Способ поиска зон, оптимальных для электроимпульсной терапии (варианты)
METHOD FOR SEARCHING OF OPTIMAL ZONES FOR ELECTROPULSE THERAPY (VERSIONS)

Группа изобретений относится к физиотерапии, в частности к способам электроимпульсного воздействия на кожный покров человека аппаратами СКЭНАР и им подобными, в которых для генерации стимулов применяют индуктивный накопитель энергии, и может найти применение в диагностических, лечебных, реабилитационных и профилактических целях.
В настоящее время стимуляторы, работающие на этом принципе, выпускаются как в России (СКЭНАР, ДЭНАС, ТИНЭР и др.), так и за рубежом (InterX, Avazzia, Physiokey и др.). Важным аспектом применения подобных стимуляторов является поиск зон, оптимальных для электровоздействия.
Из реферата и описания устройства по патенту РФ №2068277, МПК 6 A61N 1/36, опубликованного 27.10.1996, вытекает способ, согласно которому на кожу пациента устанавливают активный и пассивный электроды, подключенные к ключевому усилителю с трансформаторным выходом, измеряют параметры возникающих при этом свободных колебаний и определяют реакцию организма на воздействие по скорости изменения длительности первой полуволны указанных колебаний, а характер патологии - по длительности первой полуволны этих колебаний. (В описании свободные колебания ошибочно названы вынужденными.)
Использование индуктивного накопителя энергии, в качестве которого в рассматриваемом изобретении использован трансформатор, для генерации стимулов позволяет одновременно с воздействием осуществлять и оценку реакции на воздействие межэлектродных тканей (в первую очередь, кожного покрова), определять реакцию на воздействие организма в целом и, тем самым, оценивать электрофизиологическое состояние человека.
Данный способ позволяет провести оценку реакций организма на воздействие по выбранным критериям, но не предусматривает поиска зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, который может осуществляться по тем же критериям путем выявления участков кожного покрова, наиболее отличающихся от окружающих.
Недостатком данного способа является также существенная зависимость параметров свободных колебаний от скорости и силы прижатия электродов прибора к коже пациента, особенно в момент установки электродов на кожу. Незначительные их отклонения могут привести к существенным различиям измеренных значений параметров свободных колебаний, а значит, неверному определению реакции организма на воздействие или характера патологии.
Еще одним недостатком указанного способа является отсутствие усреднения измеряемых значений, которое из-за высокой вариабельности (динамических свойств) сигнала также может привести к существенной погрешности в оценке реакции организма на воздействие или характера патологии.
Кроме того, данный способ не может обеспечить оценку реакций организма на воздействие при перемещении электродов по кожному покрову.
Наиболее близким к заявляемому является «Способ определения локализации зон, оптимальных для электроимпульсной СКЭНАР-терапии (варианты)» по патенту RU 2266760 A61N 1/04, опубликованному 27.12.2005 г, согласно которому импульсным током СКЭНАР воздействуют на области жалобы и области, симметричные области жалобы, определяют значения начальных показателей реакции СКЭНАР, определяют значение показателя индивидуально-дозированного воздействия СКЭНАР на позиции с наибольшим значением начального показателя реакции СКЭНАР, определяют значения показателей индивидуально-дозированного воздействия СКЭНАР на позициях с возрастающими значениями начальных показателей реакции и на этих позициях определяют значения показателей реакции СКЭНАР, при которых прекращается реакция организма на воздействие импульсным током СКЭНАР, и в качестве оптимальной для электроимпульсной СКЭНАР-терапии выбирают зону с наибольшим значением текущего показателя реакции СКЭНАР, при котором прекращается реакция организма.
Данный способ позволяет определять зоны, оптимальные для электроимпульсной СКЭНАР-терапии, в рамках предложенного алгоритма. Однако из-за отсутствия задержки между установкой электродов на кожный покров и определением параметров колебаний, а также из-за отсутствия усреднения значений параметров колебаний этот способ не может обеспечить повторяемости результатов при отклонениях в скорости установки или силе прижатия электродов к кожному покрову пациента.
Еще один недостаток данного способа заключается в том, что он предусматривает поиск (определение локализации) зон только в статике и не позволяет проводить его при перемещении электродов по кожному покрову.
