RU115192U1

RU115192U1 - SYSTEM OF THERAPEUTIC INFLUENCE ON A PATIENT BY MODULATION OF A BIOLOGICALLY ACTIVE PHYSICAL SIGNAL

Info

Publication number: RU115192U1
Application number: RU2011137040/14U
Authority: RU
Inventors: Александр Ильич Громов; Евгений Яковлевич Бузов; Валерий Иванович Касаткин; Владимир Павлович Пониматкин
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-04-27

Abstract

Система терапевтического воздействия на пациента путем модуляции биологически активного физического сигнала, содержащая компьютерный электроэнцефалограф с соответствующим программным обеспечением, позволяющий проводить запись, регистрацию, амплитудный, спектральный анализы и сохранение результатов через компьютер и визуально наблюдать все результаты на мониторе, стереонаушники с регулятором громкости для воспроизведения звуковых ритмов в различных известных форматах через разъем звуковой карты компьютера, компьютерную программу звукозаписи, функцией которой является создание и запись спектральной мощности акустических ритмов, частотно модулированных в диапазонах ритмов ЭЭГ, и выполненную с возможностью определения фонового паттерна ЭЭГ пациента, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно входит блок регистрации и записи ЭКГ, анализатор кодовых комбинаций с функцией выдачи в автоматизированном режиме управляющего сигнала биологической обратной связи и данных ЭКГ, также система содержит датчики для регистрации биосигналов вегетативных процессов организма человека (частота сердечных сокращений, артериальное давление, частота дыхания), функцией которых является формирование и передача сигналов биологической обратной связи. The system of therapeutic effect on the patient by modulating a biologically active physical signal, containing a computer electroencephalograph with appropriate software that allows you to record, register, amplitude, spectral analyzes and save the results through a computer and visually observe all the results on the monitor, stereo headphones with a volume control for playing sound rhythms in various known formats through a computer sound card connector, a computer sound recording program, the function of which is to create and record the spectral power of acoustic rhythms, frequency modulated in the ranges of EEG rhythms, and made with the ability to determine the background pattern of the patient's EEG, characterized in that its composition additionally includes an ECG registration and recording unit, an analyzer of code combinations with the function of issuing a biofeedback control signal and ECG data in an automated mode, the system also contains sensors for recording biosignals of the vegetative processes of the human body (heart rate, blood pressure, respiratory rate), a function which is the formation and transmission of biofeedback signals.

Description

Полезная модель относится к медицине и медицинской технике, в частности, к автоматизированным системам анализа электрофизиологических сигналов биообъектов и корректировки функционального состояния организма и может быть использована в клинической и поликлинической практике для диагностики и коррекции функционального состояния биообъекта и воздействия на него модулированным физическим сигналом в терапевтических целях [А61В 5/02, А61В 5/04].The utility model relates to medicine and medical technology, in particular, to automated systems for analyzing the electrophysiological signals of biological objects and adjusting the functional state of the body and can be used in clinical and outpatient practice to diagnose and correct the functional state of a biological object and to influence it with a modulated physical signal for therapeutic purposes [A61B 5/02, A61B 5/04].

Способом существования и важнейшей характеристикой биологических систем являются колебательные процессы (биоритмы) с периодами колебаний от миллисекунд до десятков лет. Они отражают динамику процессов, состояний, структурно-функционального взаимодействия и т.д. за квазипериодические промежутки времени. Квазипериодичность проявляется в том, что повторяемость биологического процесса в ритме относительна, каждый цикл по своему содержанию отличается от предыдущего, будущее значение измеряемой величины не может быть предсказано с достаточной точностью. В организме нет застывших раз и навсегда заданных ритмов, частота любого из них меняется во времени. Циклические колебания физиологических процессов разных уровней наиболее целесообразны с энергетической точки зрения, а изменчивость длительности этих колебаний позволяет осуществить настройку и перенастройку активных функциональных связей в зависимости от потребностей какого-либо органа или системы в целом. Утрата способности к динамическому балансированию приводит к нарушению согласованного взаимодействия регуляторных систем организма, с соответствующими клиническими проявлениями в виде разнообразных симптомов и синдромов. Иными словами, динамика здоровой физиологической системы должна продуцировать нерегулярные и комплексные типы вариативности, в то время как заболевание и старение связаны с потерей комплексности и большей регулярностью (Ehlers C.L. Chaos and complexity: can it help us to understand mood and behavior. Arhives of General Psychiatry. 1995. vol.52., p.960-964). При этом изменения функционального характера возникают уже при минимальных нарушениях динамической структуры ритмического паттерна. Восстановление структурно-динамических взаимоотношений биоритмов организма позволяет справиться с патологическим процессом и откорректировать нарушенные функции (см. Василевский Н.Н., 1979; Сороко С.И. и др., 1990; Романов С.М., 1991; Бекшаев С.С.и др., 1998; Суворов Н.Б., Фролова, 2002; Святогор И.А. и др., 2004).The mode of existence and the most important characteristic of biological systems are oscillatory processes (biorhythms) with periods of oscillation from milliseconds to tens of years. They reflect the dynamics of processes, states, structural and functional interaction, etc. for quasiperiodic time intervals. Quasiperiodicity is manifested in the fact that the repetition of the biological process in the rhythm is relative, each cycle is different in content from the previous one, the future value of the measured value cannot be predicted with sufficient accuracy. There are no set rhythms fixed once and for all in the body; the frequency of any of them changes in time. Cyclic vibrations of physiological processes of different levels are most suitable from an energy point of view, and the variability of the duration of these vibrations allows you to configure and reconfigure active functional relationships depending on the needs of any organ or system as a whole. The loss of the ability to dynamically balance leads to a violation of the coordinated interaction of the body's regulatory systems, with the corresponding clinical manifestations in the form of various symptoms and syndromes. In other words, the dynamics of a healthy physiological system must produce irregular and complex types of variation, while disease and aging are associated with a loss of complexity and greater regularity (Ehlers CL Chaos and complexity: can it help us to understand mood and behavior. Arhives of General Psychiatry 1995. vol. 52., P. 960-964). At the same time, functional changes occur even with minimal violations of the dynamic structure of the rhythmic pattern. The restoration of the structural-dynamic relationships of body biorhythms allows one to cope with the pathological process and correct impaired functions (see Vasilevsky N.N., 1979; Soroko S.I. et al., 1990; Romanov S.M., 1991; Bekshaev S.S. . et al., 1998; Suvorov NB, Frolova, 2002; Svyatogor I.A. et al., 2004).

