического характера фармакотерапии в рамках традиционной медицины, главной целью БОС-терапии является восстановление нормальной деятельности регуляторных систем организма, что приводит к устранению патологических симптомов и улучшению качества жизни.
Уже первым исследователям БОС-обучения стало ясно, что оперантный УР-контроль биоэлектрической активности головного мозга и вегетативной нервной системы (ВНС) может иметь важное клиническое применение. И метод БОС занимает особое место в современной психотерапии, фактически став технологией, и заняв прочное место в списке достижений современной медицины.
Будучи формой прикладной психофизиологии, БОС-исследования организационно оформлены в виде Международного Общества Обратной связи и Прикладной Психофизиологии. По данной тематике выпускается 2 специализированных научных журнала, в США создан национальный Институт БОС-сертификации и лицензирования. О растущем доверии к БОС-технологиям в ортодоксально-медицинской среде говорит тот факт, что в настоящее время в США около 80% расходов на проведение БОС-терапии берут на себя страховые компании.
Согласно определению Американской ассоциации прикладной психофизиологии и биологической обратной связи (AAPB), «БОС является нефармакологическим методом лечения с использованием специальной аппаратуры для регистрации, усиления и «обратного возврата» пациенту физиологической информации. Основной задачей метода является обучение саморегуляции, обратная связь облегчает процесс обучения физиологическому контролю так же, как процесс обучения любому искусству. Оборудование делает доступной для пациента информацию, в обычных условиях им не воспринимаемую». Основные атрибуты терапии – врач (тренер), пациент, оборудование.
БОС — не только метод, но и концептуальный подход к регуляции функций и состояний организма человека. БОС — это дополнительная петля Обратной Связи (ОС) между телом и мозгом, дополняющая основную петлю, которая существует у всех людей, но в некоторых условиях оказывается недостаточной.
Методы биологической обратной связи (от греч. biо жизнь + logos учение) — это процедуры, которые позволяют с минимальной временной задержкой информировать человека о состоянии его телесных функций, за счет чего возникает возможность их сознательной регуляции.
Операциональное определени
www.ronl.ru
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ТЕРАПИИ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ»
МИНСК, 2008
В настоящее время для управления функциями живого организма стали широко применять термин «биологическая обратная связь» (БОС). Понятие БОС используется для обозначения управления внутренними органами: активностью мышц, висцеральными и вегетативными функциями и другими проявлениями жизнедеятельности организма. Принцип обратной связи, как основы организации физиологических функции, разработан в виде развернутой теории функциональных систем, развитие которой позволяет дифференцировать различные обратные связи, участвующие в организации физиологических функций и по-новому подойти к созданию приборов на основе принципа обратной связи.
Для реализации методов и приложений БОС создаются два типа систем:
1. Автономные специализированные приборы, как правило, со слабой обратной связью (ОС).
Стационарные исследовательские приборы и терапевтические системы, снабженные средствами ввода физиологический сигналов, которые характеризуются сильной ОС.
Стационарная система БОС, как правило, представляет собой систему реального времени, настроенную одну из нескольких методик. Исходя из теории функциональных систем, принципы использования БОС для управления функциями организма должны учитывать следующие положения:
1. БОС должна быть ориентирована на полезный приспособительный результат и его прогнозировании в организме согласно теории функциональных систем.
При построении БОС необходимо учесть параметризацию результата в функциональной системе. Задаваемый с помощью БОС полезный результат в организме должен быть параметризован, т.е. должны быть сформированы сигналы для оценки полезного результата.
Необходимо учитывать несколько обратных связей, представленных в функциональной системе, различающихся временными и энергетических характеристиками в зависимости от уровня и параметров ОС.
Построение математической модели, учитывающей параметры входящих в БОС функциональных систем. Проверка соответствия модели исследуемому поведению.
Указанные принципы используются для построения медицинских электронных приборов с БОС. Принцип большинства приборов заключается в том, что некоторый физиологический параметр, недоступный для прямого сознательного восприятия, может быть измерен и преобразован в световой, звуковой и т.п. сигнал, воспринимая который, человек может сознательно управлять этим параметром. Другой разновидностью являются те приборы, в которых выбирается регулируемый физиологический параметр вне зависимости от того, какую роль он играет в естественной регуляции функций организма. Подобные приборы могут быть использованы для управления артериальным давлением — температурой конечностей, кожно-гальванической реакцией, уровнем кожного давления и т.д.
Идея использования биологической обратной связи в диагностических и терапевтических медицинских приборах имеет большую перспективу создания с ее использованием новых медико-технических технологий в диагностике, терапии и реабилитации нарушений в работе различных систем человеческого организма:
Сердечно-сосудистая система-регистрация частоты сердечных сокращений.
Нервная система — регистрация электрической активности мозга.
Дыхательная система — регистрация показателей функции дыхания.
Мышечная система — регистрация электрической активности мышц.
Биомеханическая система в динамике — регистрация скорости, ритма перемещения субъекта и т.д.
Комплексные системы — одновременная регистрация нескольких физиологических параметров.
В последнее время появляются новые области практического применения БОС. Разработаны приборы для управления функциями желудочно-кишечного тракта при различных заболеваниях, управлению неконтролируемой сознательно мышечной активностью (например, при параличах и различных нарушениях опорно-двигательного аппарата), для контроля за деятельностью сердечно-сосудистой системы (слежение за пульсом, измерение частоты сердцебиений), для регулировки дыхательной системы. В этих приборах регулируемый параметр непосредственно связан с полезным для организма результатом. Вхождение регулируемого с помощью БОС параметра в определенную функциональную систему организма, его непосредственная связь с жизненно-важными функциями организма, с полезным для организма результатом является важнейшим принципом успешности применения БОС и построения на ее основе новых приборов.
Рассмотрим приборы, в которых воплощены принципы обратной связи.
Многоканальное устройство биоэлектрического управления движениями человека предназначено для возбуждения каждой нервно-мышечной группы пациента пропорционально возбуждению соответствующей группы донора синусоидальными стимулирующими сигналами. На рис.1 приведена структурная схема этого устройства.
Устройство содержит цепь стимуляции, состоящею из электродов донора и стимулирующих электродов, усилителя биопотенциалов 1, интегратора 1, модулятора, один из входов которого соединен с генератором стимулирующего сигнала, а выход — с усилителем мощности, цепь обратной связи, состоящею из последовательно соединенных усилителя биопотенциалов 2 и интегратора 2.
Рисунок 1 – Структурная схема многоканального устройства биоэлектрического управления движениями человека.Выход цепи обратной связи соединен с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора цепи стимуляции, выход блока сравнения соединен с другим входом модулятора, а стимулирующие электроды соединены с выходом усилителя мощности через фильтр ВЧ и со входом обратной связи через фильтр НЧ.
