СПОСОБ ОКАЗАНИЯ РЕЛАКСИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА СВЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ОТ СВЕТОДИОДНОГО ИСТОЧНИКА
METHOD FOR RELAXANT EFFECT OF OPTICAL EMISSION GENERATED BY LIGHT-EMITTING-DIODE SOURCE ON FUNCTIONAL STATUS

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для оказания релаксирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника.
В настоящее время отмечается широкое распространение новых источников освещения на основе полупроводниковых светодиодов. Такие полупроводниковые источники света обладают не только чрезвычайно высокой эффективностью, но (если они построены по принципу RGB смешения) и способностью варьировать качественные (цвет, спектр), количественные (интенсивность) и модуляционные (частота вспышек) параметры света по заданному алгоритму. Это качество получило название «интеллектуальный свет».
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения воздействия на функциональное состояние человека светового излучения (RU, патент №2217182. кл. A61N 5/06. 2001).
Недостатками известного способа является невозможность оказания релаксирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в возможности оказания релаксирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе оказания релаксирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника согласно изобретению воздействие белым светом, с цветовой температурой 1700 K и 10000 K, осуществляют на открытые глаза человека, регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и при возрастании спектральной мощности альфа-ритма более чем на 50% и тета-ритма более чем на 25% от фоновых значений оценивают воздействие как релаксирующее.
Проводили исследование особенностей воздействия на функциональное состояние головного мозга человека динамически управляемого («интеллектуального») света от полупроводникового источника с цветовой температурой, варьируемой в диапазоне от теплого 1700 K до холодного 10000 K оттенков белого света.
Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.
В ходе проведения исследования апробировался опытный образец светодиодного источника интеллектуального света, управляемого с помощью специального программного обеспечения. Световой поток источника света в зависимости от цветовой температуры составлял 1000-4000 лм. Цветовая температура белого света изменялась и устанавливалась в диапазоне от теплого 1700 K до холодного 10000 K оттенков белого света. Индекс цветопередачи для этих цветовых температур лежал в диапазоне 80-90.
Во время экспозиции белого света с различными цветовыми температурами регистрировалась электрическая активность головного мозга обследуемых.
Запись ЭЭГ проводилась с помощью электроэнцефалографа «Телепат-104Д» (г. Санкт-Петербург) монополярным методом по международной системе «10-20» в точках Fp1, Fp2, F3, F4, С3, С4, Р3, Р4, O1, O2, F7, F8, Т3, Т4, Т5 и Т6 с индифферентными электродами, расположенными на мочках ушей. Частота оцифровки сигналов составляла 250 Гц, полоса пропускания по высоким частотам - 35 Гц, постоянная времени - 0.3 с.
В качестве контрольного состояния использовалась ЭЭГ при открытых глазах. Далее обследуемые, оставаясь с открытыми глазами, подвергались последовательному воздействию различных вариантов освещения, различающихся предустановленной цветовой температурой светодиодного источника. Длительность фоновой записи и проб с различной освещенностью соответствовала 2 мин в каждом случае, интервалы между экспозициями света также имели продолжительность в 2 мин.
Изучение полученных данных проводилось визуально и с помощью спектрального анализа. Определялись значения спектральной мощности альфа-, тета-, дельта- и бета-ритмов во всех регистрируемых областях коры головного мозга на всех упомянутых этапах регистрации мозговой активности. Спектральный анализ осуществлялся с помощью электроэнцефалографической программы «WinEEG Версия 1.3». Эпоха анализа при расчете спектров составляла 4 с. Усредненные спектральные показатели вычислялись по всей продолжительности фоновой записи и ЭЭГ во время воздействия световых проб.
При статистической обработке полученных результатов рассчитывались средние значения анализируемых характеристик, их стандартные отклонения, стандартные ошибки среднего значения. Определение степени достоверности различий усредненных показателей проводилось в статистическом пакете программ «Statistica 6» по уровню p<0.05 с использованием критерия Вилкоксона.
Визуальный анализ динамики ЭЭГ во время экспозиций белого света с варьируемой цветовой температурой показал наличие неоднозначных реакций в группе обследуемых на освещение от светодиодного источника. В ряде случаев наблюдалось видимое увеличение представленности альфа-ритма и усиление его регулярности, что соответствует возрастанию устойчивости общего функционального состояния головного мозга. Исходя из описанного типа реакции была выделена группа из 10 человек (3 женщин и 7 мужчин) с преимущественным усилением альфа-ритма.
Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой. Группа характеризовалась отчетливым возрастанием спектральной мощности альфа-ритма при экспозиции света с 1700 K (p<0.05 в O1) и 10000 K (p<0.05 в Fp2, F4, Р3, Р4, O1, O2, Т4, Т6). В последнем случае такая динамика захватывала большее количество областей коры. Небольшое, но достоверное возрастание мощности тета-ритма происходило в F7 и Т4 при освещенности с 1700 K и в F3, O1, F7, Т4 с 10000 K (p<0.05). При освещенности с 3800 K, 4800 K, 7000 K спектры в диапазоне альфа-, тета- и дельта-ритмов значимо не менялись. Спектральные характеристики бета-ритма оставались практически неизменными на всех пробах.
Общий характер изменений ЭЭГ у обследуемых из выделенной группы свидетельствует о релаксирующем воздействии на них света. Известно, что увеличение выраженности альфа-ритма, к тому же сопровождающееся усилением медленной активности, связывают со снижением уровня активации головного мозга, что способствует более полноценному отдыху и облегчает засыпание.