Из уровня техники известен способ и устройство способ коррекции функционального состояния биологического объекта и устройство для его осуществления (Патент РФ №2107425, 1997 г.) В известном способе на биологическую структуру осуществляют электрическое и/или магнитное, и/или электромагнитное воздействие. Для увеличения эффективности воздействия по крайней мере одно из воздействий модулируют музыкальным фрагментом. Устройство включает средство для создания упомянутого воздействия или совокупности таких воздействий, которое имеет узел для измерения, по крайней мере, одного из параметров, по крайней мере, одного из воздействий. Устройство также имеет блок для подачи музыкального фрагмента, в том числе и в акустическом диапазоне, выход которого подключен к соответствующему входу модуляции упомянутого средства. Модуляция амплитудная, частотная, фазовая или широтно-импульсная позволяет за более короткий срок и с высокой степенью достоверности осуществлять изменение заданных параметров функционального состояния биологического объекта.The prior art method and device, a method for correcting the functional state of a biological object and a device for its implementation (RF Patent No. 2107425, 1997). In the known method, an electrical and / or magnetic and / or electromagnetic effect is carried out on a biological structure. To increase the effectiveness of the impact, at least one of the effects is modulated by a musical fragment. The device includes means for creating said effect or a combination of such effects, which has a node for measuring at least one of the parameters of at least one of the effects. The device also has a unit for supplying a musical fragment, including in the acoustic range, the output of which is connected to the corresponding modulation input of the said means. Amplitude, frequency, phase or pulse-width modulation allows for a shorter period of time and with a high degree of reliability to carry out a change in the set parameters of the functional state of a biological object.

Недостатками этого способа является отсутствие синхронизации информационных частот воздействующего фактора с нормальными ритмами жизнеобеспечения функциональных систем организма на всех уровнях организации.The disadvantages of this method is the lack of synchronization of the information frequencies of the influencing factor with the normal rhythms of life support of the functional systems of the body at all levels of the organization.

Известен способ воздействия на организм человека с целью биоадаптивной коррекции функционального состояния человека (Патент РФ №2096990, 1997 г.), заключающийся в том, что внешнее звуковое воздействие осуществляют в виде генерирования музыкальных звуков путем параметрического изменения их высоты, громкости и длительности в критериальной зависимости от изменения дискретно-текущего значения характерного обобщенного параметра частотного спектра преобразованного биосигнала - биоэлектрического потенциала. При этом из зарегистрированной графической информации о биоэлектрической активности выделяют временные интервалы одинаковой длительности, преобразуют их по методу Фурье в частотный спектр, определяют для каждого спектрального интервала обобщенный безразмерный параметр, в числовом промежутке между минимальным и максимальным значениями этого параметра выстраивают пропорциональную шкалу параметров музыкального звука, определяют для каждого спектрального интервала по его численному значению обобщенного параметра соответствующие значения параметров музыкального звука и преобразуют их посредством звуковой карты в звуковые сигналы, генерируемые в последовательности, соответствующей первоначально зарегистрированному чередованию временных интервалов.A known method of influencing the human body with the aim of bioadaptive correction of the functional state of a person (RF Patent No. 2096990, 1997), which consists in the fact that external sound exposure is carried out in the form of generating musical sounds by parametric changes in their height, volume and duration in a criterion dependence from changes in the discrete-current value of the characteristic generalized parameter of the frequency spectrum of the converted bio-signal - the bioelectric potential. At the same time, time intervals of the same duration are extracted from the registered graphic information on bioelectric activity, they are converted by the Fourier method to the frequency spectrum, a generalized dimensionless parameter is determined for each spectral interval, a proportional scale of musical sound parameters is built in the numerical interval between the minimum and maximum values of this parameter, determine for each spectral interval by its numerical value of the generalized parameter the corresponding beginnings of the parameters of the musical sound and convert them by means of the sound card into the sound signals generated in the sequence corresponding to the initially recorded alternation of time intervals.

