Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Методы и средства мониторинга адаптационных резервов организма человека в процессе физиотерапевтических процедур 11
1.1. Биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения 11
1.2. Способы оптимизации НИЛТ и прогнозирования эффективности лазерной терапии 20
1.3. Методы и средства диагностики адаптационного резерва человека 29
1.2.1. Методики, основанные на исследовании сверхмедленных физиологических процессов 30
1.2.2. Методики, основанные на психологическом тестировании 31
1.2.3. Методики, основанные на вариационной пулъсометрии 32
1.2.4. Методики, основанные на использования комплексных подходов 33
1.4. Использование показателей фотоплетизмографии для контроля адаптационного статуса человека 35
1.3.1. Качественный анализ фотоплетизмограммы 37
1.3.2. Волновой анализ фотоплетизмограммы 40
1.5. Цели и задачи исследования 43
ГЛАВА 2. Синтез признакового пространства для нечеткого управления процедурой лазерной терапии на основе данных, получаемых из пальцевой фотоплетизмограммы 45
2.1. Разработка способов выделения информативных параметров фотоплетизмосигнала 45
2.1.1. Кодовые точки фотоплетизмограммы 45
2.1.2. Информативные параметры фотоплетизмограммы 46
2.2. Выделение информативных параметров в амплитудно-временном пространстве 48
2.3. Выделение информативных параметров в амплитудно-временном пространстве 50
2.4. Помехи при измерении фотоплетизмосигнала по предлагаемой методики 53
2.5. Синтез пространства информативных признаков 55
2.4. Разработка алгоритма вычисления первого информативного признака 60
2.5. Выводы второй главы 81
ГЛАВА 3. Автоматизированная система для коррекции интенсивности нилти на основе контроля изменения адаптационного статуса 83
3.1. Способ управления лазерным терапевтическим воздействием 83
3.2 Структура автоматизированной системы для мониторинга изменения адаптационного статуса пациента и принятия решения по коррекции интенсивности НИЛТИ 85
3.3. Нечеткий решающий модуль 89
3.4. Синтез фуззификатора нечеткого решающего модуля 97 ,
3.5. Выводы третьей главы 108
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования разработанных средств управления лазерной терапией 111
4.1. Исследование влияния низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения на параметры фотоплетизмограммы 111
4.2. Исследование динамики классов адаптационного резерва в выбранном пространстве информативных признаков 117
4.3. Исследование эффективности биоуправляемой лазерной терапии при лечении ишемической болезни сердца 127
4.4. Выводы четвертой главы 130
Заключение 132
Библиографический список 135
- Биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения
- Выделение информативных параметров в амплитудно-временном пространстве
- Структура автоматизированной системы для мониторинга изменения адаптационного статуса пациента и принятия решения по коррекции интенсивности НИЛТИ
- Исследование влияния низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения на параметры фотоплетизмограммы
Введение к работе
Актуальность работы. Многолетний опыт использования низкоинтенсивной лазерной терапии (НИЛТ) в медицинской практике свидетельствует о том, что такое лазерное воздействие обладает существенными преимуществами перед общепринятым медикаментозным лечением, такими как отсутствие аллергических и токсических реакций, расширение возможностей амбулаторной реабилитации и профилактики; простота, безопасность и высокая мобильность технологий; экологическая чистота и стерильность лазерного света; снижение заболеваемости с минимальными затратами на профилактические мероприятия. Для эффективной НИЛТ необходимо владеть информацией о величине порогового уровня низкоинтенсивного лазерного излучения, влияющего на организм пациента. Эти уровни различны у разных людей. Поэтому проблема подбора индивидуальных доз лазерного воздействия до настоящего времени остается актуальной. Необходимость оперативного решения данных задач особенно очевидна с учетом имеющегося диссонанса между наличием в нозологически стандартизованных методиках НИЛТ широкого диапазона дозовых нагрузок, предлагаемых специалистам для достижения у профильных больных хорошего терапевтического эффекта (В.И. Козлов, В.А. Буйлин), и отсутствием удовлетворительных конечных результатов такой терапии вследствие непредсказуемости индивидуальных реакций пациентов на одинаковые значения режимов курсового лазерного воздействия, а также весьма нередкого развития негативных последствий в ближайшие сроки лечения (В.Е. Илларионов).
