СПОСОБ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ЭНДОРФИННЫХ МЕХАНИЗМОВ МОЗГА ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ ТОНУСА ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR TRANSCRANIAL ELECTRICAL STIMULATION OF ENDORPHIN CEREBRAL MECHANISMS FOR NORMALIZING THE TONE OF THE VEGETATIVE NERVOUS SYSTEM AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии.
Известен способ стимуляции антиноцицептивной системы (SU, авторское свидетельство N15222500 A 61 N 1/32, 1985). Способ заключается в том, что воздействие осуществляют на область лба и сосцевидные отростки, на которые помещают токоподводящие электроды с матерчатыми увлажненными прокладками. Для лечебного воздействия вначале подают постоянный ток, а затем к нему добавляют прямоугольные импульсы той же полярности с частотой 70-80 Гц при длительности импульса 3-4 мс и соотношении постоянного и импульсного токов среднем значении как 2-5:1. При этом суммарную силу тока изменяют от 5 до 25 мА при длительности воздействия 25 - 35 мин. Способ позволяет стимулировать выработку эндорфинов, что приводит, в частности, к нормализации тонуса вегетативной нервной системы (ВНС).
Недостатками указанного способа являются следующие:
1. Недостаточная эффективность стимуляции антиноцицептивной системы, а значит, и низкая степень воздействия на тонус ВНС пациента, поскольку в способе не учитываются индивидуальные различия как в исходном состоянии ВНС пациентов, так и в состоянии систем иннервации и кровоснабжения головы.
Известен способ транскраниальной электростимуляции (ТЭС) эндорфинных механизмов мозга и устройство для его осуществления (RU 2159639 A61N 1/36 (2000.01) A61N 1/34 (2000.01)), наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату.
Способ заключается в том, что контактно воздействуют на область лба и сосцевидных отростков пациента электрическим током 0,2-5 мА в виде последовательности монополярных прямоугольных импульсов с длительностью фронта и среза не более 20 мкс, следующих с периодом 12,9+0,4 мс при скважности 3,2-3,7 в течение 15-40 мин, при этом в процессе электростимуляции дополнительно проводят позитивное аппаратурное музыкально-речевое воздействие.
Недостатками способа являются следующие:
1. Данный способ не позволяет учитывать исходный тонус вегетативной нервной системы (ВНС) пациента, в частности, наличие симпатикотонии (СТ), нормотонии (НТ) либо ваготонии (ВТ), что значительно влияет как на процесс подбора параметров воздействия, так и на эффективность процедуры.
2. В способе не учитываются индивидуальные различия в текущем состоянии систем иннервации и кровоснабжения головы, что снижает эффективность воздействия, т.к. не предусматривает соответствующего изменения направления протекания тока.
Устройство в соответствии с указанным изобретением содержит источник импульсного сигнала, в качестве которого используют генератор, блок фильтрации, усилитель-сумматор, преобразователь напряжение – ток, измеритель тока и электроды стимуляции. Кроме того, в устройство дополнительно включены блок управления, блок клавиатуры, блок музыкально-речевого воздействия, блок энергонезависимой памяти, блок индикаторов, блок испытательных сигналов, датчики биологической обратной связи и усилитель-преобразователь.
Недостатками устройства являются следующие:
1. Данное устройство не содержит средств определения исходного тонуса вегетативной нервной системы (ВНС) человека, в частности, наличия симпатикотонии (СТ), нормотонии (НТ) либо ваготонии (ВТ), что значительно влияет как на процесс подбора параметров воздействия, так и на прогноз эффективности процедуры.
2.  Данное устройство не содержит средств изменения направления протекания воздействующего тока, что необходимо для повышения эффективности путем учета индивидуальных различий в состоянии систем иннервации и кровоснабжения головы.
Технической проблемой является разработка способа и устройства для обеспечения индивидуально эффективной транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга для нормализации тонуса ВНС с учетом как исходного тонуса ВНС пациентов, так и состояния систем иннервации и кровоснабжения головы.