Известен также способ коррекции психофизиологического состояния человека (Патент РФ №2071361, 1997 г.), заключающийся в улучшении эффективности коррекции психофизиологического состояния человека за счет повышения степени однозначности преобразования электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в сигнале биологической обратной связи. Способ включает модуляцию звуковых сигналов сигналами пневмограммы человека и преобразование сигналов ЭЭГ в звуковые путем транспонирования спектра сигналов ЭЭГ в частотный диапазон звуковых сигналов, которыми затем воздействуют человека путем организации биологической акустической обратной связи, причем воздействие транспонированными сигналами начинают на стадии затухания модулированных пневмограммой звуковых сигналов биологической обратной связи (БОС). При этом транспонирование спектра сигналов ЭЭГ в частотный диапазон звуковых сигналов осуществляют разложением сигналов ЭЭГ в ряд квазипериодических сигналов и их слежения.There is also known a method of correction of the psychophysiological state of a person (RF Patent No. 2071361, 1997), which consists in improving the efficiency of correction of the psychophysiological state of a person by increasing the degree of unambiguity of the transformation of the electroencephalogram (EEG) in a biological feedback signal. The method includes modulating sound signals with human pneumogram signals and converting EEG signals into sound ones by transposing the spectrum of EEG signals into the frequency range of sound signals, which then affect a person by organizing biological acoustic feedback, the effect of the transposed signals starting at the stage of attenuation of the biological feedback feedback signals modulated by the pneumogram communication (BOS). In this case, the transposition of the spectrum of EEG signals into the frequency range of sound signals is carried out by expanding the EEG signals into a series of quasiperiodic signals and their tracking.

Общим недостатком приведенных выше способов и системы является попытка «навязать» организму (нелинейной, открытой, диссипативной системе) его собственные ритмы, которые отражают текущее (в том числе и патологическое) состояние всех структурно-функциональных систем биообъекта. Эволюция поведения (и развития) нелинейных систем сложна и неоднозначна. Поэтому изменение внешних или внутренних параметров могут вызвать отклонение такой системы от ее неустойчивого стационарного состояния в любом направлении. Оказывая регулирующее воздействие по такому принципу, без учета законов развития системы и возможных «сценариев» ее эволюции можно получить как положительный, так и отрицательный эффект.A common drawback of the above methods and systems is the attempt to “impose” on the body (non-linear, open, dissipative system) its own rhythms, which reflect the current (including pathological) state of all structural and functional systems of the biological object. The evolution of the behavior (and development) of nonlinear systems is complex and ambiguous. Therefore, a change in external or internal parameters can cause a deviation of such a system from its unstable stationary state in any direction. By exerting a regulatory influence on this principle, without taking into account the laws of the system’s development and possible “scenarios” of its evolution, both positive and negative effects can be obtained.

Известен способ и устройство для выявления и анализа информативных специфических признаков функционального состояния (Патент РФ №2128004, 1999 г.), в частности онкологических заболеваний и патологических состояний, вызванных воздействием токсических (наркотических) средств, по кардиоритмограмме. В данном способе исследуемым сигналом служит кардиосигнал, а в качестве информативных специфических признаков функционального состояния используют последовательности равноинтервальных волн. Устройство для анализа электрофизиологических сигналов состоит из блока выделения переключений и вычислительного блока, между ними введен блок выделения информативных специфических признаков, подсчитывающий количество интервалов от локального минимума до следующего локального минимума, выделяющий последовательности из двух-, трех- и более интервальных волн, длину последовательностей и их массив, при этом вычислительный блок связан с дисплеем и клавиатурой.A known method and device for identifying and analyzing specific specific signs of a functional state (RF Patent No. 2128004, 1999), in particular oncological diseases and pathological conditions caused by exposure to toxic (narcotic) drugs, according to the cardiac rhythmogram. In this method, the studied signal is a cardiac signal, and sequences of equal-interval waves are used as informative specific signs of a functional state. A device for analyzing electrophysiological signals consists of a switching isolation unit and a computational unit; between them, an informative specific feature extraction unit has been introduced, counting the number of intervals from a local minimum to the next local minimum, highlighting sequences of two, three or more interval waves, the length of sequences and their array, while the computing unit is connected to the display and keyboard.

Недостатком описанного способа и устройства являются невозможность их использования для воздействия на биообъект с терапевтическими целями, поскольку они являются диагностическим средством.The disadvantage of the described method and device is the inability to use them to affect the biological object for therapeutic purposes, since they are a diagnostic tool.