Также отметим, что применяемый в описании данного способа термин «определяют значения» (начальных показателей реакции, показателей индивидуально-дозированнного воздействия, показателей реакции СКЭНАР, при которых прекращается реакция организма) корректно описывает получение значений для дальнейшего сравнения в отличие от термина «измеряют», использованного в аналоге по патенту РФ №2068277. В частности, упомянутая в аналоге «скорость изменения длительности первой полуволны колебаний» не может быть получена прямым измерением, а рассчитывается по результатам нескольких измерений. Поэтому далее в отношении параметров колебаний используется термин «определяют» в отличие от первичных измерений.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в минимизации влияния таких неустранимых субъективных факторов, как разброс скорости установки и силы прижатия электродов к кожному покрову на результаты определения параметров свободных колебаний, возникающих при электроимпульсном воздействии стимулами, формируемыми с помощью индуктивного накопителя при поиске зон, оптимальных для электроимпульсной терапии последовательной перестановкой электродов.
В результате повышается достоверность выявления и точность локализации зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, при использовании для их поиска параметров свободных колебаний.
Второй задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности поиска зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, при лабильном способе воздействия, когда электроды равномерно перемещают по площади выбранного участка кожного покрова.
Технический результат при использовании заявляемого способа заключается в повышении объективности и точности выявления зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, за счет снижения влияния субъективных факторов, а также в обеспечении возможности такого поиска при лабильном воздействии.
Под зоной, оптимальной для электроимпульсной терапии, понимается зона кожного покрова на выбранной для обработки поверхности кожи, максимально отличающаяся по тем или иным критериям от других участков этой же поверхности. Несколько смежных зон считаются одной зоной. Если выявлено несколько несмежных зон с одинаковыми параметрами, то предпочтительной для обработки является зона с наименьшей площадью.
Технический результат достигается тем, что при электровоздействии, включающем установку электродов на кожный покров и пропускание через межэлектродные ткани стимулов, формируемых при помощи индуктивного накопителя, используют в качестве тестирующего сигнала свободные электрические колебания, возникающие в колебательном контуре, образованном цепью: активный электрод - индуктивный накопитель - пассивный электрод - межэлектродные ткани - активный электрод, при этом электроды последовательно устанавливают по всей площади выбранного участка кожного покрова и спустя фиксированный интервал времени в пределах 0,1-0,5 секунды после каждого обнаружения контакта электродов с кожей определяют и запоминают параметры колебаний, а зону, оптимальную для электроимпульсной терапии, определяют по минимальным или максимальным значениям одного или нескольких параметров указанных колебаний.
Второй вариант способа вместо последовательных перестановок предусматривает лабильное (подвижное) воздействие электродами на выбранный участок кожного покрова, при этом электроды равномерно перемещают по всей площади участка в один или несколько приемов.
В обоих вариантах экстремумы могут определяться также и для усредненных значений параметров колебаний.
Если в любом из этих вариантов выявлено несколько несмежных зон с равными экстремальными (мгновенными или усредненными соответственно) значениями одного или нескольких параметров, то в качестве оптимальной для воздействия зоны принимают наименьшую из них по площади.
В обоих вариантах предусмотрено применение как объединенного электрода, содержащего и активный, и пассивный электроды, так и разъединенных (разнесенных), где активный и пассивный электроды конструктивно обособлены, при этом один из них устанавливают вне зоны, выбранной для обработки, а второй переставляют или перемещают в пределах этой зоны.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
- на фиг. 1 - функциональная схема выходного каскада аппарата СКЭНАР и электрического эквивалента межэлектродных тканей биологического объекта;
- на фиг. 2 - изменение во времени емкости двойного слоя и активного сопротивления;
- на фиг. 3 - пример формы стимула;
- на фиг. 4 - форма стимулов до установки электродов на кожу;
- на фиг. 5 - форма стимулов сразу после установки электродов на кожу;
- на фиг. 6 - форма стимулов через 5 с после установки электродов на кожу;
- на фиг. 7 - форма стимулов через 30 с после установки электродов на кожу.
Первый вариант способа обеспечивает поиск зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, при последовательной перестановке электродов.
Известно, что при соприкосновении электродов с поверхностью кожи, представляющей собой, в общем случае, сложный комплекс водных растворов, на границе металл-раствор возникает целый ряд процессов. Это, прежде всего, формирование разности потенциалов (двойного электрического слоя), называемой электродным потенциалом [Методы клинической нейрофизиологии. Под ред. В.Б. Гречина. Л. Наука. 1977, с. 7-9].