Для предупреждения отрицательных реакций НИЛТ целесообразно использовать комплексную методику, ключевую позицию в которой занимает система мониторингового контроля адаптационных свойств организма во время выполнения сеанса, позволяющая оценить влияния внешних воздействий на адаптационные резервы организма, которые можно
контролировать по реакции кровоснабжения органов на НИЛТ (В.А. Буйлин).
Одним из важнейших показателей нормального физиологического состояния органа или ткани является степень их кровенаполнения, точнее, кровенаполнения снабжающих их микрососудов (А.М.Чернух), что по показателям микроциркуляции определять адаптационные свойства организма и отслеживать качество лечебного воздействия.
В качестве исследования капиллярных кровотоков наиболее целостно подходит методика фотоплетизмографии (А.М.Чернух, Е.И. Дерябин). В отличие от кардиоинтервалографии, плетизмография может предоставить информацию не по одному (частота сердечных сокращений), а по нескольким параметрам, важнейшими из которых являются тонус периферических сосудов, частота сердечных сокращений, ударный объем крови. Использование в настоящее время нейросетевых технологий с интегрированными нечеткими модулями принятия решений, большая распространенность и относительно невысокая стоимость персональных компьютеров открывает новые перспективы в использовании этой методики.
Таким образом, разработка методов и средств управления лазерной терапией на основе оценки динамики адаптационных свойств организма по показателям фотоплетизмограммы является актуальной задачей.
Работа выполнена в соответствие с Федеральной целевой программой «Предупреждение и борьба с социально-значимыми заболеваниями 2007-2011 г.г», подпрограмма «Артериальная гипертония» с научным направлением Курского государственного технического университета «Разработка медико-экологических информационных технологий».
Цель работы. Целью данной работы является повышение эффективности НИЛТ посредством нечеткого управления интенсивностью лазерного излучения на основе анализа динамики структурных и спектральных характеристик фотоплетизмограммы.
7 Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать способ управления лазерным терапевтическим воздействием в процессе проведения физиотерапевтической процедуры НИЛИ;
сформировать пространство информативных признаков, выделяемых из сигнала фотоплетизмограммы, предназначенных для контроля изменения адаптационных свойств организма человека под воздействием НИЛИ;
синтезировать модуль нечеткого вывода, предназначенный для контроля динамики адаптационных свойств организма в процессе НИЛТ;
разработать структуру системы поддержки принятия решений для управления НИЛТ;
провести апробацию предложенных способов и средств управления лазерной терапией на репрезентативных контрольных выборках больных сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, спектрального анализа, математической статистики, теории нечетких нейронных сетей и распознавания образов, экспертного оценивания и принятия решений. При разработке модуля нечеткого управления в качестве инструментария использовался Matlab 6.0 с графическим интерфейсом пользователя для NN — NNTool и со встроенным пакетом Fuzzy Logic Toolbox.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
способ управления лазерным терапевтическим воздействием посредством управляющих команд, обеспечивающих снижение экспозиции и формируемых на основе контроля динамики изменения адаптационного статуса, определяемого посредством анализа микроциркуляций;
способ синтеза признакового пространства по фрагментам фотоплетизмограммы в амплитудно-временном и амплитудно-частотном пространствах, отличающийся алгоритмом выделения анализируемых фрагментов из сигнала фотоплетизмограммы, алгоритмами сегментации фотоплетизмограммы и процедурами определения информативных признаков во временной и частотной областях;
алгоритм поиска кодовых точек фотоплетизмограммы, осуществляющий сегментацию фотоплетизмограммы на кардиоинтервалы, отличающийся тем, что базовой точкой является точка глобального максимума отсчетов фотоплетизмограммы, а для верификации кодовых точек используются три ступени, первая из которых основана на сравнении динамических диапазонов смежных кардиоциклов, вторая - на ретроспективном анализе предшествующих найденных кодовых точек, и третья - на временной селекции полученных кардиоинтервалов;
способ вычисления S-параметра фотоплетизмограммы, описывающего структурные свойства фотоплетизмосигнала, заключающийся в сегментации фотоплетизмограммы на кардиоинтервалы, выделение кодовых точек в каждом из выделенных кардиоциклов и вычислении разности площадей фигур, задаваемых кодовыми точками фотоплетизмограммы;
модуль нечеткого управления, позволяющий осуществлять управление лазерной терапией на основе данных, полученных на нечетких шкалах, отличающийся адаптируемой к исходному адаптационному статусу пациента структурой фуззификатора, в состав которой включен блок коммутации функций принадлежности, который включает блок памяти текущего состояния адаптационного статуса и схему выбора кортежа функций принадлежности, реализующую интерактивный алгоритм определения перехода в более высокий по напряженности регуляторных систем адаптационный статус.