Наиболее близким аналогом является система для восстановления эмоционально-аффективных состояний человека (патент на полезную модель РФ №63201 от 26.07.2006), состоящая из компьютера, компьютерной программы звукозаписи, датчиков снятия данных ЭЭГ энцефалографа, стереонаушников с регулятором громкости, отличающаяся тем, что содержит компьютерный энцефалограф, функцией которого является проведение записи, регистрации, амплитудного, спектрального анализов и сохранение результатов на компьютере, а стереонаушники подключены через разъем звуковой карты компьютера, причем функцией компьютера является генерирование сигналов синусоидальной формы, отдельно в правый канал звукозаписи несущей частоты, и в левый канал по частоте больше, чем в правый на величину, соответствующую установленным индивидуальным средним частотам альфа или бета-диапазона, с точностью до десятых или сотых долей Гц; функцией компьютерной программы звукозаписи является создание и запись бинауральных ритмов. Недостатками этой системы является отсутствие синхронизации информационных частот воздействующего фактора с нормальными ритмами жизнеобеспечения функциональных систем организма на всех уровнях организации. Наиболее близким решением является полезная модель РФ №72632 (опублик. от 27.08.2008). Описана система терапевтического воздействия на пациента путем модуляции биологически активного физического сигнала, содержащая компьютерный электроэнцефалограф с соответствующим программным обеспечением, позволяющий проводить запись, регистрацию, амплитудный, спектральный анализы и сохранение результатов через компьютер и визуально наблюдать все результаты на мониторе, стереонаушники с регулятором громкости для воспроизведения звуковых ритмов в различных известных форматах через разъем звуковой карты компьютера, отличающаяся тем, что содержит компьютерную программу звукозаписи, функцией которой является создание и запись спектральной мощности акустических ритмов, частотно модулированных в диапазонах ритмов ЭЭГ, и выполненную с возможностью определения фонового паттерна ЭЭГ пациента, также система содержит блок модуляции, выполненный с возможностью осуществления частотной модуляции музыкального фрагмента или синтезированного набора звуков в диапазонах ЭЭГ дельта, тета, альфа, бета-1 и бета-2 ритмов биоэлектрической активности головного мозга по отдельности или в различных сочетаниях между собой.The closest analogue is a system for recovering emotional and affective states of a person (patent for utility model of the Russian Federation No. 63201 dated 07/26/2006), consisting of a computer, computer recording software, EEG data recording sensors, stereo headphones with volume control, characterized in that it contains computer encephalograph, the function of which is to record, record, amplitude, spectral analyzes and save the results on a computer, and stereo headphones are connected through the audio jack the computer’s card, and the computer’s function is to generate sinusoidal signals, separately to the right channel of the carrier frequency recording, and to the left channel in frequency more than the right channel by an amount corresponding to the established individual average frequencies of the alpha or beta range, accurate to tenths or hundredths of a Hz; The function of a computer recording program is to create and record binaural beats. The disadvantages of this system is the lack of synchronization of the information frequencies of the influencing factor with the normal rhythms of life support of the functional systems of the body at all levels of the organization. The closest solution is the utility model of the Russian Federation No. 72632 (published. 08/27/2008). A system of therapeutic effect on a patient by modulating a biologically active physical signal is described. It contains a computer electroencephalograph with appropriate software that allows recording, recording, amplitude, spectral analyzes and saving results through a computer and visually observe all results on a monitor, stereo headphones with volume control for playback sound rhythms in various known formats through a computer sound card connector, characterized the fact that it contains a computer recording program whose function is to create and record the spectral power of acoustic rhythms frequency modulated in the EEG rhythm ranges and configured to determine the patient's EEG background pattern, the system also contains a modulation unit configured to frequency modulate the music fragment or a synthesized set of sounds in the EEG ranges of delta, theta, alpha, beta-1 and beta-2 rhythms of bioelectrical activity of the brain separately ti or in various combinations with each other.

Недостатки прототипа: отсутствие БОС, отсутствие блока анализатора кодовых комбинаций, что существенно увеличивает время обследования (до 45÷60 мин.) и не гарантирует принятие оптимального решения.The disadvantages of the prototype: the lack of biofeedback, the absence of a block of the analyzer of code combinations, which significantly increases the examination time (up to 45 ÷ 60 minutes) and does not guarantee the adoption of the optimal solution.

Техническим результатом данной полезной модели является сокращение времени проведения обследования и принятия решения о характере терапевтического воздействия до 10÷15 мин. Кроме того, существенно повышается надежность и эффективность терапевтического воздействия с учетом реальной клинической картины состояния пациента, обеспечивается индивидуализация терапевтического воздействия в режиме on-line.The technical result of this utility model is to reduce the time for examination and decision-making on the nature of the therapeutic effect to 10-15 minutes. In addition, the reliability and effectiveness of the therapeutic effect is significantly increased, taking into account the real clinical picture of the patient’s condition, and the individualization of the therapeutic effect on-line is ensured.

