УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ

Техническое решение относится к области физиотерапии и может быть использовано для автоматического управления любыми физиотерапевтическими приборами при лечении остеохондрозов, мышечных травм и др. болезней.
В медицинской практике известны и широко используются в целях физиотерапии различные приборы в виде управляемых вручную генераторов электрических и магнитных полей сложной формы, обеспечивающих местное обезболивание и дающих терапевтический эффект.
Так известный аппарат «Алимп-1», работающий на принципе воздействия бегущим импульсным полем и импульсный физиотерапевтический аппарат «инфита» с использованием генераторов низкочастотного поля малой напряженности. (С.А. Муравьев, Ю.В. Дыжин. Конверсия в радиопромышленности. Радиопромышленность. М.: НИИЭКР, 1992 г.).
Однако известные терапевтические приборы не являются автоматически управляемыми по болевым ощущениям, поэтому могут использоваться лишь в период бодрствования пациента под контролем медперсонала. Между тем болевые ощущения являются помехой для нормального сна, что осложняет и затягивает лечение, нарушает психологическое состояние человека. Желательно было бы создать физиотерапевтический прибор, управляемый каким либо физиологическим параметром и обеспечивающим его включение в преддверии пробуждения.
Известно устройство управления реабилитацией функции мышц человека, в котором управление производится от датчика сокращения мышцы или датчика сердечных сокращений (Ю.И. Молчанов и др. Патент №2153363, МКл. A61N 1/08. Бюл. Изобр. №21 от 27.07.2000 г.). Это устройство реализует идею автоматического управления по результату действия на физиологический параметр, однако для управления болевыми ощущениями требуется принципиально иное техническое решение.
Также известен «Прибор для обезболивания в период сна» (патент RU №2271839 С1), использующий обратную биологическую связь. Назначение прибора - пациент перед сном закрепляет на своей голове приемные датчики и на месте травмы датчики импульсов тока. Пациент засыпает. Если, во время сна, боль начинает усиливаться, что неизбежно привело бы к вынужденному пробуждению, прибор начинает запускать обезболивающее устройство (в данном случае генератор импульсов тока), которое, в свою очередь, гасит болевые ощущения и обеспечивает пациенту непрерывный сон. Прибор для обезболивания в период сна содержит контактные датчики, регистрирующие изменение потенциалов головного мозга, полосовой усилитель этих потенциалов, фильтр, настроенный на полосу частот альфа-ритма, пороговое устройство, оценивающее энергию колебаний потенциалов, и генератор импульсов тока, который включается или выключается пороговым устройством. Принцип работы прибора построен на регистрации появления альфа-ритма у пациента в преддверии пробуждения, причиной которого является возвращение болевых ощущений. Появление альфа-ритма ведет к срабатыванию порогового устройства и запуску системы обезболивания, что в свою очередь гасит боль и не дает пациенту проснуться, обеспечивая стабильный сон и ускоренное выздоровление.
К недостаткам данного прибора можно отнести недостаточное количество извлекаемых информационных параметров, что ведет к невысокой вероятности точной и надежной регистрации момента пробуждения пациента и невозможности его использования в период REM-сна, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) которого неотличима от ЭЭГ бодрствующего человека, а так же низкой эффективности физиотерапевтических приборов.
Заявляемое техническое решение направлено на создание устройства, которое позволило бы решить задачу увеличения вероятности точной и надежной регистрации момента пробуждения пациента, возможности использования его в период REM-сна.
Поставленная задача решается тем, что устройство управления физиотерапевтическими приборами, содержащее контактные датчики потенциалов головного мозга, соединенные с входным полосовым усилителем, и последовательно соединенные блок управления, генератор последовательности импульсов тока и контактные датчики импульсов тока, согласно новому техническому решению, дополнительно содержит систему полосовых фильтров альфа-, бета-, гамма-, дельта- и тета-ритма, соответственно, и вычислитель, выходом соединенный с блоком управления, а входом - с выходами параллельно соединенных полосовых фильтров альфа, бета-, гамма-, дельта- и тета-ритма, входы которых подключены к выходу входного полосового усилителя.