Практическая значимость и результаты внедрения. Разработана система поддержки принятия решений при НИЛТ, позволяющая по показаниям фотоплетизмосигнала оценивать изменения адаптационного статуса организма, вызванные лазерным излучениям, и принимать адекватные решения по управлению интенсивностью лазерного излучения, направленному на усиление терапевтического эффекта
Программные средства ориентированы на практическое здравоохранение и реализуют алгоритмы управления, способствующие повышению эффективности НИЛТ.
Результаты исследований в виде методического, информационного и программного обеспечения апробированы в отделении сосудистой хирургии Областной клинической больницы г. Курска, используются в научных исследованиях кафедры сосудистой хирургии Курского государственного медицинского университета и внедрены в учебном процессе Курского государственного технического университета при подготовке специалистов по направлению 200300.68 - «Биомедицинская инженерия».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: VIII, IX, X и XI Международных научно-технических конференциях «Медико-экологические информационные технологии» (Курск, 2005, 2006, 2007, 2008); XIV Российской научно-технической конференции с международным участием «Материалы и упрочняющие технологии» (Курск, 2007); 8-й Международной конференции «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации» (Распознавание-2008) (Курск, 2008); XIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании» (Рязань, 2008);. XIV Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2008).
10 Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, включая 3 статьи в журналах, входящих в перечень периодических научных изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, в [1], [9], [13] и [14] автором предложены структуры модулей нечеткого вывода и алгоритмы их обучения, предназначенные для контроля адаптационного статуса человека, в [2], [3], [7] автором исследуются модели нечетких нейронных сетей, предназначенных для контроля адаптационного статуса человека; в [5] и [6] соискателем предложен методика определения адаптационного статуса по объективным показателям, в [8] соискатель предложил способ преобразования нечетких данных в экспертных системах медицинского назначения, в [10], [12] автор исследовал динамику параметров фотоплетизмосигнала в процессе лазерной терапии.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 138 наименований. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 22 таблицы.
Биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения
Лазер или оптический квантовый генератор - это техническое устройство, испускающее свет в узком спектральном диапазоне в виде направленного сфокусированного, высококогерентного монохроматического, поляризованного пучка электромагнитных волн.