Заданный технический результат достигается за счет того, что система терапевтического воздействия на пациента путем модуляции биологически активного физического сигнала, содержащая компьютерный электроэнцефалограф с соответствующим программным обеспечением, позволяющий проводить запись, регистрацию, амплитудный, спектральный анализы и сохранение результатов через компьютер и визуально наблюдать все результаты на мониторе, стереонаушники с регулятором громкости для воспроизведения звуковых ритмов в различных известных форматах через разъем звуковой карты компьютера, компьютерную программу звукозаписи, функцией которой является создание и запись спектральной мощности акустических ритмов, частотно модулированных в диапазонах ритмов ЭЭГ, и выполненную с возможностью определения фонового паттерна ЭЭГ пациента, также система содержит блок модуляции, выполненный с возможностью осуществления частотной модуляции музыкального фрагмента или синтезированного набора звуков в диапазонах ЭЭГ дельта, тета, альфа, бета-1 и бета-2 ритмов биоэлектрической активности головного мозга по отдельности или в различных сочетаниях между собой, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно входит анализатор кодовых комбинаций с функцией выдачи в автоматизированном режиме управляющего сигнала биологической обратной связи и данных ЭКГ, также система содержит многоканальный полиграф и датчики для регистрации биосигналов вегетативных процессов организма человека (частота сердечных сокращений, артериальное давление, частота дыхания), функцией которых является формирование и передача сигналов биологической обратной связи.The desired technical result is achieved due to the fact that the system of therapeutic action on the patient by modulating a biologically active physical signal containing a computer electroencephalograph with appropriate software that allows recording, recording, amplitude, spectral analyzes and storing the results through a computer and visually observe all the results on monitor, stereo headphones with volume control for playing sound rhythms in various known formats through the connector of the computer’s sound card, a computer recording program, the function of which is to create and record the spectral power of acoustic rhythms frequency modulated in the EEG rhythm ranges, and configured to determine the patient's EEG background pattern, the system also contains a modulation unit configured to perform frequency modulation a musical fragment or a synthesized set of sounds in the EEG ranges of delta, theta, alpha, beta-1 and beta-2 rhythms of bioelectrical activity of heads of the brain separately or in various combinations among themselves, characterized in that it additionally includes a code combination analyzer with the function of automatically generating a biological feedback control signal and ECG data, the system also contains a multi-channel polygraph and sensors for recording biosignals of vegetative processes of the human body (heart rate, blood pressure, respiratory rate), the function of which is the formation and transmission of biological signals tnoj connection.

На Фиг.1 показана блок-схема устройства системы, где 1 - компьютерный электроэнцефалограф, 2 - компьютер (блок кодового терапевтического воздействия), 3 - пациент, 4 - стереонаушники, 5 - энцефалографические датчики, 6 - плеер, 7 - датчики регистрации биосигналов (частота сердечных сокращений, артериальное давление, частота дыхания), 8 - блок регистрации и записи ЭКГ, 9 - многоканальный полиграф (анализатор кодовых комбинаций с функцией выдачи в автоматизированном режиме управляющего сигнала биологической обратной связи).Figure 1 shows a block diagram of a system device, where 1 is a computer electroencephalograph, 2 is a computer (therapeutic treatment code block), 3 is a patient, 4 are stereo headphones, 5 are encephalographic sensors, 6 is a player, 7 are biosignal registration sensors ( heart rate, blood pressure, respiratory rate), 8 - ECG recording and recording unit, 9 - multichannel polygraph (code combination analyzer with the function of automatically generating a biological feedback control signal).

Зависимость модулирующей частоты от времени представляет собой кривую с максимумом, растущая и ниспадающая ветви которой описываются экспоненциальными зависимостями с различными показателями степени.The dependence of the modulating frequency on time is a curve with a maximum, the growing and falling branches of which are described by exponential dependencies with different exponents.

Частотный диапазон и временной интервал, в течение которого осуществляется модуляция определяются с помощью математической модели открытой, нелинейной саморегулирующейся системы. Физические сигналы (например, акустические) стандартным способом через стандартные передающие устройства подаются на органы слуха биообъекта.The frequency range and the time interval during which the modulation is carried out are determined using a mathematical model of an open, nonlinear self-regulating system. Physical signals (for example, acoustic) in a standard way through standard transmitting devices are fed to the hearing organs of a biological object.

Принцип работы устройства состоит в следующем. По команде компьютера (2) на прибор ЭЭГ (1) поступает сигнал о снятии данных ЭЭГ с пациента (3) через датчики (5).The principle of operation of the device is as follows. At the command of the computer (2), an EEG device (1) receives a signal about the removal of EEG data from the patient (3) through sensors (5).

Результатом чего является запись ЭЭГ в состоянии покоя (фоновая) пациента, а также запись ЭЭГ изменений на открывание-закрывание глаз пациента. Далее на компьютере (2) с помощью программы, например, Энцефалан-131-03 или НЕЙРОН-СПЕКТР-2, производят анализ спектральной мощности ритмов, результатом чего является определение фонового паттерна ЭЭГ.The result of which is the recording of the EEG at rest (background) of the patient, as well as the recording of the EEG changes to open-close the patient’s eyes. Then, on a computer (2), using a program, for example, Encephalan-131-03 or NEURON-SPECTRUM-2, an analysis of the spectral power of rhythms is performed, which results in the determination of the background EEG pattern.

Отличительной особенностью системы является то, что в ее состав дополнительно входит анализатор кодовых комбинаций (9) для выдачи в автоматизированном режиме управляющего сигнала биологической обратной связи, в том числе по каналу ЭКГ от блока регистрации и записи ЭКГ (8), для идентификации спектральной мощности акустических ритмов, частотно модулированных ритмами ЭЭГ, что обеспечивается на основе специализированной экспертной системы, содержащей базу знаний, актуализирующей коррелятивные связи формализованных моделей «воздействие», и применения средств мониторинга проявления вегетативных процессов организма человека (частота сердечных сокращений, артериальное давление, частота дыхания), контроль за которыми осуществляется методами биологической обратной связи (БОС). БОС реализуется с помощью многоканального полиграфа (9) и соответствующих датчиков (7) для регистрации биосигналов, что обеспечивает обоснованный выбор окончательной кодовой комбинации данного терапевтического воздействия.A distinctive feature of the system is that it additionally includes a code combination analyzer (9) for automatically outputting a biological feedback control signal, including via an ECG channel from an ECG recording and recording unit (8), for identifying the spectral power of acoustic rhythms, frequency modulated by EEG rhythms, which is provided on the basis of a specialized expert system containing a knowledge base that updates the correlative relationships of formalized models of "impact", and the use of monitoring tools for the manifestation of the vegetative processes of the human body (heart rate, blood pressure, respiratory rate), which are controlled by biological feedback methods (BFB). The biofeedback is implemented using a multi-channel polygraph (9) and corresponding sensors (7) for recording biosignals, which provides a reasonable choice of the final code combination of this therapeutic effect.