Технический результат заключается в обеспечении индивидуально эффективной транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга для нормализации тонуса ВНС с учетом как исходного тонуса ВНС пациента, так и текущего состояния его систем иннервации и кровоснабжения головы.
Техническая проблема решается и технический результат достигается разработкой способа транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга для нормализации тонуса ВНС и устройства для осуществления способа.
Способ транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга для нормализации тонуса ВНС, включающий контактное воздействие на область лба и за ушами импульсами тока, заключается в том, что воздействуют биполярными или монополярными импульсами тока с длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс, дополнительно, перед началом процедуры оценивают тонус ВНС пациента, в частности, посредством вычисления индекса вегетативного равновесия ИВР по формуле:
ИВР=Амо/ВР,где
Амо - амплитуда моды в относительных единицах,
ВР – вариационный размах R-R интервалов в секундах,
при значениях ИВР менее 1 Гц – ваготонии, проводят воздействие монополярными импульсами тока, при значениях ИВР от 1 до 2,5 Гц – нормотонии, для достижения седатации проводят воздействие биполярными импульсами тока, а для достижения активации проводят воздействие монополярными импульсами тока, при значениях ИВР свыше 2,5 Гц – симпатикотонии, проводят воздействие биполярными импульсами тока.
Способ дополнительно характеризуется тем, что через 1-3 минуты после начала процедуры определяют локализацию ощущений у пациента, при наличии ощущений вибрации или жжения только под лобным электродом либо одновременно под всеми электродами – проводят стимуляцию с прямым направлением тока, а при наличии ощущений только за ушами проводят стимуляцию с инверсным направлением тока, при этом прямым направлением тока считают наличие в момент действия импульса анода за ушами, а катода на лбу, а инверсным направлением тока считают обратное.
Устройство ТЭС эндорфинных механизмов мозга для нормализации тонуса ВНС характеризуется наличием  генератора, таймера, преобразователя напряжение-ток ПНТ, лобного и заушных электродов, в устройство дополнительно включены датчик RR-интервалов, блок индекса вегетативного равновесия ИВР, кнопка активации-седатации, коммутатор режимов, кнопка полярности и переключатель, при этом таймер подключен к входу генератора, первый и второй выходы которого подключены, соответственно, к первому и второму входам коммутатора режимов, третий и четвертый входы которого подключены, соответственно, к первому и второму выходам блока ИВР, датчик RR-интервалов подключен к первому входу блока ИВР, ко второму входу которого подключена кнопка активации-седатации, выход коммутатора режимов соединен с входом ПНТ, первый и второй выходы которого подключены, соответственно, к первому и второму входам переключателя, к третьему входу которого подключена кнопка полярности, первый выход переключателя подключен к лобному электроду, а второй выход – к заушным электродам, соединенным параллельно.
Перед началом процедуры оценивают тонус ВНС пациента, что можно сделать, в частности, с помощью индекса вегетативного равновесия ИВР, для чего с помощью датчика R-R интервалов формируют массив из 110 значений, затем строят гистрограмму R-R интервалов с шагом 50 мс, отсекают по 5 наименьших и наибольших значений, по оставшимся 100 интервалам вычисляют индекс вегетативного равновесия по формуле: ИВР=Амо/ВР,где Амо это амплитуда моды в относительных единицах, а ВР – вариационный размах R-R интервалов в секундах. Воздействие начинают в прямом направлении. При значениях ИВР менее 1 Гц (ваготония) проводят воздействие монополярными импульсами тока, при значениях ИВР от 1 до 2,5 Гц (нормотония) для достижения седатации проводят воздействие биполярными импульсами тока, а для достижения активации проводят воздействие монополярными импульсами тока, при значениях свыше 2,5 Гц (симпатикотония) проводят воздействие биполярными импульсами тока. При значениях ИВР менее 0,1 Гц и более 10 Гц воздействие не проводят.