Устройство работает следующим образом. Программный сигнал в виде электромиограммы, снятой с помощью электродов с нервно-мышечных групп донора через усилитель биопотенциалов 1, подается на интегратор 1, выполняющий усреднение электромиограммы нервно-мышечных групп донора во времени. Далее программный сигнал через блок сравнения поступает на один из входов модулятора. На второй его вход поступает стимулирующий сигнал, например, в виде синусоиды 5кГц от генератора стимулирующих сигналов. Назначение модулятора заключается в преобразовании стимулирующего сигнала так, что на его выходе появляется управляющий сигнал, по форме совпадающий со стимулирующим сигналом (синусоида 5кГц), но оп амплитуде пропорциональной величине среднего значения электромиограммы нервно-мышечных групп донора.
После модулятора через усилитель мощности и фильтр управляющий сигнал поступает стимулирующие электроды, наложенные соответствующие нервно-мышечные группы пациента. Назначение фильтра ВЧ (частота среза 3кГц) состоит в том, чтобы собственные шумы усилителя мощности не попадали в состав электромиограммы пациента. Вызванная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента снята при помощи стимулирующий электродов, которые в данном случае выполняют функцию и отводящих электродов, через фильтр НЧ (частота среза 1кГц) и усилитель биопотенциалов 2 поступают на интегратор 2, выполняющий усреднение вызванной электромиограммы пациента во времени. От интегратора 2 цепи обратной связи усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента поступает на один из входов блока сравнения, на второй вход которого поступает усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп донора (от интегратора 1). В блоке сравнения производится сравнение средних значений электромиограмма нервно-мышечных групп донора с вызванной электромиограммой соответствующих нервно-мышечных групп пациента, и сигнал рассогласования используется для коррекции одного или нескольких параметров управляющего сигнала. Таким образом, параметры управляющего сигнала автоматически изменяются так, чтобы в каждый момент времени возбуждение нервно-мышечных групп пациента было пропорционально возбуждению соответствующих нервно-мышечных групп донора.
В основе прибора 'Теплотрон" лежит предположение, что действие на человека пульсирующего потока теплого воздуха, направляемого на его кожу, будет сопровождаться положительной эмоцией, если параметры этого воздействия соответствуют ожидаемому положительному эффекту, созданному с помощью обратной связи от результата воздействие. Схема воздействия на человека приведена на рис.2.
Теплый воздух
Рисунок 2 – Схема тепловоздушного воздействия на человека
с помощью прибора «Теплотрон».На спину испытуемого направляют пульсирующий поток тезиюго воздуха Частоту пульсации, а также температуру потока может регулировать как экспериментатор, так и испытуемый.
Процедуру тепловоздушного воздействия разделяют на два периода. Первый период основан на использовании БОС по положительному эмоциональному результату. Перед началом воздействия испытуемому дается следующая инструкция: «Тепловоздушное воздействие предназначено для релаксации — снятия избыточного нервно-эмоционального напряжения. Релаксация достигается в том случае, если это воздействие вызовет у Вас приятное ощущение тепла и комфорта Ваша задача в первом сеансе добиться приятного ощущения, подбирая температуру и ритм воздействия».
Первый сеанс заканчивался после того, как испытуемый сообщал о достижении приятного чувства комфорта Обычно испытуемому требовалось от 5 до 10 мин, чтобы, оценивая свои ощущения и пробуя несколько раз разные режимы воздействия, подобрать наиболее приятный. Таким образом, в первом сеансе у испытуемого формировался акцептор результатов действия, настроенный на получение положительной эмоции от тепловоздушного воздействия. При этом выбор параметров воздействия — температуры, интенсивности, ритма — оказался различным для каждого испытуемого.
Во втором сеансе экспериментатор сразу устанавливал выбранные испытуемым в первом сеансе параметры воздействия. Проверяли наличие у испытуемого приятной эмоции. До сеанса и после него измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление, частоту дыхания, а также регистрировали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с открытыми и закрытыми глазами во фронтальных и затылочных монополярных отведениях.
Прибор «Теплотрон», в котором применяется обратная связь по параметрам будущего результата, связанным с положительным эмоциональным настроем испытуемого, показал существенно более высокую эффективность в достижении релаксации и снятии нервно-эмоционального напряжения, чем эффективность других известных методов релаксации.
Электронное устройство гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам предназначено для обучения упражнениям и восстановления физической активности конечностей пациента путем ритмичных движений. Оно содержит один или несколько датчиков, прикрепленных к ступням или рукам пациента Датчики вырабатывают импульсные сигналы; когда тренируемые конечности прекращают движение в — заданном направлении. Для генерации музыкальных звуков, создающих ритм, используется электронный синтезатор звуков, содержащий блок управления ритмом. Импульсные сигналы, выработанные датчиками, подаются на блок управления ритмом для синхронизации музыкальных звуков с задаваемым ритмом выполняемых упражнений. Контроль за выполнением движений в заданном ритме осуществляется пациентом, который одевает наушники, воспроизводящие звук, подключенные к электронному синтезатору Структурная схема такого устройства показана на рисунке 3.Рисунок 3 – Структурная схема электронного устройства гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам .
Методика исследования качественных и количественных характеристик усвоения воспроизведения темпа ритмического раздражителя, реализованная в приборе «Ритмотест» содержит возможность индикации количественной оценки каждого двигательного акта испытуемого в виде отклонения (пропорционального величине отставания или опережения) момента его действия от момента появления ритмического раздражителя. При формировании программы и акцептора действия используется не только информация о рассогласовании, получаемая при восприятии трудноразличимых интервалов между появлением раздражителя и действием испытуемого, но и дополнительная информация по каналу ОС, содержание которой прямо указывает испытуемому на необходимость корректировки его поведения: увеличение или уменьшение темпа его действий. В данном случае идея ОС позволяет поставить под контроль влияние восприятия рассогласования на поведение испытуемого. Различия в выполнении этого теста с ОС и без нее дает возможность получения принципиально новой информации об адаптивных возможностях пациента использовать получаемую им дополнительную информацию дня коррекции своего поведения на последующем кванте поведения. Возможность использования методики усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей для тренировки и развития двигательных навыков (например, у детей и лиц с нарушениями ВИД) с подключением канала ОС повышает эффективность использования этой методики за счет дополнительных возможностей коррекции темпа действий в соответствии с наблюдаемой величиной рассогласования. Другим примером использования ОС в приборе «Ритмотест» является режим воспроизведения запомненного темпа ранее предъявляемых сигналов. Если в этом режиме испытуемый воспроизводит темп, отличающийся от эталонного, но сигнал ОС соответствует «идеальному» воспроизведению с нулевым отклонением, то на фоне ритмических световых (звуковых) сигналов отмечается улучшение настроения и состояния испытуемых, что говорит о возможности использования такого типа процедур для восстановления функционального состояния при утомлении и т.п.
Таким образом, идея ОС на экспериментальной модели усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей позволила получить новое качество — применение этой методики для диагностики и тренировки адаптивных возможностей.