В качестве анализатора кодовых комбинаций (многоканального полиграфа) (9) может быть использовано устройство сопряжения с персональным компьютером в виде аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для обработки биосигналов в системе "аналог - код".As an analyzer of code combinations (multi-channel polygraph) (9), a device for interfacing with a personal computer in the form of an analog-to-digital converter (ADC) for processing biosignals in an analog-to-code system can be used.

Кроме того, этот блок может быть выполнен в виде модульной конструкции, элементы которой размещаются на отдельной стойке.In addition, this block can be made in the form of a modular design, the elements of which are placed on a separate rack.

Под специализированной экспертной системой надо понимать прикладную программу, содержащую базу данных и базу знаний.By a specialized expert system it is necessary to understand an application program containing a database and a knowledge base.

База данных содержит совокупность сведений, которые используются врачами-специалистами в своей предметной области. Например, паттерны ЭЭГ, характерные для того или иного физиологического состояния, паттерны ЭКГ, отражающие нарушения электрической активности сердца (инфаркт миокарда, аритмии и т.д.).The database contains a collection of information that is used by medical specialists in their subject area. For example, EEG patterns characteristic of a particular physiological state, ECG patterns that reflect disturbances in the electrical activity of the heart (myocardial infarction, arrhythmias, etc.).

База знаний содержит модели принятия решения на основе клинико-диагностических данных в рамках существующей теории медицины. Этими моделями должны руководствоваться врачи в своей повседневной практике.The knowledge base contains decision-making models based on clinical diagnostic data in the framework of the existing theory of medicine. Doctors should guide these models in their daily practice.

Таким образом, помимо собранных фоновых паттерн ЭЭГ пациента, также аккумулируют данные ЭКГ, частоту сердечных сокращений, артериальное давление, частоту дыхания и передают все эти данные на анализатор кодовых комбинаций (многоканальный полиграф) (9), после чего данные обрабатывают на компьютере (2), который являясь блоком кодового терапевтического воздействия, формирует акустическую запись и передает на плеер (6) и далее пациенту (3) через наушники (4) путем последовательного перебора тестовых акустических сигналов, частотно модулированных в диапазонах ритмов ЭЭГ, производят подбор таких акустических диапазонов или сочетания диапазонов, которые способствуют нормализации паттерна ЭЭГ пациента, ЭКГ и иных параметров биосигналов, полученных методом БОС. На фоне каждого предъявляемого воздействия осуществляют анализ спектральной мощности ритмов ЭЭГ и оценку изменения соотношения диапазонов ЭЭГ в сторону нормализации: тенденция к увеличению мощности альфа - активности с одновременным уменьшения тета и/или бета-составляющих.Thus, in addition to the collected background EEG patterns of the patient, ECG data, heart rate, blood pressure, respiratory rate are also accumulated and all these data are transmitted to the code combination analyzer (multi-channel polygraph) (9), after which the data is processed on a computer (2) which, being a block of therapeutic therapeutic code, generates an acoustic recording and transmits it to the player (6) and then to the patient (3) through the headphones (4) by sequentially sorting the test acoustic signals frequency modulated in the ranges of EEG rhythms, the selection of such acoustic ranges or a combination of ranges that contribute to the normalization of the patient's EEG pattern, ECG and other parameters of the biosignals obtained by the BOS method is performed. Against the background of each exposure, an analysis is made of the spectral power of EEG rhythms and an assessment of the change in the ratio of the EEG ranges towards normalization: a tendency to increase the power of alpha activity with a simultaneous decrease in theta and / or beta components.

Благодаря использованию метода БОС удается сократить время процедуры посредством уменьшения числа тестовых звуковых воздействий, которое в прототипе достигает 5 минут, а перерыв между воздействиями не менее 5 мин. После каждого воздействия проводится контрольная запись и анализ ЭЭГ. Данная запись необходима для оценки устойчивости навязанных звуковым воздействием изменений паттерна биоэлектрической активности головного мозга - центрального звена регуляции. Нормализация соотношения диапазонов ЭЭГ отражает вертикаль естественных взаимовлияний между регуляторными структурами центральной нервной системы, сопровождающихся улучшением общесоматического и психоэмоционального состояния.Thanks to the use of the BOS method, it is possible to reduce the time of the procedure by reducing the number of test sound exposures, which in the prototype reaches 5 minutes, and the interval between exposures is at least 5 minutes. After each exposure, a control recording and analysis of the EEG is carried out. This record is necessary for assessing the stability of changes in the pattern of bioelectric activity of the brain, the central link in regulation, imposed by sound exposure. The normalization of the ratio of the EEG ranges reflects the vertical of natural interactions between the regulatory structures of the central nervous system, accompanied by an improvement in the general somatic and psychoemotional state.