Принципиальным отличием предлагаемого устройства является возможность извлечения большего числа информационных параметров, получаемых путем оценки отношения мощности альфа-ритма к мощности тэта-ритма, изменения мощности бета-ритма, гамма-ритма, дельта-ритма, а так же других вычисляемых параметров, обеспечивающих высокую точность определения состояния пациента.
На чертеже представлена схема заявляемого устройства управления физиотерапевтическими приборами.
Устройство управления физиотерапевтическими приборами содержит приемные датчики 1 потенциалов головного мозга, соединенные последовательно с входным полосовым усилителем 2. К выходу входного полосового усилителя 2 подключены параллельно соединенные полосовые фильтры альфа-ритма 3, бета-ритма 4, гамма-ритма 5, дельта-ритма 6 и тета-ритма 7, выходы которых соединены с входом вычислителя 8. Выход вычислителя 8 подключен к входу блока управления 9, который выходом соединен с генератором 10 последовательности импульсов тока, к выходам которого подключены контактные датчики 11 импульсов тока.
Устройство управления физиотерапевтическими приборами работает следующим образом. Приемные датчики 1 потенциалов головного мозга закрепляются на голове пациента. Эти датчики регистрируют процесс изменения потенциалов головного мозга - изменение амплитуды альфа-ритма, бета-ритма, гамма-ритма, дельта-ритма и тэта-ритма. Далее, сигнал об изменении потенциалов головного мозга поступает на входной полосовой усилитель 2, где повышается соотношение сигнал/шум и подавляются все внеполосовые помехи. Затем, усиленный и отфильтрованный сигнал поступает на систему параллельно включенных полосовых фильтров, каждый из которых выделяет необходимую полосу частот, содержащую информационный параметр. В состав системы фильтров входят: полосовой фильтр альфа-ритма 3, полосовой фильтр бета-ритма 4, полосовой фильтр гамма-ритма 5, полосовой фильтр дельта-ритма 6, полосовой фильтр тэта-ритма 7. После разделения поступившего от входного полосового усилителя 2 сигнала на полосы они (сигналы) попадают на вычислитель 8, где происходит выделение информационных параметров, их оценка и принятие решения о включении либо выключении генератора 10 импульсов тока путем подачи управляющих импульсов через блок управления 9. Генератор 10 последовательности импульсов тока генерирует обезболивающие сигналы, которые поступают на контактные датчики импульсов тока 11, закрепленные в области проявления болевых ощущений пациента.
Если боль появится, человек вынужден проснуться, однако изменение потенциалов головного мозга в преддверии пробуждения будет зарегистрировано устройством управления физиотерапевтическими приборами, что повлечет включение генератора 10 последовательности импульсов тока. Генератор 10 сгенерирует соответствующие сигналы (на обезболивание), которые уменьшат болевые ощущения пациента, что позволит пациенту избежать преждевременного пробуждения и продолжать спокойно спать.
Вместо генератора 10 последовательности импульсов тока может быть включен любой физиотерапевтический прибор электрического, магнитного, акустического, либо иного типа излучения. При этом принцип действия обратной связи от головного мозга на блок управления прибором остается неизменным. Вновь введенные полосовые фильтры альфа-ритма, бета-ритма, гамма-ритма, дельта-ритма и тета-ритма (которые могут быть реализованы на основе операционных усилителей или любым другим цифровом или аналоговым способом их формирования), соединенные параллельно, и вычислитель (в качестве которого может использоваться любой микроконтроллер, процессор или иное цифровое вычислительное устройство) дают возможность извлечения большего числа информационных параметров, получаемых путем оценки отношения мощности альфа-ритма к мощности тэта-ритма, изменения мощности бета-ритма, гамма-ритма, дельта-ритма, а так же других вычисляемых параметров, обеспечивающих высокую точность определения состояния пациента.
Также решается задача увеличения вероятности точной и надежной регистрации момента пробуждения пациента, возможности использования устройства управления в период REM-сна. Повышается эффективность действия физиотерапевтических приборов обезболивания путем автоматического их включения и выключения под действием потенциалов головного мозга в преддверии пробуждения пациента.