Наиболее проработанной областью применения БОС является стимуляция нервно-мышечных групп мышц, а также восстановление нормальной работоспособности сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, нервной системы Метод электростимуляции является одним из эффективных методов восстановительной терапии. Он применяется при лечении наряду с другими методами терапии: массаж, лечебная гимнастика, медикаментозная терапия. В связи с этим наиболее целесообразным является разработка приборов электростимуляции различных групп мышц с биологической обратной связью.
Электростимуляторы с ОС. Под БОС понимается представление пациенту в наглядном виде состояния и динамики изменений каких-либо его физиологических параметров с целью их регулирования путем волевых усилий.
Биоуправление – это системы, в которых терапевтическое воздействие вырабатывается на основе параметров о физиологическом состоянии пациента, которые поступают по контуру ОС в реальном масштабе времени.
При биотехнической ОС считываются электрические характеристики биотканей и органов.
Система электростимуляции с биотехнической ОС. Процесс согласования параметров стимула с параметрами биообъекта очень важен при электростимуляции.
Рисунок 4 – Структурная схема устройства гимнастических упражнений с БОС по биофакторам.
1. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. – 376с.
2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны — М.: Энергоатомиздат, 2003.384с.
3. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.: [Учебн. пособие] — Мн.: Медицина, 2001. — 344с.
www.ronl.ru
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ТЕРАПИИ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ»
МИНСК, 2008
В настоящее время для управления функциями живого организма стали широко применять термин «биологическая обратная связь» (БОС). Понятие БОС используется для обозначения управления внутренними органами: активностью мышц, висцеральными и вегетативными функциями и другими проявлениями жизнедеятельности организма. Принцип обратной связи, как основы организации физиологических функции, разработан в виде развернутой теории функциональных систем, развитие которой позволяет дифференцировать различные обратные связи, участвующие в организации физиологических функций и по-новому подойти к созданию приборов на основе принципа обратной связи.
Для реализации методов и приложений БОС создаются два типа систем:
1. Автономные специализированные приборы, как правило, со слабой обратной связью (ОС).
Стационарные исследовательские приборы и терапевтические системы, снабженные средствами ввода физиологический сигналов, которые характеризуются сильной ОС.
Стационарная система БОС, как правило, представляет собой систему реального времени, настроенную одну из нескольких методик. Исходя из теории функциональных систем, принципы использования БОС для управления функциями организма должны учитывать следующие положения:
1. БОС должна быть ориентирована на полезный приспособительный результат и его прогнозировании в организме согласно теории функциональных систем.
При построении БОС необходимо учесть параметризацию результата в функциональной системе. Задаваемый с помощью БОС полезный результат в организме должен быть параметризован, т.е. должны быть сформированы сигналы для оценки полезного результата.
Необходимо учитывать несколько обратных связей, представленных в функциональной системе, различающихся временными и энергетических характеристиками в зависимости от уровня и параметров ОС.
Построение математической модели, учитывающей параметры входящих в БОС функциональных систем. Проверка соответствия модели исследуемому поведению.
Указанные принципы используются для построения медицинских электронных приборов с БОС. Принцип большинства приборов заключается в том, что некоторый физиологический параметр, недоступный для прямого сознательного восприятия, может быть измерен и преобразован в световой, звуковой и т.п. сигнал, воспринимая который, человек может сознательно управлять этим параметром. Другой разновидностью являются те приборы, в которых выбирается регулируемый физиологический параметр вне зависимости от того, какую роль он играет в естественной регуляции функций организма. Подобные приборы могут быть использованы для управления артериальным давлением — температурой конечностей, кожно-гальванической реакцией, уровнем кожного давления и т.д.
Идея использования биологической обратной связи в диагностических и терапевтических медицинских приборах имеет большую перспективу создания с ее использованием новых медико-технических технологий в диагностике, терапии и реабилитации нарушений в работе различных систем человеческого организма:
Сердечно-сосудистая система-регистрация частоты сердечных сокращений.
Нервная система — регистрация электрической активности мозга.
Дыхательная система — регистрация показателей функции дыхания.
Мышечная система — регистрация электрической активности мышц.
Биомеханическая система в динамике — регистрация скорости, ритма перемещения субъекта и т.д.
Комплексные системы — одновременная регистрация нескольких физиологических параметров.
В последнее время появляются новые области практического применения БОС. Разработаны приборы для управления функциями желудочно-кишечного тракта при различных заболеваниях, управлению неконтролируемой сознательно мышечной активностью (например, при параличах и различных нарушениях опорно-двигательного аппарата), для контроля за деятельностью сердечно-сосудистой системы (слежение за пульсом, измерение частоты сердцебиений), для регулировки дыхательной системы. В этих приборах регулируемый параметр непосредственно связан с полезным для организма результатом. Вхождение регулируемого с помощью БОС параметра в определенную функциональную систему организма, его непосредственная связь с жизненно-важными функциями организма, с полезным для организма результатом является важнейшим принципом успешности применения БОС и построения на ее основе новых приборов.
Рассмотрим приборы, в которых воплощены принципы обратной связи.
Многоканальное устройство биоэлектрического управления движениями человека предназначено для возбуждения каждой нервно-мышечной группы пациента пропорционально возбуждению соответствующей группы донора синусоидальными стимулирующими сигналами. На рис.1 приведена структурная схема этого устройства.
Устройство содержит цепь стимуляции, состоящею из электродов донора и стимулирующих электродов, усилителя биопотенциалов 1, интегратора 1, модулятора, один из входов которого соединен с генератором стимулирующего сигнала, а выход — с усилителем мощности, цепь обратной связи, состоящею из последовательно соединенных усилителя биопотенциалов 2 и интегратора 2.
Рисунок 1 – Структурная схема многоканального устройства биоэлектрического управления движениями человека.Выход цепи обратной связи соединен с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора цепи стимуляции, выход блока сравнения соединен с другим входом модулятора, а стимулирующие электроды соединены с выходом усилителя мощности через фильтр ВЧ и со входом обратной связи через фильтр НЧ.
Устройство работает следующим образом. Программный сигнал в виде электромиограммы, снятой с помощью электродов с нервно-мышечных групп донора через усилитель биопотенциалов 1, подается на интегратор 1, выполняющий усреднение электромиограммы нервно-мышечных групп донора во времени. Далее программный сигнал через блок сравнения поступает на один из входов модулятора. На второй его вход поступает стимулирующий сигнал, например, в виде синусоиды 5кГц от генератора стимулирующих сигналов. Назначение модулятора заключается в преобразовании стимулирующего сигнала так, что на его выходе появляется управляющий сигнал, по форме совпадающий со стимулирующим сигналом (синусоида 5кГц), но оп амплитуде пропорциональной величине среднего значения электромиограммы нервно-мышечных групп донора.