1
Функциональная схема выходного каскада устройства, воздействующего стимулами, формируемыми при помощи индуктивного накопителя, приведена на фиг. 1. Схема включает индуктивный накопитель энергии 1 с внутренним активным сопротивлением 2, подключенный к источнику питания 3 через ключ 4 и к электродам 5 и 6, устанавливаемым на ткани биологического объекта, электрический эквивалент которых представлен RC-цепочкой 7 [см. книгу «Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. Теория и проектирование.» / Е.П. Попечителев, Н.А. Кореневский, М. «Высшая школа.» 2002, с. 64-65] и включает сопротивление Rp и емкость С двойного слоя, а также сопротивление rs межэлектродных тканей. Межэлектродный импеданс для импульсного тока практически полностью определяется импедансом двойного электрического слоя Rp и С, который изменяется во времени в процессе формирования указанного слоя, причем обе составляющих изменяются значительно, а сразу после установки электродов на кожу - еще и довольно быстро. Обобщенный вид изменения Rp и С приведен на фиг. 2 [«Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. Теория и проектирование.» / Е.П. Попечителев, Н.А. Кореневский, М. «Высшая школа.» 2002, с. 72]. На Фиг. 2 время формирования емкости двойного слоя обозначено t. По его истечении изменения импеданса двойного электрического слоя (Rp и С) незначительны и определяются преимущественно электрохимическими реакциями под электродами, связанными с местным метаболизмом.
Формирование воздействующих стимулов производят следующим образом. В исходном положении ключ 4 разомкнут.При замыкании ключа 4 начинается первая стадия формирования стимула, в процессе которой на индуктивный накопитель 1 подается напряжение от источника питания 3, которое вызывает протекание через него линейно увеличивающегося тока и, тем самым, накопление индуктивным накопителем 1 электромагнитной энергии. Т.е. в этот момент происходит "накачивание" энергии в индуктивный накопитель 1, отсюда другое название первой стадии стимула - "накачка".
На этой стадии параллельно межэлектродным тканям 7 подключены индуктивный накопитель 1 с активным сопротивлением 2, а также источник питания 3, последовательно соединенный с ключом 4. Поскольку внутреннее сопротивление источника питания 3 и ключа 4 (единицы Ом, эти сопротивления на схеме не показаны из-за малых величин) существенно меньше импеданса межэлектродных тканей 7, форма стимула в течение первой стадии практически не зависит от импеданса межэлектродных тканей 7.
После достижения заданной величины накопленной энергии индуктивный накопитель 1 отключают от источника питания 3, размыкая ключ 4. Начинается вторая стадия формирования стимула, в процессе которой энергия, накопленная в предыдущей стадии индуктивным накопителем 1, через электроды 5 и 6 передается на ткани биологического объекта 7 и возбуждает свободные электрические колебания в колебательном контуре, образованном индуктивностью накопителя 1 и импедансом межэлектродных тканей 7. Теперь небольшое внутреннее сопротивление 2 индуктивного накопителя 1 включено последовательно с импедансом межэлектродных тканей 7, поэтому форма колебаний полностью определяется импедансом межэлектродных тканей 7 и индуктивностью накопителя 1.
Другое название второй стадии - «свободные колебания». Такой способ возбуждения колебаний известен под названием «ударное возбуждение», а указанный контур - под названием «контур ударного возбуждения». При этом несущественно, какой именно электрический компонент использован в качестве индуктивного накопителя - катушка, трансформатор или автотрансформатор - важен лишь двустадийный способ формирования стимула и наличие на второй стадии контура ударного возбуждения.
Пример формы двухстадийного стимула, формируемого выходным каскадом с индуктивным накопителем, представлен на фиг. 3.
В качестве иллюстрации того, как изменения Rp и С влияют на вид свободных колебаний, на Фиг. 4-7 приведены осциллограммы стимулов до установки электродов на кожу, сразу после установки, через 5 и 30 с после установки, полученные при использовании аппарата СКЭНАР (ТУ 9444-015-05010925-2004).
Из представленных осциллограмм и графиков зависимостей изменения Rp и С во времени вытекает, что параметры свободных колебаний сразу после установки электродов на кожу изменяются очень значительно, причем эти изменения зависят в том числе и от скорости установки электродов на кожу, степени и равномерности их прижатия.
1
В значительной степени нивелировать указанные факторы позволяет введение некоторой постоянной задержки между первичным обнаружением касания электродами кожи и определением параметров свободных колебаний, которые будут в дальнейшем использованы для поиска особых зон. Длительность задержки должна быть достаточной для установления надежного контакта электродов с кожей, но не слишком большой, чтобы обеспечивалось определение параметров на начальном участке графиков на фиг. 2, т.е. существенно раньше истечения времени t. Поскольку это время составляет несколько секунд, а установка электрода на кожу от первого касания до плотного прижатия - не более 0,1-0,2 секунды, то рационально установить указанную задержку в пределах 0,1-0,5 секунды.