В последние десятилетия в отечественной и зарубежной медицине находят все более широкое применение низкоинтенсивные терапевтические лазеры красного и инфракрасного диапазона волн. Ежегодно расширяется список заболеваний, в лечении которых использование низкоинтенсивной лазерной терапии (НИЛТ) дает положительный эффект, который ранее не достигался традиционной терапией [50]. Однако многие врачи отмечают появление ряда «отрицательных» реакций на проведение стандартизованных методик лазеротерапии, которые рассматриваются ими как осложнения лазеротерапии [6, 8], что нередко служит поводом к утверждению об индивидуальном противопоказании НИЛТ. Это является одной из причин неоправданного доминирования медикаментозной терапии относительно физиотерапии, в частности лазерной терапии, является неоднозначность и непредсказуемость для всех пациентов лечебного эффекта. На практике нередки случаи побочных реакций и передозировки при тех параметрах лазерной терапии, которые оказывали исключительно положительный эффект для большинства пациентов с аналогичным заболеванием. Более того, для одного и того же пациента положительный лечебный эффект при одном его исходном состоянии в одно время суток, в один день, в один сезон года может смениться при тех же параметрах воздействия в другое время и при другом исходном состоянии негативными реакциями. Такие факты хорошо известны опытным физиотерапевтам и свидетельствуют о недостаточности существующих представлений о механизмах лазерной терапии.
Инженеры, изготовители терапевтических лазеров, ждут от врачей обоснования оптимальных для всех пациентов параметров лазерного излучения для конкретных заболеваний. Рекомендуемые же дозы и плотности мощности в изданных руководствах отличаются на порядок и более даже для одного и того же заболевания. Изготовители аппаратов лазерной терапии вынуждены предлагать широкий выбор параметров, чем необоснованно усложняют и повышают стоимость лазерных аппаратов, выпуская в том числе и заведомо не эффективные излучатели и насадки.
Врачам же ясно, что одних клинических показателей для обоснования индивидуального дозирования лазерной терапии недостаточно. Врачи, эмпирически перебрав разные комбинации и условия, убеждаются в невозможности даже с помощью факторного дисперсионного анализа найти необходимые частоты и оптимальные для всех пациентов параметры лазерной терапии. Гарантировать эффективность лазерной терапии возможно, только разработав объективные критерии оптимальности параметров с привлечением методов биофизики, биохимии, физиологии, микробиологии, иммунологии, биокибернетики, цитологии, хронобиологии. Только поняв механизм действия лазерного излучения, можно определить оптимальные параметры терапевтических лазеров, специализированных (и значит более дешевых) для устранения конкретной патологии и обеспечения системного характера лечения. Только так можно совместить интересы фирм-производителей терапевтических лазеров с интересами врачей и больных, эффективность продаж и эффективность лечения, обеспечить конкурентоспособность отечественных терапевтических лазеров на мировом рынке. Безусловно, «отрицательные» реакции имеют нежелательные последствия, так как, с одной стороны подрывают веру пациентов в эффективность лазеролечения и с другой стороны, вносят неуверенность в действия врача. При этом считается, что появление как «первичных», так и «вторичных отрицательных» реакций организма при проведении лазеролечения связано с передозировкой лазерного воздействия и сигнализирует о запуске компенсаторных адаптивных реакций в ответ на повреждающее действие физического фактора на уровне клеточных структур. Например, установлено, что при передозировке лазерного излучения возникает стойкое расстройство микроциркуляции в зоне облучения, сохраняющееся на протяжении месяца после прекращения лазерного воздействия [61].
Специалистам также хорошо известно, что клинически эти «отрицательные» реакции проявляются как симптомы на местном и на общем уровне. На местном уровне «отрицательные» реакции проявляются обострением патологического процесса со стороны органа или системы органов, подвергнутых воздействию низкоинтенсивной лазеротерапии. Общие реакции проявляются на уровне изменения состояния вегетативного отдела нервной системы и психического статуса в виде нестабильности артериального давления, повышенной или неадекватной возбудимости, беспричинного беспокойства, бессонницы и других нарушений сна, обострения хронических заболеваний тех органов и систем, которые не подвергались лазерному воздействию. По времени возникновения «отрицательные» реакции подразделяются на «первичные» и «вторичные». «Первичные отрицательные» реакции возникают в ближайшие 2 сеанса после начала лазеролечения. В.Е. Илларионовым (1992) «первичная отрицательная» реакция рассматривается как индивидуальная непереносимость фактора воздействия и выдвигается как противопоказание для проведения лазеролечения [50]. «Вторичные отрицательные» реакции возникают, как правило, в период с 3 по 5 сеансы и нередко расценивается благоприятно как «реакция обострения».