Хорошо известно, что ваготония (ВТ) представляет собой сложное состояние ВНС, провоцируемое избыточным тонусом блуждающего нерва, регулирующего деятельность внутренних органов, желез внутренней секреции, сосудов. ВТ имеет несколько десятков симптомов, что затрудняет ее диагностику, но установленная ваготония является поводом для соответствующего лечения. ВТ чрезвычайно распространена среди детей и подростков. По статистике, более половины детей с неинфекционной патологией приходят к педиатру именно с этой проблемой. Взрослые тоже все чаще сталкиваются с ваготонией. Причина тому — снижающаяся двигательная активность населения, нездоровый образ жизни, высокий уровень стресса, чрезмерные физические и эмоциональные нагрузки на работе и дома.
Самые частые признаки при ваготонии — слабость, гипотония, брадикардия, одышка, нелокализованные боли в животе и груди, головокружения и снижение устойчивости к любым видам нагрузок, быстрая утомляемость. Ваготония сопровождается нарушением сна — пациенты трудно засыпают, беспокойно спят или страдают бессонницей, но днем сонливы. Помимо перечисленных, пациенты с ВТ испытывают и другие симптомы — плохую переносимость жары и холода, зябкость, сильную потливость, колебания температуры тела в сторону ее снижения, зуд кожи и склонность к аллергиям, насморк без явной инфекционной причины, избыточная масса тела при пониженном аппетите, метеозависимость и ухудшение самочувствия при резких переменах погодных условий.
Ваготония не является заболеванием, но может быть предвестником болезни. Иногда для купирования симптомов ваготонии достаточно нормализовать режим работы, сна и отдыха, наладить правильное питание, практиковать регулярные занятия спортивными упражнениями. Если правильный режим, питание и спорт не приносят желаемого результата, назначается медикаментозная терапия. Однако в большинстве случаев ВТ плохо купируется лекарственными методами.
Учитывая, что ваготония является ярко выраженным эндорфин-дефицитным состоянием, предпочтительно применение методов активации эндорфинной системы с учетом индивидуальных особенностей. Нами установлено, что для нормализации тонуса ВНС пациентов с ваготонией необходимо проводить транскраниальную электростимуляцию (ТЭС) эндорфинной системы монополярными импульсами тока, длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс, прилагаемым на поверхность кожи головы в области лба и за ушами. ТЭС в данном режиме обладает повышающим активность действием, повышает иммунитет, обезболивает и др.
В отличие от ваготонии, симпатикотония (СТ) проявляется повышением тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы с появлением характерной симптоматики — гипертония, тахикардия, жар, чувство голода и т.д. Она может быть одним из проявлений смешанного варианта вегетативной дисфункции либо самостоятельной формой патологии, и нередко требует медикаментозного и даже хирургического лечения. Симпатикотонию, также, как и ваготонию, не считают заболеванием, это сложный симптомокомплекс, возникающий из-за функциональных расстройств вегетативной регуляции, который может возникать на фоне другой патологии или даже без видимых на то причин. Однако без внимания это расстройство оставлять нельзя, ведь осложнения его могут представлять угрозу жизни пациента, провоцировать неврозы и существенно снижать качество жизни. По некоторым данным, этим расстройством страдает до 80% населения, причем как минимум треть из них нуждается в помощи специалистов. Среди пациентов в несколько раз больше женщин, симптоматика ярче выражена у детей, подростков, в период менопаузы и беременности.
Признаками СТ считаются: склонность к повышению артериального давления; некоторое увеличение температуры тела до 37-37,5 градусов; ощущение жара; учащение пульса и дыхания; парестезии, запоры; снижение потоотделения и сухость кожи; блеск глаз, расширенные зрачки, повышение аппетита наряду со снижением массы тела, мигрень, головокружение, приступы потери сознания; выраженная метеочувствительность.
Для симпатикотоников характерны эмоциональная лабильность — вспыльчивость, раздражительность, склонность к неврозам и неврастении, рассеянность, сложности с концентрацией внимания и обучением.