Способ оказания релаксирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника поясняется примерами.
Пример 1.
Испытуемая Т-ва, 35 лет.
Проводилась регистрация ЭЭГ при открытых глазах как в состоянии пассивного бодрствования, так и при воздействии белым светом от светодиодного источника с цветовой температурой 10000 K. Длительность экспозиции 120 с. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.
Уровень изменений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно исходного состояния приведен в Табл. 1. Во всех отведениях уровень спектральной мощности альфа-ритма увеличился более чем на 50%. В подавляющем большинстве отведений, кроме Р4, спектральная мощность тета-ритма возросла более чем на 25%. Таким образом, световое воздействие с цветовой температурой 10000 K увеличивает спектральную мощность альфа- и тета-ритмов, что свидетельствует о снижении уровня активации коры головного мозга. В целом для обследуемой Т-вой белый свет с 10000 K является релаксирующим.
Таблица 1
Изменения спектральной мощности альфа и тета-ритмов испытуемой Т-вой при воздействии света с цветовой температурой 10000 K
Отведения
α-ритм
θ-ритм
% изменений
Фон
Свет
Фон
Свет
α-ритм
θ-ритм
Fp1
2,70
6,10
1,89
6,98
125,84
268,73
Fp2
2,76
5,94
1,81
7,29
115,30
303,43
F3
3,46
9,35
2,57
5,49
170,23
113,29
F4
3,43
8,71
3,02
4,85
154,01
60,60
С3
2,92
9,95
2,13
3,92
240,40
83,95
С4
2,57
8,38
2,28
3,24
226,45
42,29
Р3
2,68
9,10
1,92
3,53
239,68
83,47
Р4
2,36
6,53
2,12
2,41
177,28
13,95
01
1,98
5,03
1,47
3,02
153,78
104,88
02
1,53
3,18
1,49
2,05
108,39
37,68
F7
2,62
5,62
1,88
5,92
114,67
214,23
F8
2,23
4,23
1,68
7,13
89,69
325,67
Т3
2,38
7,31
1,37
2,42
207,01
76,38
Т4
1,95
5,14
1,36
2,34
163,18
71,81
Т5
1,56
4,90
0,82
2,11
213,70
156,38
Т6
2,10
4,14
1,38
2,02
97,24
46,59
Пример 2.
Испытуемый У-ий, 29 лет.
Проводилась регистрация ЭЭГ при открытых глазах как в состоянии пассивного бодрствования, так и при воздействии белым светом от светодиодного источника с цветовой температурой 1700 K. Длительность экспозиции 120 с. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.
Уровень изменений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно исходного состояния приведен в Табл. 2. Во всех отведениях, кроме Fp2, спектральная мощность альфа-ритма возросла более чем на 50%. В отведениях С3, Р3, Р4, O1, O2, Т3, Т4 спектральная мощность тета-ритма увеличилась более чем на 25%, в остальных отведениях тета-ритм не превысил этот уровень. Учитывая совокупность факторов, таких как рост мощности альфа-ритма по всей коре и рост мощности тета-ритма в части отведений, можно говорить о снижении уровня активации коры головного мозга в ответ на световое воздействие с цветовой температурой 1700 K, больше выраженное в теменно-затылочных и средневисочных областях. В целом, для обследуемого У-ого белый свет с 1700 K является релаксирующим.
Таблица 2
Изменения спектральной мощности альфа и тета-ритмов испытуемого У-го при воздействии света с цветовой температурой 1700 K
Отведения
α-ритм
θ-ритм
% изменений
Фон
Свет
Фон
Свет
α-ритм
θ-ритм
Fp1
7,08
13,69
4,21
3,64
93,36
-13,54
Fp2
8,74
12,52
5,05
4,10
43,25
-18,81
F3
7,23
14,10
3,33
3,43
95,02
3,00
F4
7,66
12,62
3,72
4,02
64,75
8,06
С3
9,65
21,44
2,19
2,95
122,18
34,70
С4
7,16
16,4
2,67
3,25
29,05
21,72
Р3
9,36
29,22
2,10
3,35
212,18
59,52
Р4
7,30
19,82
2,34
3,46
171,51
47,86
O1
8,62
34,51
1,87
3,56
300,35
90,37
O2
8,75
25,45
2,03
3,99
190,86
96,55
F7
4,02
6,17
1,85
1,86
53,48
0,54
F8
4,17
7,68
1,76
2,06
84,17
17,05
Т3
5,93
11,51
1,17
1,53
94,10
30,77
Т4
3,32
7,11
1,15
1,82
114,16
58,26
Т5
5,50
15,18
1,34
1,58
176,00
17,91
Т6
3,43
7,46
1,10
1,29
117,49
17,27
Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.
Исходя из полученных данных можно сделать заключение, что при экспозиции белого света с цветовой температурой 1700 K и 10000 K спектральный анализ электроэнцефалограммы показал, что при возрастании спектральной мощности альфа- ритма более чем на 50%, а тета-ритма более чем на 25% от фоновых значений можно сделать вывод о том, что световое воздействие снижает уровень активации коры головного мозга и является релаксирующим.
Предложенный способ позволяет осуществить индивидуальный подбор цветовой температуры с 1700 K и 10000 K, оказывающей релаксирующее воздействие на функциональное состояние человека при воздействии на него светового излучения от светодиодного источника.