Организменные и клеточные механизмы подобных адаптационных вегетативных реакций на различные по силе стрессорные ситуации были постадийно охарактеризованы [111, 136], но их оценка требует проведения достаточно сложных биохимических и инструментальных исследований.
Выделение информативных параметров в амплитудно-временном пространстве
Помехи, оказывающие влияние на фотоплетизмосигнал, могут быть разделены на три категории. К первой категории относятся помехи аппаратурного плана: шумы датчика и усилителя, помехи по питанию (от сети 220 В 50 Гц) и т.п. Ко второй категории отнесем помехи, связанные с внешними источниками электромагнитного излучения, которые фиксирует фотоэлектрический датчик фотоплетизмограммы. Наиболее существенными помехами здесь могут быть электромагнитные излучения люминесцентных ламп и экранов мониторов. К третьей категории отнесем помехи, связанные с биообъектом. К ним относятся механические помехи, вызванные нестабильностью контакта фотоэлектрического датчика с поверхностью биообъекта (они особенно проявляются после физической нагрузки, когда человек устал и ему трудно фиксировать конечности в стабильном состоянии), и температура конечностей, которая существенно влияет на амплитуду пульсовой волны. Помехи первой категории слабо влияют на фотоплетизмосигнал, так как их спектр лежит значительно выше спектра полезного сигнала. Они могут только привести к перегрузке измерительного тракта, поэтому должны подавляться в самом измерительном тракте специально предусмотренными схемотехническими решениями. Помехи второй категории могут оказать существенное влияние на форму фотоплетизмограммы, так их частота хотя и выше спектра полезного сигнала, но соизмерима с ним. На рис. 2.8 вверху показан фотоплетизмограмма и ее спектр при помехах такого рода. Внизу приведены фотоплетизмограмма и ее спектр того же самого пациента, полученные через несколько дней при отсутствии помех. На верхнем рисунке справа хорошо видно, что спектр помехи значительно сдвинут вправо относительно спектра полезного сигнала. Спектр полезного сигнала и на верхнем и на нижнем рисунке занимает полосу приблизительно 8 Гц, а спектр помехи на верхнем рисунке сосредоточен вблизи 15 Гц. Чтобы избавиться от этих помех, желательно в процессе эксперимента не включать лампы дневного света и проводить эксперимент на значительном расстоянии от экрана монитора. Помехи третьей категории оказываю существенное влияние на амплитуду и форму пульсовой волны. На рис.2.9 показано три фрагмента фотоплетизмограмм с помехами такого рода. Такие помехи затрудняют, а порой и делают невозможной, сегментацию фотоплетизмограмм и требуют усложнения алгоритмов сегментации, результаты работы которых представлены на рис.2.4. Радикальный способ борьбы с ними - отказ от использования параметров, связанных с интенсивностью сигнала. Однако интенсивность сигнала фотоплетизмограммы на определенных сегментах является важным информативным параметром.
Прежде чем приступать к синтезу признакового пространства, определим его размерность. Как показано в разделе 1, размерность признаковых пространств, используемых при оценке адаптационного резерва человека, варьируется в широких пределах. Преобладают одномерные признаковые пространства, в частных случаях с агрегированным признаком. Поэтому на первом этапе синтеза признакового пространства выявим все признаки, которыми может быть описана фотоплетизмограмма. Как было установлено в разделе 2.2, для описания фотоплетизмограммы до третьей гармоники віслючительно могут быть использованы девять информативных признаков. Важно, что восемь из них (Х2...Х9) не привязаны к амплитуде сигнала, то есть на них практически не оказывают влияния помехи, рассмотренные в разделе 2.4.