Лечение СТ должно быть комплексным, продолжительным и индивидуально подобранным в зависимости от превалирующей симптоматики. Первостепенное значение имеют немедикаментозные способы коррекции тонуса вегетативной иннервации. Симпатикотония также является эндорфиндефицитным состоянием и потому в этом случае показано применение ТЭС. Для нормализации тонуса ВНС пациентов по симпатикотоническому типу необходимо проводить транскраниальную электростимуляцию эндорфинной системы, прилагаемым на поверхность кожи головы в области лба и за ушами. ТЭС в данном режиме обладает понижающим активность действием, нормализует давление, обезболивает и др.
Применение ТЭС-терапии при нормотонии (НТ) показано для практически здоровых людей, которым требуется, тем не менее, некоторая коррекция, связанная с усталостью, лёгким стрессом, недостаточным восстановлением или, наоборот, возбуждением после нагрузок (как физических, так и эмоциональных, и интеллектуальных) или после слишком короткого сна. В этих ситуациях назначается ТЭС с указанными ниже параметрами импульсов, причем, когда требуется задействовать седативную функцию, ТЭС проводят биполярными импульсами тока длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс, а когда требуется активирующая функция, ТЭС проводят монополярными импульсами тока аналогичной длительности и периода.
Одним из важных условий эффективного применения ТЭС-терапии является учет индивидуальных особенностей и состояния иннервирующей и кровоснабжающей систем головы и мозга пациента.
Как известно, иннервацию всех органов головы и структур головного мозга обеспечивают черепные нервы в количестве 12 пар, которые происходят из мозговой нервной ткани. Одна часть из них выполняет чувствительные функции, другая – двигательные, третья совмещает обе. Они имеют афферентные и эфферентные волокна (или только один из этих видов), ответственные за прием или передачу информации соответственно.
Кровоснабжение головного мозга осуществляется двумя внутренними сонными артериями и двумя позвоночными артериями. Отток крови происходит по двум яремным венам. Возле основания черепа магистральные артерии образуют Виллизиев круг, от которого и отходят артерии, которые поставляют кровь в ткани головного мозга и другие области головы (кожные покровы, мышцы, сенсорные органы и т.д.).
Ощущения под электродами при проведении ТЭС-терапии косвенно свидетельствуют о состоянии обеих этих систем и позволяют прогнозировать эффективность проводимых процедур. При наличии ощущений покалывания, пощипывания, легкого давления только под лобными электродами или одновременно под всеми электродами вероятность эффективного проведения процедур выше, а сам эффект наступает быстрее. При наличии же этих ощущений только под заушными электродами прогноз менее благоприятный. В этом случае, как правило, приходится проводить больше процедур до наступления эффекта, чаще возникают различные побочные эффекты. Поэтому в целях повышения эффективности необходимо изменять полярность подводимого к электродам сигнала, добиваясь наличия ощущений от процедуры только под лобными электродами или одновременно под всеми электродами.
На Фиг.1. представлена блок-схема устройства, где: 1 – таймер, 2 – генератор, 3 – коммутатор режимов, 4 – преобразователь напряжение-ток ПНТ, 5 – переключатель, 6 – датчик RR-интервалов, 7 – блок ИВР, 8 – кнопка полярности с переключателем, 9 – лобный электрод, 10 – заушные электроды, 11 – кнопка активации-седатации.