После модулятора через усилитель мощности и фильтр управляющий сигнал поступает стимулирующие электроды, наложенные соответствующие нервно-мышечные группы пациента. Назначение фильтра ВЧ (частота среза 3кГц) состоит в том, чтобы собственные шумы усилителя мощности не попадали в состав электромиограммы пациента. Вызванная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента снята при помощи стимулирующий электродов, которые в данном случае выполняют функцию и отводящих электродов, через фильтр НЧ (частота среза 1кГц) и усилитель биопотенциалов 2 поступают на интегратор 2, выполняющий усреднение вызванной электромиограммы пациента во времени. От интегратора 2 цепи обратной связи усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента поступает на один из входов блока сравнения, на второй вход которого поступает усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп донора (от интегратора 1). В блоке сравнения производится сравнение средних значений электромиограмма нервно-мышечных групп донора с вызванной электромиограммой соответствующих нервно-мышечных групп пациента, и сигнал рассогласования используется для коррекции одного или нескольких параметров управляющего сигнала. Таким образом, параметры управляющего сигнала автоматически изменяются так, чтобы в каждый момент времени возбуждение нервно-мышечных групп пациента было пропорционально возбуждению соответствующих нервно-мышечных групп донора.
В основе прибора 'Теплотрон" лежит предположение, что действие на человека пульсирующего потока теплого воздуха, направляемого на его кожу, будет сопровождаться положительной эмоцией, если параметры этого воздействия соответствуют ожидаемому положительному эффекту, созданному с помощью обратной связи от результата воздействие. Схема воздействия на человека приведена на рис.2.
Теплый воздух
Рисунок 2 – Схема тепловоздушного воздействия на человека
с помощью прибора «Теплотрон».На спину испытуемого направляют пульсирующий поток тезиюго воздуха Частоту пульсации, а также температуру потока может регулировать как экспериментатор, так и испытуемый.
Процедуру тепловоздушного воздействия разделяют на два периода. Первый период основан на использовании БОС по положительному эмоциональному результату. Перед началом воздействия испытуемому дается следующая инструкция: «Тепловоздушное воздействие предназначено для релаксации — снятия избыточного нервно-эмоционального напряжения. Релаксация достигается в том случае, если это воздействие вызовет у Вас приятное ощущение тепла и комфорта Ваша задача в первом сеансе добиться приятного ощущения, подбирая температуру и ритм воздействия».
Первый сеанс заканчивался после того, как испытуемый сообщал о достижении приятного чувства комфорта Обычно испытуемому требовалось от 5 до 10 мин, чтобы, оценивая свои ощущения и пробуя несколько раз разные режимы воздействия, подобрать наиболее приятный. Таким образом, в первом сеансе у испытуемого формировался акцептор результатов действия, настроенный на получение положительной эмоции от тепловоздушного воздействия. При этом выбор параметров воздействия — температуры, интенсивности, ритма — оказался различным для каждого испытуемого.
Во втором сеансе экспериментатор сразу устанавливал выбранные испытуемым в первом сеансе параметры воздействия. Проверяли наличие у испытуемого приятной эмоции. До сеанса и после него измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление, частоту дыхания, а также регистрировали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с открытыми и закрытыми глазами во фронтальных и затылочных монополярных отведениях.
Прибор «Теплотрон», в котором применяется обратная связь по параметрам будущего результата, связанным с положительным эмоциональным настроем испытуемого, показал существенно более высокую эффективность в достижении релаксации и снятии нервно-эмоционального напряжения, чем эффективность других известных методов релаксации.
Электронное устройство гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам предназначено для обучения упражнениям и восстановления физической активности конечностей пациента путем ритмичных движений. Оно содержит один или несколько датчиков, прикрепленных к ступням или рукам пациента Датчики вырабатывают импульсные сигналы; когда тренируемые конечности прекращают движение в — заданном направлении. Для генерации музыкальных звуков, создающих ритм, используется электронный синтезатор звуков, содержащий блок управления ритмом. Импульсные сигналы, выработанные датчиками, подаются на блок управления ритмом для синхронизации музыкальных звуков с задаваемым ритмом выполняемых упражнений. Контроль за выполнением движений в заданном ритме осуществляется пациентом, который одевает наушники, воспроизводящие звук, подключенные к электронному синтезатору Структурная схема такого устройства показана на рисунке 3.Рисунок 3 – Структурная схема электронного устройства гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам .
Методика исследования качественных и количественных характеристик усвоения воспроизведения темпа ритмического раздражителя, реализованная в приборе «Ритмотест» содержит возможность индикации количественной оценки каждого двигательного акта испытуемого в виде отклонения (пропорционального величине отставания или опережения) момента его действия от момента появления ритмического раздражителя. При формировании программы и акцептора действия используется не только информация о рассогласовании, получаемая при восприятии трудноразличимых интервалов между появлением раздражителя и действием испытуемого, но и дополнительная информация по каналу ОС, содержание которой прямо указывает испытуемому на необходимость корректировки его поведения: увеличение или уменьшение темпа его действий. В данном случае идея ОС позволяет поставить под контроль влияние восприятия рассогласования на поведение испытуемого. Различия в выполнении этого теста с ОС и без нее дает возможность получения принципиально новой информации об адаптивных возможностях пациента использовать получаемую им дополнительную информацию дня коррекции своего поведения на последующем кванте поведения. Возможность использования методики усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей для тренировки и развития двигательных навыков (например, у детей и лиц с нарушениями ВИД) с подключением канала ОС повышает эффективность использования этой методики за счет дополнительных возможностей коррекции темпа действий в соответствии с наблюдаемой величиной рассогласования. Другим примером использования ОС в приборе «Ритмотест» является режим воспроизведения запомненного темпа ранее предъявляемых сигналов. Если в этом режиме испытуемый воспроизводит темп, отличающийся от эталонного, но сигнал ОС соответствует «идеальному» воспроизведению с нулевым отклонением, то на фоне ритмических световых (звуковых) сигналов отмечается улучшение настроения и состояния испытуемых, что говорит о возможности использования такого типа процедур для восстановления функционального состояния при утомлении и т.п.
Таким образом, идея ОС на экспериментальной модели усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей позволила получить новое качество — применение этой методики для диагностики и тренировки адаптивных возможностей.
Наиболее проработанной областью применения БОС является стимуляция нервно-мышечных групп мышц, а также восстановление нормальной работоспособности сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, нервной системы Метод электростимуляции является одним из эффективных методов восстановительной терапии. Он применяется при лечении наряду с другими методами терапии: массаж, лечебная гимнастика, медикаментозная терапия. В связи с этим наиболее целесообразным является разработка приборов электростимуляции различных групп мышц с биологической обратной связью.
Электростимуляторы с ОС. Под БОС понимается представление пациенту в наглядном виде состояния и динамики изменений каких-либо его физиологических параметров с целью их регулирования путем волевых усилий.
Биоуправление – это системы, в которых терапевтическое воздействие вырабатывается на основе параметров о физиологическом состоянии пациента, которые поступают по контуру ОС в реальном масштабе времени.
При биотехнической ОС считываются электрические характеристики биотканей и органов.
Система электростимуляции с биотехнической ОС. Процесс согласования параметров стимула с параметрами биообъекта очень важен при электростимуляции.
