Введение к работе
Актуальность исследования. Вследствие того, что вертеброгенные заболевания являются частой причиной временной нетрудоспособности больных, приводят к инвалидизации, поиск методов, повышающих эффективность лечения данной патологии, актуален как с медицинской, так и с социально-экономической точек зрения [Г.Н. Авакян, 2000]. В лечении вертеб-рогенных заболеваний и связанных с ними осложений важное место отводится методикам физиотерапии.
Интерференцтерапия (ИФТ) используется в клинической практике для улучшения микроциркуляции, уменьшения патологического мышечного напряжения, стимуляции трофики мышц [А.П. Сперанский, 1975, Э.М. Орехова, 1991].
К основному недостатку этого метода относят быстрое привыкание тканей к интерференционным токам вследствие слабого раздражающего их действия, что неизбежно приводит к снижению терапевтической эффективности и требует постоянного повышения силы тока в процессе лечения [B.C. Улащик, 1991;Т.И.Якунченко, 1994].
В существующих аппаратах интерференцтерапии для повышения эффективности используется автоматический режим, меняющий частоту воздействия в ходе процедуры. Однако недостатком данного способа воздействия интерференционными токами является то, что оно не синхронно с биоритмами пациента, а задаваемый автоматический режим реализует только изменения частоты на фоне постоянной амплитуды. Между тем, результаты цитологических экспериментов и математического моделирования внутриклеточных процессов показывают, что условием избыточного анаболизма (превышение восстановительных процессов над деструктивными), лежащим в основе лечебного эффекта, является совпадение усиления функциональной нагрузки с фазой роста энергетики клетки (увеличения кровотока) путем
синхронизации с биологическими ритмами пациента - частотами пульса и дыхания [С.Л. Загускин, 2001].
Таким образом, при разработке технических средств, направленных на реализацию интерференционной терапии, актуальным является поиск решений, обеспечивающих непрерывную и частотную, и амплитудную модуляцию электрических биений в тканях за счет согласования их с основными биоритмами пациента.
Цель исследования: разработка хронобиологических приемов управления в аппаратной системе интерференцтерапии для увеличения эффективности лечебного воздействия низкоинтенсивными электрическими биениями, возникающими между двумя парами электродов посредством биосинхронизации и биоуправления.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Разработать структурную модель хрономодулятора, в биотехнической системе интерференцтерапии, формирующего управляющие сигналы пульса и дыхания, синхронизированные с длительностью текущего сердечного и дыхательного циклов.
Сформировать алгоритм управления интенсивностью воздействия посредством синхронизации электрических биений с частотой сердечных сокращений и частотой дыхания пациента.
Разработать структурную модель биологического таймера, в биотехнической системе интерференцтерапии, реализующего длительность процедуры воздействия в циклах биологического времени.
Разработать медико-технологические требования к макетному образцу устройства, работающего в режиме синхроэлектромассажа, обеспечивающего генерацию среднечастотных токов независимо по двум каналам постоянной и плавающей частоты, модулированных основными биоритмами пациента.
5. Провести оценку медицинской эффективности биоуправляемой ИФТ (на основе разработанного макетного образца устройства), по сравнению с ранее используемой несинхронизированной ИФТ, у неврологических больных с дискогенными радикулопатиями.
Научная новизна. В результате проведенного диссертационного исследования получены и выносятся на защиту следующие результаты, отличающиеся новизной:
структурные модели хрономодулятора пульса и дыхания в биотехнической системе интерференцтерапии, позволяющие формировать управляющие сигналы и характеризующиеся замкнутым контуром управления, где параметрами биологической обратной связи являются длительность сердечного и дыхательного циклов;
хронодиагностические алгоритмы для макетного образца аппаратной биотехнической системы интерференцтерапии, направленные на усиление эффективности воздействия и характеризующиеся биоциклическим принципом управления электрических биений;
структура и алгоритмы анализа и обработки электрофизиологической информации в составе блока биологического таймера, обеспечивающего индивидуальность процедуры лечения в биотехнической системе интерференцтерапии, характеризующегося модульным исполнением и функционированием в биологических секундах циклов работы и циклов паузы;
предложен и апробирован способ для проведения интерференционной терапии, характеризующийся биоциклическим характером воздействия и методом биоуправления глубиной амплитудной модуляции.
Практическая значимость и результаты внедрения. Воздействие интерференцтерапии синхронизировано с параметрами артериальной и венозной составляющей капиллярного кровотока на основе БОС.
Достигнуто увеличение эффективности воздействия за счет синхронизации параметров низкочастотных электрических биений с параметрами био-
логической обратной связи, в качестве которой использованы основные биоритмы пациента: пульсовая частота, дыхательный цикл и ритм перераспределения кровотока.
Осуществлено снижение общей дозы воздействия за счет увеличения амплитуды низкочастотных электрических биений в момент пульсового выброса и вдоха пациента, а также благодаря введению в цикл воздействия пауз отдыха, соответствующих индивидуальным ритмам перераспределения кровотока, синхронных с работой центра терморегуляции.
Обеспечена индивидуализация физиотерапевтического лечения за счет применения биологического таймера, отсчитывающего циклы воздействия по биологическим интервалам пациента, а не по физическим секундам.
Проведена оценка медицинской эффективности применения биоуправ-ляемой и несинхронизированной ИФТ у больных с дискогенными радику-лопатиями, выявившая большую эффективность воздействия в биоуправляе-мом режиме.
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры пропедевтики внутренних болезней и клинических информационных технологий Белгородского государственного университета, в лечебную практику физиотерапевтического, неврологического и травматологического отделений муниципальной городской клинической больницы № 1.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Всемирном конгрессе по клинической и иммунной патологии 1-7 декабря 2002 г. в Сингапуре. На V Всероссийском съезде физиотерапевтов и курортологов и Российском научном форуме «Физические факторы и здоровье человека» в г. Москве, 2002 г. На международной научно-практической конференции «Здоровье в XXI веке -2000» 25-28 сентября в г. Москве, 2002 г. На международной конференции молодых ученых и студентов 30 сентября — 2 октября в г. Самаре, 2002 г. На 3-м международном конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке» в г. Томске, 16-17 мая, 2002 г.
На научном семинаре кафедры медицинской кибернетики и информатики и ПНИЛ разработки медицинских информационных систем РГМУ 21 мая 2004 г. и 22 марта 2005 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.
Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве, приведенных в конце автореферата, лично автором рассмотрены методологические приемы синхроэлектромассажа с использованием низкочастотных электрических биений [1], проведен анализ эффективности интерференционной терапии у больных с дискогенными радикулопатиями [2,3], представлена структурная модель биологического таймера с замкнутым контуром управления [4], сформированы требования к методике лечения при помощи био-управляемой интерференцтерапии [5], разработаны биоциклические алгоритмы управления интенсивностью электрических биений под электродами [6], рассмотрена общая структура аппаратной системы интерференционной терапии [7,8].
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 132 страницах машинописи и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы (123 отечественных и 49 иностранных авторов), приложения. Диссертация иллюстрирована таблицами (14), рисунками (13).
Похожие диссертации на Биоциклические модели и алгоритмы управления в аппаратной системе интерференционной терапии