Устройство работает следующим образом. Таймер 1 формирует длительность процедуры, сигнал с его выхода управляет работой генератора 2. Генератор 2 выдает сигнал на первом (монополярные импульсы) и втором (биполярные импульсы) выходах, подключенных, соответственно, к первому и второму входу коммутатора режимов 3. К третьему и четвертому входам коммутатора режимов 3 подключены, соответственно, первый и второй выходы блока ИВР 7, на первый вход которого поступает сигнал от датчика R-R интервалов 6, а на второй вход – сигнал от кнопки активации-седатации 11. На первом выходе блока ИВР 7 формируется логическая 1 при значении ИВР менее 1 Гц и логический 0 при значении ИВР большем либо равном 1 Гц, на втором выходе блока ИВР 7 формируется логическая 1 при значении ИВР более 2,5 Гц и низкого уровня при значении ИВР меньшем либо равном 2,5 Гц. На выход коммутатора режимов 3 подается сигнал либо с первого, либо со второго выходов генератора 2 в зависимости от комбинации сигналов на его третьем и четвертом входах: при наличии логической 1 на третьем входе, на выход транслируется сигнал с первого входа (монополярные импульсы), при наличии логической 1 на четвертом входе, на выход транслируется сигнал со второго входа (биполярные импульсы). При значениях ИВР в пределах 1…2,5 Гц состояние первого и второго выходов блока ИВР 7 зависит от сигнала кнопки активации-седатации 11: при поступлении от неё логической 1 – логическая 1 появляется на первом выходе блока ИВР 7 (включатся монополярные импульсы), а при логическом 0 – на втором выходе блока ИВР 7 (включатся биполярные импульсы). Положение кнопки активации-седатации 11 устанавливается вручную в зависимости от задачи проведения процедуры – активация либо седатация. Сигнал в виде импульсов напряжения с выхода коммутатора режимов 3 поступает на вход преобразователя напряжение-ток (ПНТ) 4, первый и второй выходы которого образуют выход по току и подключены, соответственно, к первому и второму входам переключателя 4, третий вход которого подключен к кнопке полярности 8. Первый и второй выходы коммутатора режимов 5 подключены, соответственно, к лобному электроду 9 и заушным электродам 10, соединенным параллельно. Направление протекания тока в нагрузке обеспечивается либо в прямом направлении – от заушных электродов 10 (т.к. они в данной ситуации выполняют функцию анода) к лобному электроду 9 (выполняет функцию катода), либо в инверсном – от лобного электрода 9 (анод) к заушным электродам 10 (катод), и зависит от сигнала кнопки полярности  8, который устанавливается вручную в зависимости от локализации ощущений пациента – необходимо установить такую полярность, чтобы пациент испытывал ощущения либо только в области лобного электрода 9 либо одновременно на всех электродах.
Разработанные способ и устройство были успешно применены на практике.
Пример 1. Пациентка К., 43 года, обратилась с жалобами на слабость, одышку, боли в груди, периодическое головокружение и быструю утомляемость. Обследование значимых патологий не выявило.
С помощью устройства согласно данному изобретению проведена оценка индекса вегетативного равновесия ИВР=0,5 Гц, что соответствует ваготоническому типу дисбаланса ВНС (ваготонии). Назначен курс ТЭС-терапии: 7 процедур длительность по 20 минут, что определялось установками таймера, режим стимуляции - монополярные импульсы тока длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс. Вначале курса воздействие проводилось в прямом направлении: через лобный (катод) и заушные электроды (анод).
После проведения 2-х сеансов состояние пациентки изменилось незначительно, ИВР=0,65 Гц. Уточнили у пациентки локализацию ощущений во время стимуляции, она испытывала их исключительно на заушных электродах. С помощью кнопки полярности была изменена полярность подключения электродов на инверсную (через лобный электрод подавался анод, через заушные электроды – катод), после чего проведено еще 5 процедур. По окончанию курса пациентка чувствовала себя хорошо, отмечена значительная прибавка сил, полностью ушли боли в груди и головокружения, нормализовался сон. Измерен ИВР=1,6 Гц, что соответствует норме.
Пример 2. Пациент Н., 51 год, обратился с жалобами на частое высокое давление, тахикардию, периодически замечал повышение температуры тела до 37-37,3 градусов без признаков инфекции, а также метеочувствительность. Для пациента характерны вспыльчивость, раздражительность. При осмотре отмечена сухость кожи, неестественный блеск глаз, расширенные зрачки. Анализы крови и мочи не позволили обнаружить явных отклонений от нормы.