Что же касается информативного признака XI, то он связан с амплитудой пульсовой волны, следовательно, значительно подвержен помехам третьей категории, особенно он чувствителен к температуре конечностей. Но отказываться от него не представляется возможным, так как это единственный признак, который несет информацию об интенсивности пульсовой волны в синтезируемом признаковом пространстве во временной области. Поэтому его целесообразно измерять дважды: до функциональной пробы и после функциональной пробы. Так как эти измерения проходят практически одновременно, то это частично позволяет отстроиться от помех, связанных с температурой конечностей. Затем из двух измеренных параметров получим один параметр, независящий от помех третьей категории.
Структура автоматизированной системы для мониторинга изменения адаптационного статуса пациента и принятия решения по коррекции интенсивности НИЛТИ
Объектом управления в данном случае является интенсивность лазерного излучения, поступающего от матричного терапевтического аппарата на поверхность кожи. В качестве управляющего воздействия используем команды, которые высвечиваются на экране монитора, либо выдаются через стереогарнитуру компьютера. Первая команда рекомендует поднять матричный преобразователь над поверхностью кожи и тем самым уменьшить интенсивность облучения, вторая команда рекомендует сменить поверхность облучения, третья команда рекомендует прекратить процедуру. Так как метод управления нацелен на предотвращение нежелательных осложнений при терапевтическом воздействии, то все команды направлены на уменьшение дозы воздействия лазерного излучения по отношению к первоначально заданной согласно выбранной методике лазерной терапии.
Способ управления основан на контроле изменения адаптационных резервов пациента в процессе лазерной терапии. В качестве исходных данных для контроля используется признаковое пространство, сформированное в разделе 2.3 табл. 2.1.
На основе выбранного признакового пространства синтезируется нечеткий управляющий модуль, позволяющий путем анализа признаков оценить изменение адаптационного резерва пациента в процессе терапевтической процедуры и принять управляющие решения, соответствующие трем выбранным командам. Схема алгоритма управления процедурой лазерной терапии, реализующая предложенный метод, представлена на рис. 3.1. В начале терапевтической процедуры определяется исходный адаптационный статус пациента.
Затем начинается процесс лазерной терапии, методика которого определяется выявленной патологией, например, терапевтическое воздействие на четыре зоны с экспозицией 2 минуты на зону и длительностью 8... 10 минут.
В процессе терапии контролируется фотоплетизмограмма (блок 5). По отсчетам фотоплетизмограммы определяются информативные признаки, по которым решающий модуль определяет изменение адаптационного статуса пациента, в зависимости от которого в результате терапевтического воздействия формируется управляющая команда (блок 8).
При этом адаптационной статус пациента вначале процедуры определяется по семи информативным признакам на основе дискриминантного анализа или по ИФИ (блок 3), а контроль его динамики, определяемый в процессе процедуры, осуществляется по семи информативным признакам посредством нечеткой нейросетевой структуры (блоки 6, 7). Структура автоматизированной системы для мониторинга изменения адаптационного статуса пациента и принятия решения по коррекции интенсивности НИЛТИ На рис. 3.2 показана структурная схема аппаратно-программного обеспечения автоматизированной системы для исследования адаптационного резерва человека.
Она включает ЭВМ с программными модулями обработки данных и ряд вспомогательных технических средств, позволяющих измерять и оцифровывать сигналы фотоплетизмограммы, а также изменять и вычислять показатели адаптационного статуса по ИФИ и по информативным признакам в синтезированном признаковом пространстве. В качестве вычислительной системы выбран персональный компьютер Intel Celeron CPU420, 1.6 ГТц с ОЗУ 512Мб, а в качестве блока аналогово-цифрового преобразования выбраны платы АЦП производства ЗАО "Л-Кард" (http://www.lcard.ru). Платы серии L-761 этой фирмы являются современными, быстродействующими и надежными устройствами для ввода, вывода и обработки аналоговой и цифровой информации. Платы данной серии являются средством для многоканального сбора и обработки информации с собственным процессором.
Исследование влияния низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения на параметры фотоплетизмограммы
В результате экспериментальных исследований, представленных в [8] выяснено, что ответный отклик организма на физическое воздействие возникает на адаптационном уровне и имеет не линейный, а периодический характер, заключающийся в развитии последовательно сменяющихся фаз возбуждения и торможения.