Рисунок 4 – Структурная схема устройства гимнастических упражнений с БОС по биофакторам.
1. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. – 376с.
2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны — М.: Энергоатомиздат, 2003.384с.
3. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.: [Учебн. пособие] — Мн.: Медицина, 2001. — 344с.
www.ronl.ru
Главная » Рефераты » Текст работы «Способы и устройства терапии с биологической обратной связью - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»
12
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
"СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ТЕРАПИИ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ"
МИНСК, 2008
В настоящее время для управления функциями живого организма стали широко применять термин "биологическая обратная связь" (БОС). Понятие БОС используется для обозначения управления внутренними органами: активностью мышц, висцеральными и вегетативными функциями и другими проявлениями жизнедеятельности организма. Принцип обратной связи, как основы организации физиологических функции, разработан в виде развернутой теории функциональных систем, развитие которой позволяет дифференцировать различные обратные связи, участвующие в организации физиологических функций и по-новому подойти к созданию приборов на основе принципа обратной связи.
Для реализации методов и приложений БОС создаются два типа систем:
1. Автономные сᴨȇциализированные приборы, как правило, со слабой обратной связью (ОС).
Стационарные исследовательские приборы и тераᴨȇвтические системы, снабженные средствами ввода физиологический сигналов, которые характеризуются сильной ОС.
Стационарная система БОС, как правило, представляет собой систему реального времени, настроенную одну из нескольких методик. Исходя из теории функциональных систем, принципы использования БОС для управления функциями организма должны учитывать следующие положения:
1. БОС должна быть ориентирована на полезный приспособительный результат и его прогнозировании в организме согласно теории функциональных систем.
При построении БОС необходимо учесть параметризацию результата в функциональной системе. Задаваемый с помощью БОС полезный результат в организме должен быть параметризован, т.е. должны быть сформированы сигналы для оценки полезного результата.
Необходимо учитывать несколько обратных связей, представленных в функциональной системе, различающихся временными и энергетических характеристиками в зависимости от уровня и параметров ОС.
Построение математической модели, учитывающей параметры входящих в БОС функциональных систем. Проверка соответствия модели исследуемому поведению.
Указанные принципы используются для построения медицинских электронных приборов с БОС. Принцип большинства приборов заключается в том, что некоторый физиологический параметр, недоступный для прямого сознательного восприятия, может быть измерен и преобразован в световой, звуковой и т.п. сигнал, воспринимая который, человек может сознательно управлять этим параметром. Другой разновидностью являются те приборы, в котоҏыҳ выбирается регулируемый физиологический параметр вне зависимости от того, какую роль он играет в естественной регуляции функций организма. Подобные приборы могут быть использованы для управления артериальным давлением - темᴨȇратурой конечностей, кожно-гальванической реакцией, уровнем кожного давления и т.д.
Идея использования биологической обратной связи в диагностических и тераᴨȇвтических медицинских приборах имеет большую ᴨȇрсᴨȇктиву создания с ее использованием новых медико-технических технологий в диагностике, терапии и реабилитации нарушений в работе различных систем человеческого организма:
Сердечно-сосудистая система-регистрация частоты сердечных сокращений.
Нервная система - регистрация электрической активности мозга.
Дыхательная система - регистрация показателей функции дыхания.
Мышечная система - регистрация электрической активности мышц.
Биомеханическая система в динамике - регистрация скорости, ритма ᴨȇремещения субъекта и т.д.
Комплексные системы - одновременная регистрация нескольких физиологических параметров.
В последнее время появляются новые области практического применения БОС. Разработаны приборы для управления функциями желудочно-кишечного тракта при различных заболеваниях, управлению неконтролируемой сознательно мышечной активностью (например, при параличах и различных нарушениях опорно-двигательного аппарата), для контроля за деятельностью сердечно-сосудистой системы (слежение за пульсом, измерение частоты сердцебиений), для регулировки дыхательной системы. В этих приборах регулируемый параметр непосредственно связан с полезным для организма результатом. Вхождение регулируемого с помощью БОС параметра в определенную функциональную систему организма, его непосредственная связь с жизненно-важными функциями организма, с полезным для организма результатом является важнейшим принципом усᴨȇшности применения БОС и построения на ее основе новых приборов.
Рассмотрим приборы, в котоҏыҳ воплощены принципы обратной связи.
Многоканальное устройство биоэлектрического управления движениями человека предназначено для возбуждения каждой нервно-мышечной группы пациента пропорционально возбуждению соответствующей группы донора синусоидальными стимулирующими сигналами. На рис.1 приведена структурная схема этого устройства.
Устройство содержит цепь стимуляции, состоящею из электродов донора и стимулирующих электродов, усилителя биопотенциалов 1, интегратора 1, модулятора, один из входов которого соединен с генератором стимулирующего сигнала, а выход - с усилителем мощности, цепь обратной связи, состоящею из последовательно соединенных усилителя биопотенциалов 2 и интегратора 2.
Рисунок 1 - Структурная схема многоканального устройства биоэлектрического управления движениями человека.
Выход цепи обратной связи соединен с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора цепи стимуляции, выход блока сравнения соединен с другим входом модулятора, а стимулирующие электроды соединены с выходом усилителя мощности через фильтр ВЧ и со входом обратной связи через фильтр НЧ.
Устройство работает следующим образом. Программный сигнал в виде электромиограммы, снятой с помощью электродов с нервно-мышечных групп донора через усилитель биопотенциалов 1, подается на интегратор 1, выполняющий усреднение электромиограммы нервно-мышечных групп донора во времени. Далее программный сигнал через блок сравнения поступает на один из входов модулятора. На второй его вход поступает стимулирующий сигнал, например, в виде синусоиды 5кГц от генератора стимулирующих сигналов. Назначение модулятора заключается в преобразовании стимулирующего сигнала так, что на его выходе появляется управляющий сигнал, по форме совпадающий со стимулирующим сигналом (синусоида 5кГц), но оп амплитуде пропорциональной величине среднего значения электромиограммы нервно-мышечных групп донора.
После модулятора через усилитель мощности и фильтр управляющий сигнал поступает стимулирующие электроды, наложенные соответствующие нервно-мышечные группы пациента. Назначение фильтра ВЧ (частота среза 3кГц) состоит в том, чтобы собственные шумы усилителя мощности не попадали в состав электромиограммы пациента. Вызванная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента снята при помощи стимулирующий электродов, которые в данном случае выполняют функцию и отводящих электродов, через фильтр НЧ (частота среза 1кГц) и усилитель биопотенциалов 2 поступают на интегратор 2, выполняющий усреднение вызванной электромиограммы пациента во времени. От интегратора 2 цепи обратной связи усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп пациента поступает на один из входов блока сравнения, на второй вход которого поступает усредненная электромиограмма нервно-мышечных групп донора (от интегратора 1). В блоке сравнения производится сравнение средних значений электромиограмма нервно-мышечных групп донора с вызванной электромиограммой соответствующих нервно-мышечных групп пациента, и сигнал рассогласования используется для коррекции одного или нескольких параметров управляющего сигнала. Итак, параметры управляющего сигнала автоматически изменяются так, чтобы в каждый момент времени возбуждение нервно-мышечных групп пациента было пропорционально возбуждению соответствующих нервно-мышечных групп донора.