В компьютере (2) проводится сравнение результатов вычислений с рассчитанными по математической модели внешними и внутренними параметрами-аналогами положительных и отрицательных обратных связей в организме, производится подбор переменных величин (диапазон/диапазоны и продолжительность модуляции, показатели степени экспоненциальных зависимостей) и осуществляется модуляция физического (например, акустического) сигнала. Модуляция сигнала может быть реализована через звуковую карту компьютера (2), имеющей стереофонический выход, либо через синтезатора или портастудию.In computer (2), the results of calculations are compared with the external and internal parameters analogous to positive and negative feedbacks calculated by the mathematical model, the variables are selected (range / ranges and duration of modulation, exponential exponents) and the physical ( e.g. acoustic) signal. Modulation of the signal can be implemented through the sound card of a computer (2) having a stereo output, or through a synthesizer or port studio.

Терапевтическое лечение пациента проводят воздействием на него выявленными акустическими сигналами или их диапазонами, которые способствовали нормализации паттерна ЭЭГ пациента.The therapeutic treatment of the patient is carried out by exposing him to the identified acoustic signals or their ranges, which contributed to the normalization of the patient's EEG pattern.

Работа системы основана на следующей теории.The operation of the system is based on the following theory.

Восстановление динамической структуры биоритмов возможно при воздействии на организм нелинейно модулированными колебаниями любой природы (механическими, электромагнитными и т.д.). Параметрические колебания быстро теряют свою «новизну» и становятся биологически не значимыми. В заявленном устройстве используется звуковое воздействие как наиболее просто осуществимое.The restoration of the dynamic structure of biorhythms is possible when exposed to the body by non-linearly modulated vibrations of any nature (mechanical, electromagnetic, etc.). Parametric oscillations quickly lose their “novelty” and become biologically insignificant. The claimed device uses sound exposure as the most easily practicable.

Системный анализ рассматривает саморегуляцию и самоорганизацию как процесс установления внутрисистемного взаимодействия через резонанс (Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986.). В нелинейной системе, каковой является организм (Николис Г., Пригожин И. Познание сложного: Введение. М.: Мир, 1990. Карнаухов А.В., Пономарев В.О. «Диссипативный резонанс - новый класс физических явлений. Некоторые подходы к аналитическому описанию». Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2001, №8, с.23-31.), резонанс имеет сложный параметрический характер, подчиняющийся определенным законам, которые доступны анализу путем исследований. Использование этих закономерностей позволяет производить целенаправленную коррекцию динамической структуры биоритмов и, как следствие, восстановление взаимодействия регуляторных систем организма и его функционального состояния.System analysis considers self-regulation and self-organization as a process of establishing intra-system interaction through resonance (Prigogine I., Stengers I. Order from chaos. M .: Progress, 1986.). In a nonlinear system, which is an organism (Nikolis G., Prigogine I. Cognition of the complex: Introduction. M: Mir, 1990. Karnaukhov AV, Ponomarev VO “Dissipative resonance - a new class of physical phenomena. Some approaches to analytical description. ”Biomedical technology and radio electronics. 2001, No. 8, pp. 23-31.), resonance has a complex parametric nature, obeying certain laws that are available for analysis through research. The use of these laws allows for targeted correction of the dynamic structure of biorhythms and, as a result, restoration of the interaction of the regulatory systems of the body and its functional state.

Электроэнцефалографические исследования показали, что для каждого пациента существует свой индивидуальный акустический диапазон или сочетание диапазонов, который оказывает нормализацию паттерна ЭЭГ пациента.Electroencephalographic studies have shown that for each patient there is an individual acoustic range or a combination of ranges that normalizes the patient's EEG pattern.

Посредством учета реальной клинической картины состояния пациента существенно повышается надежность и эффективность терапевтического воздействия, а индивидуализация терапевтического воздействия в режиме on-line достигается благодаря применению БОС.By taking into account the real clinical picture of the patient’s condition, the reliability and effectiveness of the therapeutic effect is significantly increased, and the individualization of the therapeutic effect in the on-line mode is achieved through the use of biofeedback.

Клинические примеры.Clinical examples.

Пример 1.Example 1

Больной А. находился на стационарном лечении по поводу гипертонической болезни II стадии, ишемической болезни сердца, стенокардии напряжении, атеросклероза аорты, атеросклеротического кардиосклероза, дисциркуляторной энцефалопатии I стадии в форме псевдоневрогенного синдрома. При использовании полезной модели курс терапевтического воздействия состоял из пяти ежедневных сеансов (по пять минут каждый) слушания музыки (фрагментов из оперы Верди), модулированной бэта-1-ритмом ЭЭГ. Продолжительность полного курса-6 дней и больного А. до и после воздействия биологически активным физическим сигналом методом компьютерной полиметрии регистрировались показатели функционального состояния (таблица 1).Patient A. was hospitalized for stage II hypertension, coronary heart disease, angina pectoris, aortic atherosclerosis, atherosclerotic cardiosclerosis, stage I dyscirculatory encephalopathy in the form of pseudoneurogenic syndrome. When using the utility model, the therapeutic course consisted of five daily sessions (five minutes each) listening to music (fragments from Verdi's opera), modulated by the EEG beta-1 rhythm. The duration of the full course is 6 days and patient A. before and after exposure to a biologically active physical signal by the method of computer polymetry, indicators of the functional state were recorded (table 1).