С помощью устройства согласно данному изобретению проведена оценка индекса вегетативного равновесия ИВР=6,5 Гц, что соответствует существенному дисбалансу ВНС по типу симпатикотонии. Назначен курс ТЭС-терапии 12 процедур по 30 минут биполярными импульсами тока длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс. Воздействие проводилось в прямом направлении, длительность определялась таймером, при этом пациент во время сеанса ощущал легкую вибрацию только под лобным электродом. Всего проведено 12 сеансов в два курса по 6 процедур с перерывом 1 неделя. По окончанию лечения пациент чувствовал себя хорошо, перестал жаловаться на высокое давление, стал гораздо более спокоен, практически перестал реагировать на погоду, нормализовался сон и исчезла сухость кожи. Измерен ИВР=2,4 Гц, что соответствует верхней границе нормы.
Пример 3. Пациент Д., 27 лет, спортсмен, обратился с просьбой помочь улучшить спортивные результаты, а также повысить мотивацию, т.к. стал чаще испытывать усталость после тренировок, медленнее восстанавливаться, участились случаи появления мелких травм, а также переносимость перелетов на соревнования, что связано со сменой часовых поясов. По результатам обследования практически здоров, обладает развитой мускулатурой, частота пульса ниже нормы (50 ударов в минуту), что не является редкостью для спортсменов.
С помощью устройства согласно данному изобретению проведена оценка индекса вегетативного равновесия ИВР=1,2 Гц, что соответствует норме, однако, ближе к ваготоническому типу. Поскольку требовалось осуществить активацию функционального состояния пациента, то назначен курс ТЭС-терапии 10 сеансов по 15 минут монополярными импульсами тока длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс. Воздействие проводилось в инверсном направлении, так как при прямом направлении пациент ощущал легкую вибрацию только под заушными электродами, длительность задавалась таймером. Проведено 10 сеансов единым курсом, по одной процедуре в 2 дня. По его окончании пациент стал переносить более высокие нагрузки на тренировках, перестал жаловаться плохую акклиматизацию, снизилось число травм. Рекомендовано периодически повторять курсы в соответствии с графиком тренировок. Стали расти спортивные результаты, в итоге на важных для него соревнованиях занял призовое место. Измерен ИВР=1,7 Гц, что соответствует норме.
Пример 4. Пациентка О., 34 года, офисный работник, с признаками излишнего веса. Обратилась с жалобами на постоянное чувство голода, быструю утомляемость, нервозность. Также отметила нарекания начальства, т.к. имелись трудности с завершением сделок (как менеджеру по продажам), поскольку не хватало сил и терпения на общение с клиентами. В целом производила впечатление здорового, но уставшего, человека.
С помощью устройства согласно данному изобретению проведена оценка индекса вегетативного равновесия ИВР=2,2 Гц, что соответствует норме, но ближе к симпатикотоническому типу. Поскольку требовалось осуществить седатацию состояния пациентки, назначен курс ТЭС-терапии биполярными импульсами тока длительностью 3,75±0,4 мс и периодом следования 12,9±0,6 мс. Воздействие проводилось в прямом направлении, пациентка испытывала ощущения примерно одинаково под всеми электродами. Проведено 5 сеансов в ежедневном режиме. В итоге пациентка сообщила об улучшении настроения и самочувствия, снижении аппетита. В связи с повышением работоспособности выросли также коммерческие результаты, что отразилось на ее премировании. Измерения ИВР показали небольшой сдвиг ИВР=1,9 Гц, что соответствует норме.
Таким образом, приведенные примеры показывают, что вновь разработанные способ транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга для нормализации тонуса ВНС и устройство для его осуществления позволяют эффективно реализовать поставленную задачу – нормализацию тонуса ВНС пациента за счет индивидуализации параметров воздействия с учетом исходного состояния ВНС и в соответствии с текущим состоянием систем иннервации и кровоснабжения головы каждого пациента.