1
Дополнительно снизить зависимость результатов от субъективных факторов установки электродов позволяет усреднение первичных измерений. Поскольку измерения проводятся не непрерывно, а в темпе формирования стимулов, то минимальным периодом усреднения является двойной период следования стимулов (для попарного усреднения), а максимальный не должен превышать времени формирования двойного слоя t. Таким образом, время усреднения должно находиться в интервале от нескольких сотых долей до одной или даже двух секунд. Усредненные значения могут быть предъявлены для последующего сравнения либо сохраняться в памяти воздействующего аппарата.
На однородном участке тела (спина, живот, плечо, предплечье, шейно-воротниковая зона и т.д.) зоны, оптимальные для электроимпульсной терапии, определяют по минимальным или максимальным значениям одного или нескольких мгновенных или усредненных параметров свободных колебаний.
Так, можно принимать за зону, оптимальную для электроимпульсной терапии, участок кожи с максимальной (минимальной) усредненной длительностью первого свободного колебания (либо, как в патенте РФ №2068277, его первой полуволны), или с максимальной (минимальной) усредненной длительностью одного из последующих свободных колебаний, или с максимальным (минимальным) усредненным числом свободных колебаний, или с максимальной (минимальной) скоростью изменения длительности первого свободного колебания (либо одного из последующих).
Поскольку предлагаемый способ для выбора зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, использует экстремальные значения одного или нескольких мгновенных или усредненных параметров указанных колебаний, то достаточно индицировать моменты достижения очередного экстремума, а не предъявлять значения параметра или нескольких параметров. В простейшем случае необходимо запомнить локализацию лишь последнего места, где был достигнут экстремум, оно и является зоной, оптимальной для электроимпульсной терапии.
Если выявленных зон с одинаковыми экстремальными значениями параметров несколько, то для повышения эффективности терапии целесообразно обрабатывать не все из них, а только так называемые зоны "малой асимметрии" - участки поверхности кожи, на которых проявились отличия от окружающей поверхности и имеющие небольшую площадь по отношению ко всей обработанной поверхности (Горфинкель Ю.В. "Теоретические и практические основы повышения эффективности СКЭНАР-терапии", опубликовано в сборнике "СКЭНАР-терапия и СКЭНАР-экспертиза" №2, 1996 г., с. 16-18). Хотя в указанной статье речь идет об использовании "малой асимметрии" для субъективной оценки отличий (изменение цвета кожи или ощущений от воздействия), понятие и принцип использования "малой асимметрии" применимы и к объективным, которыми являются отличия параметров свободных колебаний. Соответственно, в рассматриваемом способе для повышения эффективности терапии предусматривается воздействие на те из выявленных зон с равными экстремальными значениями параметров (или критерия), площадь которых наименьшая.
В практике СКЭНАР-терапии применяется также и лабильное воздействие, которое облегчает субъективное выявление оптимальных для воздействия зон.
Поэтому второй вариант способа предусматривает поиск особых зон при перемещении электродов по выбранному участку кожного покрова в один или несколько приемов.
1
При движении электродов по коже происходят те же самые процессы образования двойного слоя, что и при неподвижных электродах, с той разницей, что в образовании этого слоя принимают участие все новые и новые участки кожи, а уже обработанные покидают межэлектродное пространство. При этом формирование двойного слоя не успевает завершиться, и состояние двойного слоя описывается частью графика на фиг. 2, расположенной существенно левее момента времени t.
В этом случае введение постоянной задержки между обнаружением касания электродами кожи и началом измерения параметров свободных колебаний также позволит снизить зависимость результатов от субъективных особенностей установки электродов на кожу.
После надежного прижатия электродов к коже электроды перемещают в пределах выбранной зоны.
В случае, когда размер зоны достаточно велик (живот, спина), равномерное перемещение по всей ее поверхности обеспечить одним движением невозможно. Обработка зоны путем нескольких перемещений электродов может быть также предусмотрена методическими приемами. В таком случае поверхность обрабатывают несколькими движениями в одном направлении (например, сверху вниз), отрывая в промежутках между ними электроды от кожи и перемещая их к месту начала нового движения.
Введение постоянной задержки между обнаружением касания электродами кожи и началом измерений позволяет устранить погрешность, вызванную неоднородностью начальной установки электродов на кожу.
Измерения при этом можно вести в темпе подачи стимулов, а индицировать, так же как и в первом варианте способа, только моменты достижения очередного экстремума либо критерия.
