Низкочастотный модулятор нейроактивности

Полезная модель относится к медицине, а именно к физиотерапевтическим устройствам для воздействия на пациента и может найти применение в неврологии и психотерапии при лечении ряда заболеваний.
Из уровня техники известно устройство транскраниальной электромагнитной стимуляции мозга для лечения большого депрессивного расстройства у взрослых людей, которым не помогла традиционная терапия. Способ не требует введения электродов под кожу или через черепную коробку. Энергия электромагнитных импульсов излучается от индуктивного излучателя, одетого на голову пациента (Транскраниальная электростимуляция, под ред., Д.П. Дворецкого, Санкт-Петербург, РАН Институт физиологии им. И.П. Павлова, 1998, стр. 482-487).
Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС, англ. Transcranial magnetic stimulation, TMS) - это метод, позволяющий неинвазивно стимулировать кору головного мозга при помощи коротких магнитных импульсов. Так же как и транскраниальная электрическая стимуляция (ТЭС), ТМС иногда сопряжена с болевыми ощущениями (Chen R, Spencer DC, Weston J, Nolan SJ. Транскраниальная магнитная стимуляция при лечении эпилепсии = Transcranial magnetic stimulation for treatment of epilepsy // Cochrane library. - John Wiley & Sons, Ltd., 2016. - 11 августа.
doi:10.1002/14651858.CD011025.pub2. Архивировано 18 апреля 2019 года).
Исследование ингибиторных процессов мозга при помощи ТМС является возможным благодаря способности ТМС возбуждать ингибиторные нейроны коры. Важно отметить, что ТМС возбуждает центральные моторные проводящие пути посредством активации интернейронов с последующей синаптической передачей возбуждения на пирамидные нейроны. Поэтому любые нарушения синаптичесой функции приводят к снижению амплитуды и удлинению латентности MBП. С другой стороны, высокая чувствительность МВП к изменениям синаптической активности, позволяет производить оценку возбудимости моторной системы головного мозга (cortical excitability), включая ее возбуждающие (экситаторные) и тормозные (ингибиторные) компоненты.
Известны устройства для терапевтического воздействия на голову пациента, основанные как на ТЭС, так и на комбинированном воздействии цвето-, звукотерапии.
Одно из таких описано в патенте RU 101363, МПК A61N 2/04 Опубл. 20.01.2011, как содержащее источник питания и элемент воздействия, включающий излучатель, который является составной частью колебательного LC - контура, включенного в схему автогенератора, модулятор, выход которого соединен со схемой автогенератора, источник низкочастотного сигнала с постоянно меняющейся частотой и амплитудой, и усилителя мощности и электроакустический преобразователь, выполненный в виде наушников, надеваемых на голову пациента. Известное устройство для физиотерапии воздействует на голову пациента высокочастотными электромагнитными колебаниями, которые модулированы низкочастотными колебаниями и одновременно воздействуют акустическими колебаниями. Таким образом, в известном запатентованном устройстве для воздействия на голову пациента применяется высокочастотная электромагнитная стимуляция.
Недостатком является использование аудиоплеера, в то время как источник сигнала не обязательно должен быть привязан только к данным особенностям плеера.
Получен также патент на устройство для терапевтического воздействия на голову пациента RU 2696441 С2 МПК A61N 5/06 пуб.2019, которое содержит источник питания и элемент воздействия, включающий излучатель, который является составной частью колебательного LC-контура, включенного в схему автогенератора, модулятор, выход которого соединен со схемой автогенератора, источник низкочастотного сигнала, у которого выход соединен с входом модулятора.
Воздействие электромагнитной стимуляцией широко используется в медицине, как для лечения, так и для диагностических целей. Известно, что с 9 ноября 2020 года медицинские организации первичного звена здравоохранения имеют возможность оснастить и переоснастить свое учреждение оборудованием согласно перечню, утвержденному Приказом Министерства здравоохранения Российской Федерации от 19.10.2020 №1112н «Об утверждении Перечня оборудования для оснащения и переоснащения медицинских организаций при реализации региональных, программ модернизации первичного звена здравоохранения», который содержит устройства, такие как миограф, нейромиограф, основанные также на данном принципе действия. В качестве прототипа выбрано устройство нейромиограф, принцип которого описан в следующей источнике (источник информации https://www.tiaramed.ru/catalog/elektromiografy-elektroneyromiografy/neyromiograf-mbn/. URL. Электронный ресурс (Дата обращения 29.01.2021). Данный прибор с возможностью использования двух электрических стимуляторов. Причем электростимуляторы могут работать как независимые и взаимозаменяющие, так и формирующие стимулы с задержкой один относительно другого для формирования "кондиционирующих" стимулов. Недостатком известного устройства является ограничение в действии только диагностикой и невозможность его портативного воплощения.
На принципе получения ингибиторных ответов при помощи ТМС с учетом подавления спонтанной мышечной активности после предъявления такого стимула - возбуждения электромагнитной индукцией (метода, который получил название «Кортикальный тихий период» Cortical Silent Period) авторами установлена возможность не только оценить длиннолатентную корковую интибицию (GABA-B), но и учесть то, что данный вид ингибиторной функции наиболее чувствителен к нарушениям активности базальных ганглиев, например, при экстрапирамидальных расстройствах, дистонии, болезни Паркинсона и других поражениях базальных структур. Все это позволило авторам определить необходимые и достаточные режимы положительного воздействия на указанные структуры мозга и на основе этих данных создать устройство транскраниальной электромагнитной стимуляции (ТЭС) мозга.
Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств для физиотерапии в области неврологии. Технический результат - повышение лечебных возможностей за счет возможности местного самостоятельного применения без дополнительного контроля медицинским работником с использованием электромагнитотерапевтических факторов воздействующих на биологические ткани.
Технический результат достигается с помощью низкочастотного модулятора нейроактивности, содержащего прямоугольный корпус с размещенными на торцах разъемами и кнопками управления, микроконтроллер с радиомодулем 2.4 ГГц, генератор низкочастотных колебаний для формирования гармонического непрерывного аналогового сигнала в диапазоне 5-100 Гц, записанного в постоянное запоминающее устройство ПЗУ микроконтроллера в виде цифрового кода, при этом на выходе микроконтроллера формируется два широтно-импульсно модулируемых ШИМ сигнала, которые работают попеременно по половине периода модулирующего сигнала и каждый из них управляет соответствующей частью Н-моста на MOSFET транзисторах, причем первая гармоника формируемого сигнала равна частоте модулирующего сигнала, а для восстановления сигнала, заданного в ПЗУ микроконтроллера, устройство содержит аналоговый фильтр низких частот, который и выделяет основную гармонику на частоте модуляции, при этом устройство снабжено оголовьем в виде повязки с прикрепленными на ней электродами.
Зарядка аккумулятора устройства производится на бесконтактной основе или через разъем USB.
Генератор формирует синусоидальный сигнал низкой частоты, который поступает на электроды.
Воздействие на нейронные структуры происходит путем имитации электрической активности мозга малыми токами на коже головы через электроды. Кора головного мозга воспринимает электромагнитные импульсы, от накожного тока и подстраивается по частоте, активизируя вышеуказанные зоны мозга пациентов, находящихся в депрессии.
Параметры устройства и фильтра приведены в Таблице 1.
Данные по большой группе исследований с подтверждением достижения положительного воздействия на человека приведены в Таблице 2.
Управление устройства может быть осуществлено непосредственно с кнопок на боковой стороне. Индикационные светодиоды позволяют получить информацию о включении, старте программы, зарядке батареи.
Протокол связи устройства со смартфоном или компьютером - Bluetooth Low Energy.
Режимы работы генератора программируются и записываются непосредственно во flash память микроконтроллера.
На фигуре 1 показано оголовье - общий вид (поз.1).
Каждому из людей было проведено от 5 до 10 процедур в течение 10 мин с интервалами - через день.
Характеристики и электрические параметры устройства приведены в Таблице 1.
В Таблице 2 показаны данные полученные в результате наблюдения за пациентами.
Данные полученные в результате наблюдения за социальной активностью, сном испытуемых (опрос самих испытуемых, их близких родственников), проведение тестов на интеллектуальные и эмоциональные изменения до и после применения устройства (тест Сонди, тест Люшера, тест IQ), в некоторых случаях путем фиксации изменений электроэнцефалографии. Наблюдения проводились как в момент воздействия, так и после в течение года. Негативных отзывов зафиксировано не было.
Респонденты были разного пола, возраста и социального статуса. Возраст от 18 до 72 лет.
Отдельно наблюдалась группа из 20 человек с последствиями после COVID-19, у которых также отмечались положительные эффекты. Отдельно эта группа не описана. Отмечено в дополнение возврат обоняния и вкуса на 1-2 сеансе.
Статистические данные, выборка 100 респондентов.
1. Снижение восприятия информации на слух - повышение на 20-30%.
2. Снижение восприятия информации из текста - повышение на 30-40%.
3. Снижение кратковременной памяти - повышение на 40%.
4. Снижение долговременной памяти - повышение на 20-45%.
5. Потеря ассоциативных привязок памяти - повышение на 50-55%.
6. Снижение способности формулировать мысль - повышение на 35-40%.
7. Снижение способности анализа - повышение на 35-50%.
8. Снижение скорости умственной реакции - повышение на 75-80%.
9. Снижение способности к эмпатии - повышение на 20-55%.
10. Утрата пространственного мышления - повышение на 50-70%.
11. Снижение самокритики - повышение на 35-50%.
12. Гипертрофированность критики к окружающим - снижение на 70-75%.
13. Повышенная реакция на внешнюю критику - снижение на 55-60%.
14. Снижение мышечного тонуса - повышение на 35-40%.
15. Снижение либидо - повышение на 30-35%.
16. Искажение пищевого поведения - нормализация на 30-35%.
17. Снижение эмоционального комфорта - повышение на 75-80%.
18. Снижение способности к засыпанию - повышение на 60-65%.
19. Снижение эрекции - повышение на 45-55%.
20. Снижение общего тонуса - повышение на 25-40%.
Описание составлено исходя из исследования 100 человек. По причине сохранности персональных данных данные респондентов не указаны. При проведении исследования применялся метод «плацебо», дополнительно к 30 респондентам.
У респондентов с плацебо уличений и иных положительных изменений не выявлено.
Результаты воздействия: в группе испытуемых у всех без исключения было улучшение самочувствия, повышение уравновешенности и спокойствия, снижение уровня эмоциональных переживаний.