В основе прибора 'Теплотрон" лежит предположение, что действие на человека пульсирующего потока теплого воздуха, направляемого на его кожу, будет сопровождаться положительной эмоцией, если параметры этого воздействия соответствуют ожидаемому положительному эффекту, созданному с помощью обратной связи от результата воздействие. Схема воздействия на человека приведена на рис.2.
Теплый воздух
Рисунок 2 - Схема тепловоздушного воздействия на человека
с помощью прибора "Теплотрон".
На спину испытуемого направляют пульсирующий поток тезиюго воздуха Частоту пульсации, а также темᴨȇратуру потока может регулировать как эксᴨȇриментатор, так и испытуемый.
Процедуру тепловоздушного воздействия разделяют на два ᴨȇриода. Первый ᴨȇриод основан на использовании БОС по положительному эмоциональному результату. Перед началом воздействия испытуемому дается следующая инструкция: "Тепловоздушное воздействие предназначено для релаксации - снятия избыточного нервно-эмоционального напряжения. Релаксация достигается в том случае, если это воздействие вызовет у Вас приятное ощущение тепла и комфорта Ваша задача в ᴨȇрвом сеансе добиться приятного ощущения, подбирая темᴨȇратуру и ритм воздействия".
Первый сеанс заканчивался после того, как испытуемый сообщал о достижении приятного чувства комфорта Обычно испытуемому требовалось от 5 до 10 мин, чтобы, оценивая свои ощущения и пробуя несколько раз разные режимы воздействия, подобрать наиболее приятный. Итак, в ᴨȇрвом сеансе у испытуемого формировался акцептор результатов действия, настроенный на получение положительной эмоции от тепловоздушного воздействия. При этом выбор параметров воздействия - темᴨȇратуры, интенсивности, ритма - оказался различным для каждого испытуемого.
Во втором сеансе эксᴨȇриментатор сразу устанавливал выбранные испытуемым в ᴨȇрвом сеансе параметры воздействия. Проверяли наличие у испытуемого приятной эмоции. До сеанса и после него измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление, частоту дыхания, а также регистрировали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с открытыми и закрытыми глазами во фронтальных и затылочных монополярных отведениях.
Прибор "Теплотрон", в котором применяется обратная связь по параметрам будущего результата, связанным с положительным эмоциональным настроем испытуемого, показал существенно более высокую эффективность в достижении релаксации и снятии нервно-эмоционального напряжения, чем эффективность других известных методов релаксации.
Электронное устройство гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам предназначено для обучения упражнениям и восстановления физической активности конечностей пациента путем ритмичных движений. Оно содержит один или несколько датчиков, прикрепленных к ступням или рукам пациента Датчики вырабатывают импульсные сигналы; когда тренируемые конечности прекращают движение в - заданном направлении. Для генерации музыкальных звуков, создающих ритм, используется электронный синтезатор звуков, содержащий блок управления ритмом. Импульсные сигналы, выработанные датчиками, подаются на блок управления ритмом для синхронизации музыкальных звуков с задаваемым ритмом выполняемых упражнений. Контроль за выполнением движений в заданном ритме осуществляется пациентом, который одевает наушники, воспроизводящие звук, подключенные к электронному синтезатору Структурная схема такого устройства показана на рисунке 3.
Рисунок 3 - Структурная схема электронного устройства гимнастических упражнений с ОС по биологическим факторам.
Методика исследования качественных и количественных характеристик усвоения воспроизведения темпа ритмического раздражителя, реализованная в приборе "Ритмотест" содержит возможность индикации количественной оценки каждого двигательного акта испытуемого в виде отклонения (пропорционального величине отставания или оᴨȇрежения) момента его действия от момента появления ритмического раздражителя. (С) Информация опубликована на ReferatWork.ru При формировании программы и акцептора действия используется не только информация о рассогласовании, получаемая при восприятии трудноразличимых интервалов между появлением раздражителя и действием испытуемого, но и дополнительная информация по каналу ОС, содержание которой прямо указывает испытуемому на необходимость корректировки его поведения: увеличение или уменьшение темпа его действий. В данном случае идея ОС позволяет поставить под контроль влияние восприятия рассогласования на поведение испытуемого. Различия в выполнении этого теста с ОС и без нее дает возможность получения принципиально новой информации об адаптивных возможностях пациента использовать получаемую им дополнительную информацию дня коррекции своего поведения на последующем кванте поведения. Возможность использования методики усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей для тренировки и развития двигательных навыков (например, у детей и лиц с нарушениями ВИД) с подключением канала ОС повышает эффективность использования этой методики за счет дополнительных возможностей коррекции темпа действий в соответствии с наблюдаемой величиной рассогласования. Другим примером использования ОС в приборе "Ритмотест" является режим воспроизведения запомненного темпа ранее предъявляемых сигналов. Если в этом режиме испытуемый воспроизводит темп, отличающийся от эталонного, но сигнал ОС соответствует "идеальному" воспроизведению с нулевым отклонением, то на фоне ритмических световых (звуковых) сигналов отмечается улучшение настроения и состояния испытуемых, что говорит о возможности использования такого типа процедур для восстановления функционального состояния при утомлении и т.п.
Итак, идея ОС на эксᴨȇриментальной модели усвоения и воспроизведения темпа ритмических раздражителей позволила получить новое качество - применение этой методики для диагностики и тренировки адаптивных возможностей.
Наиболее проработанной областью применения БОС является стимуляция нервно-мышечных групп мышц, а также восстановление нормальной работоспособности сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, нервной системы Метод электростимуляции является одним из эффективных методов восстановительной терапии. Он применяется при лечении наряду с другими методами терапии: массаж, лечебная гимнастика, медикаментозная терапия. В связи с этим наиболее целесообразным является разработка приборов электростимуляции различных групп мышц с биологической обратной связью.
Электростимуляторы с ОС. Под БОС понимается представление пациенту в наглядном виде состояния и динамики изменений каких-либо его физиологических параметров с целью их регулирования путем волевых усилий.
Биоуправление - это системы, в котоҏыҳ тераᴨȇвтическое воздействие вырабатывается на основе параметров о физиологическом состоянии пациента, которые поступают по контуру ОС в реальном масштабе времени.
При биотехнической ОС считываются электрические характеристики биотканей и органов.
Система электростимуляции с биотехнической ОС. Процесс согласования параметров стимула с параметрами биообъекта очень важен при электростимуляции.
Рисунок 4 - Структурная схема устройства гимнастических упражнений с БОС по биофакторам.
ЛИТЕРАТУРАСистемы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. - М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. - 376с.
Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны - М.: Энергоатомиздат, 2003.384с.
Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.: [Учебн. пособие] - Мн.: Медицина, 2001. - 344с.
referatwork.ru
Биоуправление – система управления приборами, механизмами и устройствами, в которой в качестве управляющих сигналов используются различные проявления жизнедеятельности организма, за исключением большинства произвольных движений. Для биоуправления могут служить: биоэлектрические потенциалы, генерируемые различными возбудимыми тканями, механические и акустические явления, сопровождающие функционирование сердечно-сосудистой системы и дыхания, колебания температуры тела и др. Наиболее широко распространены системы биоэлектрического управления. В этих системах биопотенциалы, генерируемые скелетными мышцами, сердцем, головным мозгом, нервами, подвергаются усилению, переработке и затем выполняют роль командных, управляющих сигналов. Использование биопотенциалов головного мозга позволило создать приборы для автоматической сигнализации начальной стадии кислородного голодания, для автоматического управления подачей наркотического вещества и поддержания заданной стадии наркоза, прибор для автоматического управления электроэнцефалографом в связи с выделением характерных изменений состояния мозга. Больше всего приборов, управляемых биопотенциалами сердца. При этом в качестве сигнала могут служить, например, характерные изменения электрокардиограммы при заболеваниях. Первая группа приборов, управляемых биопотенциалами сердца, это приборы диагностические, обеспечивающие включение сигнализирующей и регистрирующей аппаратуры при нарушениях сердечного ритма, кислородном голодании сердечной мышцы и др. Вторая группа — приборы лечебного назначения, служащие для автоматического включения электростимулятора, задающего нужный ритм сердечных сокращений (при нарушениях естественного ритма, резком замедлении сердечных сокращений или остановке сердца), для осуществления синхронного с сердечными сокращениями массажа периферических сосудов, для временной разгрузки сердца с помощью вспомогательного искусственного сердца. Важную группу устройств с биоэлектрическим управлением составляют активные протезы, для управления которыми используются биопотенциалы частично ампутированных, парализованных или полностью сохранённых мышц. Выполняя привычные движения, человек управляет электромеханическим или пневматическим приводом, который осуществляет движения в суставах парализованной конечности или шарнирах протеза. В 60-х гг. 20 в. не только в СССР, но и в Англии, Канаде (по советским лицензиям) налажен промышленный выпуск биоуправляемых протезов. Биоэлектрическое управление применяют также в технике, например, в биоманипуляторах, управляемых на расстоянии при работе в подводных или вредных условиях. Биоуправление — это комплекс идей, методов и технологий, базирующихся на принципах биологической обратной связи и направленных на развитие и совершенствование механизмов саморегуляции физиологических функций при различных патологических состояниях и в целях личностного роста. В ходе процедур биоуправления объекту посредством внешней обратной связи, чаще всего организованной на основе ЭВМ, подаётся информация о состоянии тех или иных физиологических процессов, что позволяет испытуемым научиться контролировать физиологические параметры и закреплять эти навыки с тем, чтобы в дальнейшем использовать их в повседневной жизни. В основу метода положены кибернетические представления о механизмах регуляции и управления систем посредством обратной связи. Он является попыткой использования инженерных принципов обратной связи для управления физическими параметрами физиологических систем. Боль содержит в себе психологический, и биологический компоненты. Психологические компоненты болевой перцепции — это тревога, страх, депрессия, особенности локус-контроля, внимания, суггестия, подкрепление. Острая боль легко локализуется и распознаётся и фактически может различными путями быть связанной с хронической болью. Острая боль проявляется увеличением мышечного напряжения, сердечного ритма, кровяного давления, кожного сопротивления, периферической вазоконстрикции вместе с другими индикаторами симпатической активации. Аналогичными сигналами сопровождаются состояния тревоги, страха. Хронический болевой-синдром рассматривается как аналог депрессивного расстройства. Taким образом, единственно верным решением при поисках воздействия на частные проявления боли является системный подход в её изучении. Следовательно, чрезвычайно актуален и поиск лечебных методов, объединяющих в себе различные патогенетические подходы. Таким универсальным методом борьбы с болью является биоуправление, представляющее собой когнитивно-поведенческую процедуру, успешность проведения которой зависит от того, насколько учитывается комплексность болезненных ответов, то есть не только физиологические реакции пациента в режиме биоуправления, их динамика, но и личностные особенности пациента, его проблемы, внутренний диалог, который он ведёт с самим собой, степень доверия между врачом и больным человеком. Биоуправление — уникальная возможность для пациента осознать единство и взаимосвязь мыслей, образов, чувств и физиологических реакций, которые предшествовали, сопровождали и следовали за физиологическим ответом, наблюдаемым на мониторе, понять, какими психологическими проблемами спровоцировано болевое расстройство и, как следствие, — научиться управлять вегетативными реакциями, бороться с болью.
Методы биоуправления Метод биологической обратной связи Метод БОС, зародившийся на стыке медицины, биологии и техники, в настоящее время представляет собой успешно развивающееся направление науки и практики. Это – современный немедикаментозный метод совершенствования нормальных, здоровых и коррекции нарушенных или неоптимально работающих функций организма, основанный на целенаправленной активизации резервных возможностей организма. Процесс саморегуляции и самоконтроля функционального состояния (ФС) человека эффективнее осуществляется на основе биоуправления, с приемами введения БОС, обеспечивающей дополнительный сенсорный контроль над физиологическими процессами с выработкой навыков ассоциативного регулирования. Показана возможность регулирования сердечного ритма, АД, сосудистого тонуса, температуры кожи, моторных реакций желудочно-кишечного тракта, нервных процессов. Основная концепция БОС, сводится к тому, что информация о собственном функциональном состоянии позволяет пациенту, спортсмену, оператору обучиться саморегуляции и модификации исследуемой и регулируемой физиологической функции. Из этого следует, что БОС, приобретают большую ценность как метод активизации состояния функциональных систем организма. При этом если осуществляется мониторинг (непрерывный контроль) показателя какой-либо функции, следует говорить о БОС, а если эта информация используется с целью изменения состояния человека, более целесообразно использовать термин "биоуправление с БОС" или, как чаще встречается в отечественной литературе, "адаптивное биоуправление с БОС"