Для снижения погрешности, вызванной неравномерность перемещения электродов, приводящей к неравномерности изменения параметров импеданса Rp, С и, соответственно, параметров свободных колебаний, целесообразно усреднять результаты измерений. Усреднение может проводиться как по последовательным результатам измерений (простое усреднение), так и «скользящим окном».
Для лабильного способа также применим принцип «малой асимметрии», т.е. выбор для воздействия той из выявленных зон с равными экстремальными значениями параметров, площадь которой наименьшая.
В обоих вариантах возможно применение как объединенного электрода, содержащего и активный, и пассивный электроды, так и разъединенных (разнесенных), где активный и пассивный электроды конструктивно обособлены, при этом один из них устанавливают вне зоны, выбранной для обработки, а второй переставляют или перемещают в пределах этой зоны.
Заявленный способ осуществляют следующим образом. Электроды прикладывают к кожному покрову в области, находящейся вблизи зоны воздействия, но вне ее. Устанавливают уровень электровоздействия, например, по индивидуальным ощущениям, обычно на комфортном уровне. Также вручную или автоматически устанавливают остальные параметры электровоздействия в соответствии с выбранной методикой терапии. Выбирают способ поиска зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, - последовательный или лабильный.
При последовательном способе воздействия электроды устанавливают на кожу, через 0,1-0,5 с после определения контакта с кожей (по изменению параметров свободных колебаний из-за образования емкости двойного слоя либо измерением протекающего через электроды тока) определяют и, возможно, усредняют параметры свободных колебаний в течение фиксированного времени, например 1 сек. Затем воздействие прекращают, в простейшем случае предъявляя результат определения одного или нескольких параметров колебаний. Далее отрывают электроды от кожи (снимают аппарат с кожи) и переставляют на следующее место. Сравнивая полученные значения (численные или мнемонические, например яркость загоревшегося светодиода, или их количество, или высоту звукового тона, или темп щелчков), выявляют зоны, оптимальные для электроимпульсной терапии.
Для устранения избыточной информации при последующих постановках электрода может предъявляться информация только о достижении нового экстремума, а если на очередном месте установки новый экстремум достигнут не был, то достаточно индицировать только окончание времени воздействия.
Зоны экстремумов может запоминать и сам воздействующий аппарат, идентифицируя их, например, порядковым номером постановки электродов.
Возможен также вариант видеофиксации мест постановки электродов и привязки к ним полученных значений. При использовании для этих целей компьютера выявление зон, оптимальных для электроимпульсной терапии, и их локализация могут быть полностью автоматизированы.
После прохождения всего выбранного участка кожного покрова по результатам выявления зоны, оптимальной для электроимпульсной терапии, проводят основную терапию согласно выбранной методике.
Если несмежных зон было выявлено несколько, то в качестве зоны, оптимальной для электроимпульсной терапии, принимают зону с наименьшей площадью.
При лабильном способе поиска, после подбора индивидуального уровня и параметров электровоздействия, описанного выше, электроды устанавливают на кожу в зоне, выбранной для обработки, и равномерно передвигают по ней. Через 0,1-0,5 с после определения контакта с кожей начинают определять параметры свободных колебаний и предъявлять результаты. При использовании прямых измерений (без усреднения) устранение избыточной информации для лабильного способа более актуально, чем для последовательного, поэтому индицируют (одним из вышеупомянутых способов) только моменты достижений новых экстремумов. При усреднении результатов (тем или иным способом) могут либо предъявляться все результаты, либо только индицироваться моменты достижений новых экстремумов. Поскольку при этом нет привязки места воздействия к порядковому номеру постановки электродов, запоминание данных в аппарате малоэффективно, поэтому следует запоминать место достижения очередного экстремума. Все остальные способы автоматизации последовательного способа (видеофиксация или фиксация данных и местоположений электродов компьютером) применимы и для лабильного.
После прохождения всего выбранного участка кожного покрова по результатам выявления зоны, оптимальной для электроимпульсной терапии, проводят основную терапию согласно выбранной методике.
Если несмежных зон было выявлено несколько, то воздействие проводят на зону с минимальной площадью.
Использование разъединенных электродов в обоих вариантах способа аналогично вышеописанному, с той лишь разницей, что один из них устанавливают вне зоны воздействия, а поиск осуществляют вторым электродом.
Группа изобретений может быть использована при лечении различных заболеваний, в первую очередь, болевых синдромов независимо от их этиологии, стимуляторами, использующими для генерации стимулов индуктивный накопитель энергии, и обеспечивает сокращение времени процедур при одновременном повышении эффективности воздействия.