Содержательный анализ полученных данных свидетельствует о том, что после терапевтического воздействия биологически активным сигналом у больного А. возросла активность регуляторных гомеостатических механизмов. Высокий уровень сигнала в структуре аффертной импульсации, исходящей из соответствующих органов и систем, указывает на незавершенность процесса формирования функциональных систем организмов. В этих условиях регулирования функций осуществляется с помощью положительных и отрицательных обратных связей. Неотъемлемым компонентом такого регулирования является эмоциональное возбуждение, которое было предусмотрено стандартизованным тестовым заданием.A substantial analysis of the obtained data indicates that after therapeutic exposure to a biologically active signal in patient A., the activity of regulatory homeostatic mechanisms increased. A high signal level in the structure of afferent impulse emanating from the corresponding organs and systems indicates the incompleteness of the formation of functional systems of organisms. Under these conditions, the regulation of functions is carried out using positive and negative feedbacks. An integral component of such regulation is emotional arousal, which was provided for by a standardized test task.

Пример 2.Example 2

Больной Б. находился на стационарном лечении по поводу язвенной болезни двенадцатиперстной кишки, множественных острых язв луковицы двенадцатиперстной кишки. Курс терапевтического воздействия с применением данной полезной модели включал пять ежедневных сеансов (по пять минут каждый) в течении шести дней слушания музыки (хиты в исполнении группы «АББА»), модулированной тета-ритмом ЭЭГ. Результаты компьютерной полиметрии функционального состояния больного Б. представлены в таблице 2.Patient B. was hospitalized for peptic ulcer of the duodenum, multiple acute ulcers of the duodenal bulb. The therapeutic course using this utility model included five daily sessions (five minutes each) during six days of listening to music (hits performed by the ABBA group), modulated by the EEG theta rhythm. The results of computer polymetry of the functional state of patient B. are presented in table 2.

Из таблицы 2 видно, что у данного пациента после курсового терапевтического воздействия показатель «биологический возраст», который характеризует темп преждевременного старения организма, уменьшился и практически приблизился к его календарному возрасту. В этой связи обращает на себя внимание особенности гомеостатической реактивности. Так, у данного пациента показатель высокой активности регуляторных механизмов гомеостаза составил 74,2% (прежнее значение показателя 60,3%).Table 2 shows that in this patient, after a course of therapeutic exposure, the indicator "biological age", which characterizes the rate of premature aging of the body, decreased and almost approached its calendar age. In this regard, the peculiarities of homeostatic reactivity are noteworthy. So, in this patient, the indicator of high activity of the regulatory mechanisms of homeostasis was 74.2% (the previous value of 60.3%).

Пример 3.Example 3

Больной В. страдает хроническим простатитом и папилломатозом предстательного отдела уретры. Полный курс терапевтического воздействия на организм с использованием данной полезной модели предусматривал пять ежедневных сеансов по пять минут слушания музыки (фортепианные сонаты Бетховена), моделированной альфа- и тэта-ритмами ЭЭГ. Результаты компьютерной полиметрии функциональных показателей у больного В. до и после воздействия модулированным физическим сигналом представлено в таблице 3.Patient V. suffers from chronic prostatitis and papillomatosis of the prostate urethra. A full course of therapeutic effects on the body using this utility model involved five daily sessions of five minutes each listening to music (Beethoven piano sonatas) modeled by EEG alpha and theta rhythms. The results of computer polymetry of functional indicators in patient B. before and after exposure to a modulated physical signal are presented in table 3.

Из таблицы 3 следует вывод о том, что данный тип воздействия повышает активность регуляторных гомеостатических механизмов. Это в конечном итоге обеспечивает (в определенных границах) устойчивость основных физиологических функций организмов. Следовательно, предложенный подход может быть принят за «стандарт» при обосновании клинического прогноза в отношении больных хроническими заболевании и выборе методов их лечения и реабилитации.From table 3 it follows that this type of exposure increases the activity of regulatory homeostatic mechanisms. This ultimately ensures (within certain limits) the stability of the basic physiological functions of organisms. Therefore, the proposed approach can be taken as the “standard” in substantiating the clinical prognosis for patients with chronic diseases and choosing methods for their treatment and rehabilitation.

Claims

A system of therapeutic effect on a patient by modulating a biologically active physical signal, containing a computer electroencephalograph with appropriate software that allows recording, recording, amplitude, spectral analyzes and saving results through a computer and visually observe all results on a monitor, stereo headphones with volume control for sound reproduction rhythms in various known formats through the connector of a computer sound card, a computer program sound recording, the function of which is to create and record the spectral power of acoustic rhythms frequency modulated in the EEG rhythm ranges, and made with the possibility of determining the patient's EEG background pattern, characterized in that it additionally includes an ECG recording and recording unit, a code combination analyzer with the function of issuing in an automated mode a control signal of biological feedback and ECG data, the system also contains sensors for recording biosignals of vegetative processes of organ Human nism (heart rate, blood pressure, respiratory rate), which is a function of generating and transmitting biofeedback signals.