Метод компьютерных лечебно-оздоровительных игр Новая ветвь биоуправления - компьютерные лечебно-реабилитационные игры, сюжет которых управляется физиологическими параметрами регуляторных систем, поддерживающих гомеостаз и обеспечивающих основные механизмы жизнедеятельности. Увлекательный сюжет соревнования в сочетании с использованием современных мультимедийных информационных возможностей открывает широкие перспективы приобретения в процессе игры навыков регулирования жизненно важных параметров (сердечного ритма, артериального давления, кожной температуры, содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе, биопотенциалов мозга, мышц и т.д.). Выбор того или иного параметра для обучения сознательному управлению определяется врачом или психологом и предназначен для вмешательства в те механизмы регуляции, которые определяют патологическое состояние или являются ведущими в механизмах заболевания. Главная особенность лечебно-оздоровительных компьютерных игр - их соревновательный характер (гонки на байдарках, погружение водолазов на дно, автогонки и т.п.), моделирующий стрессовую ситуацию. Увлекательный сюжет мотивирует пациента (испытуемого), вызывая у него эмоциональный интерес к результату, способствуя более эффективному обучению его навыкам саморегуляции, умению контролировать свое эмоциональное состояние. Цель тренинга, организованного в форме игры, - обучение рациональному и физиологически адекватному поведению в условиях стресса. Обучающий алгоритм построен таким образом, что для победы необходимо улучшить свой результат из предыдущего сеанса. Этот механизм является залогом совершенствования навыков саморегуляции. Игры обращены, прежде всего, к владельцам персональных компьютеров. Это возможность формировать семейный архив, отражая успехи каждого члена семьи в обучении искусству релаксации. Вся динамика обучения сохраняется в базе данных, что позволяет сравнить свои результаты с другими участниками игры. Предпочтительные пользователи компьютерных лечебно-оздоровительных игр - пациенты поликлиник и стационаров, страдающие болезнями регуляции, пограничными состояниями; люди “компьютерных” профессий: программисты, секретари-референты, менеджеры. Игры выполнены с использованием средств мультимедиа в среде Windows-95/98. Постоянное развитие “компьютерной игротеки здоровья” возможно за счет новых игровых сюжетов и увеличения числа параметров, управляющих сюжетом игр, а также создания относительно дешевых (бытовых) устройств, регистрирующих соответствующие физиологические показатели. Следующий шаг развития технологии биоуправления - это, конечно, сетевые варианты лечебно-оздоровительных игр. Вовлечение в игровую “релаксирующую” среду соревнующихся между собой распределенных пользователей (владельцев) персональных компьютеров с привлечением возможностей Интернет может оказать фантастический коллективизирующий эффект, создать интересный прецедент и придать взаимоотношениям между людьми характер истинных демократических свобод. Метод биоуправляемой магнитотерапии Магнитотерапия, как один из искусственных лечебных физических факторов, применяется с незапамятных времен и каждый из знаменитых врачей прошлого предлагал собственный рецепт. Магнит играл большую роль в таинственной науке очарования и колдовства. В последние годы интерес к магнитотерапии значительно повысился, несмотря на то, что механизмы биологического и лечебного действия магнитных полей остаются предметом жарких споров ученых и непрекращающихся научных исследований. Среди методов магнитотерапии в домашних условиях применяют преимущественно источники постоянного и низкочастотного магнитного поля. При этом интерес к переменным магнитным полям заметно вырос в последние десятилетия, когда врачи получили аппараты и устройства, генерирующие такие поля. Вместе с тем возможность применения низкочастотных магнитных полей долгое время оставалась только в руках врачей, которые определяли оптимальные параметры воздействия. Однако появление в последние годы аппаратов для биоуправляемой физиотерапии, в которых параметры воздействующих сигналов выбираются автоматически - т.е. не зависят от желания врача и пациента, а только от различных физических свойств его тканей - значительно расширило диапазон потенциальных пользователей таких аппаратов. Кроме того, управляемая биологически обратная связь позволила успешно применять такие аппараты в домашних условиях по предписанию врачей. Недавно в лечебную практику были введены и аппараты для биоуправляемой магнитотерапии с обратной связью. Такие аппараты позволяют автоматически изменять параметры воздействующих магнитных полей в зависимости от электрических характеристик тканей пациента. Квантовая терапия и биоуправление Клинический опыт применения физических факторов в лечении различных заболеваний показал, что сочетанное применение лазерного излучения инфракрасного и красного диапазонов и магнитного поля позволяет снизить интенсивность каждого вида воздействия, увеличив при этом эффективность по сравнению с изолированным их использованием [9]. Доказано также, что импульсные воздействия эффективнее постоянных, к уровню которых ткани и организм быстро адаптируются. Постоянное магнитное поле в этом смысле представляет исключение, так как импульсный характер магнитной индукции обеспечивает движение в кровяном русле эритроцитов, содержащих железо. Парамагнитные свойства кислорода в плазме крови и в других биологических жидкостях могут при этом служить одним из факторов изменения "мерцающих кластеров" воды как диамагнетика и тем самым влиять на локальное соотношение золя и геля и концентрацию в золе кальция. От изменений локальной и интегральной по клетке концентрации кальция в цитозоле в области 1 мкм зависит не только величина, но и знак ответных реакций метаболизма, всех регуляторных процессов в системе вторичных посредников: кальций-кальций связывающие белки - циклические нуклеотиды. Например, энергозависимое поглощения кальция митохондриями начинает превалировать над окислительным 4фосфорилированием, если концентрация кальция снижается в цитозоле ниже 1мкМ. Гарантированный лечебный эффект может быть получен только при оптимальных параметрах квантового (магнитолазерного) воздействия на живую клетку, ткань и организм. Преимущество физиотерапевтических методов перед лекарственными могут быть продемонстрированы не только в случае аллергических реакций, но и в отношении побочных эффектов, привыкания, стабильной нормализации. Однако для этого необходимо усовершенствовать и сами методы физиотерапии. В условиях биоуправления резко расширяется терапевтический диапазон интенсивностей, практически исключается передозировка и побочные эффекты, так как автоматически учитывается исходное состояние и индивидуальное варьирование чувствительности тканей пациента. В режиме биоуправления лечение носит системный характер с увеличением взаимосвязи функциональных систем организма с нормализацией параметров гомеостазиса, а не путем их расшатывания. Отсутствует адаптация за счет варьирования периодов пульса и дыхания. В отличие от обычных способов не только повышается уровень, но и нормализуется спектр ритмов микроциркуляции, что исключает трофическую дискриминацию одних клеток относительно других, но вызывает дискриминацию энергообеспечения патологической микрофлоры в виду отличия ее ритмов от ритмов клеток пациента. Этот факт может быть использован при разработке новых методов в косметологии для стабильного восстановления трофики кожи и увеличения электро - и фонофоретического введения питательных и лечебных веществ, при заживлении послеоперационных ран и в других случаях для предотвращения развития келоида. В режиме биоуправления увеличивается стабильность лечебного эффекта за счет образования тканевой памяти.
ЛИТЕРАТУРА 1. Белова А.Н. Нейрореабилитация .-М. Антидор, 2000 г. – 568с. 2. Прикладная лазерная медицина. Под ред. Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера.- М.: Интерэкспорт, 2007г. 3. Александровский А.А. Компьютеризованная кардиология. Саранск; "Красный Октябрь" 2005: 197. 4. Разработка и постановка медицинских изделий на производство. Государственный стандарт Республики Беларусь СТБ 1019-2000. 5. Штарк М.Б., Скок А.Б. Применение электроэнцефалографического биоуправления в клинической практике. М. - 2004 г6. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. М.,СПб.: СЛП, 2008.
bukvasha.ru