В первой фазе отклика - фазе возбуждения, связанной с активирующим действием пока еще слабого раздражителя повышается функциональная активность организма за счет повышения активности симпатоадреналовой системы. Процессы активации приводят к истощению энергетических запасов в клетке, количество АТФ в митохондриях клетки уменьшается. Уменьшение энергетики клетки переводит систему в следующую фазу адаптационных реакций - фазу адаптационного (или превентивного) торможения. Снижение уровня АТФ в клетках к началу фазы превентивного торможения приводит к усилению окисления жирных кислот, что повышает энергетическую емкость митохондрий клеток. Повышение энергетики клеток подготавливает следующую фазу адаптационного ответа организма на продолжающееся воздействие.
Третья фаза ответной реакции организма на продолжающееся физическое воздействия заключается в развитии следующей фазы возбуждения с более выраженной качественной и количественной реакцией. По мере уменьшения энергетических запасов клеток биосистема переходит в последнюю фазу реакции на физический фактор - фазу запредельного торможения. В этой фазе возникает снижение функциональной активности изучаемой системы и развивается запредельное торможение, предназначенное для предохранения системы от перевозбуждения. Митохондрии тканей при этом переходят в медленно обратимое низкоэнергетическое состояние. В фазе запредельного торможения вместо активации окисления сукцината наблюдается его ингибирование, что существенно затрудняет процессы восстановления. Поэтому переход в эту фазу крайне нежелателен, так как любое патологическое состояние приводит к угнетению тормозных процессов, ответственных за восстановление, в то время как процессы возбуждения остаются неизменными.
Адаптационный ответ организма на физическое воздействие лазерным излучением затрагивает все системы организма, как на клеточном, так и на органо-системном уровне. Развивающиеся адаптационные изменения носят неспецифический характер и затрагивают все системы организма. С целью их изучения можно исследовать в отдельности изменения в какой-то одной подсистеме. Процессы возбуждения и торможения при лазерном воздействии могут развиваться как в течение курса лечения, так и во время одного сеанса.
В ходе выполнения исследований на базе Областной клинической больницы г. Курска проведено невыборочное динамическое клинико-иструментальное наблюдение и обследование 130 больных в возрасте от 18 до 60 лет, пролеченных с помощью курсовой низкоинтенсивной лазерной терапии (НИЛТ) по поводу различных нозологических формам патологии. Цель исследования: отслеживание характера изменения капиллярного кровотока при лазерной терапии. Проведение методик курсовой НИЛТ осуществлялось с использованием серийного сертифицированного аппарата лазерной терапии «Успех», генерирующего низкоинтенсивное излучение в инфракрасном диапазоне 0,83...0,95 мк с частотой следования импульсов при нормальной температуре 404 Гц. Минимальное значение плотности средней мощности излучения (интенсивности излучения) в плоскости выходного окна аппликатора составляло 275 мкВт/см2. Расчет дозы Е (Вт/см -с или Дж/см ) для инфракрасных импульсных лазеров проводился по стандартной формуле: где W = Pep /S - интенсивность лазерного излучения, Вт/см ; Рср - средняя мощность, Вт; S - площадь облучаемой поверхности, см ; Т - экспозиция, с; Pep = Pi-F; Pi - импульсная мощность, Вт; F — частота импульсов, Гц; t — длительность импульса, с. Средняя продолжительность процедур в исследуемой группе составила 7 сеансов (от 5 до 10) с дозами, приведенными в табл.4.1. У всех наблюдаемых пациентов удалось достичь положительных клинических результатов применения курсовой НИЛТ, избежав при этом развития осложнений в виде непереносимости лазерного воздействия или реакций вторичного обострения.
Похожие диссертации на Нечеткое управление лазерной терапией на основе анализа динамики структурных и спектральных свойств фотоплетизмограммы
