УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ МЫШЦ ЦИЛИАРНОГО ТЕЛА ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА

Устройство для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека относится к медицине, а именно к офтальмологии, физиотерапии и может быть использовано в диагностике и лечении заболеваний, сопровождающихся нарушением функции цилиарной мышцы глаза.
Известно устройство для электрической стимуляции, содержащее блок питания, высокочастотный преобразователь, блок формирования управляющих импульсов, накопитель энергии, выходные блоки, группы электродов, при этом блок питания сопряжен с накопителем энергии и блоком формирования управляющих импульсов, связанным с накопителем энергии, взаимодействующим через трансформаторы с несколькими выходными блоками и электродами, выполненными в форме групп расположенных один в другом замкнутых проводящих концентрических колец с расположенными в центрах симметрии активным и индифферентным электродами, причем активный и индифферентный электроды подключаются к первому выходному блоку, а электроды в форме концентрических колец подключаются попарно к остальным выходным блокам. Устройство может быть снабжено одной группой или двумя группами электродов в виде замкнутых проводящих концентрических колец (патент РФ на изобретение №2061510, МПК A61N 01/36, опубл. 10.06.1996 г.).
Недостатком известного устройства является узкий набор параметров возможных воздействий и отсутствие контроля воздействия на зрительную систему пациента. Поэтому при использовании данного устройства возникает необходимость опроса пациента об изменениях, происходящих в процессе воздействия, что не может являться достоверной информацией.
Известно устройство для электростимуляции зрительного тракта, содержащее блок ввода в виде клавиатуры; блок индикации в виде дисплея; блок связи с ЭВМ; блок питания, блок управления, цифроаналоговый преобразователь, формирователь стимулирующих импульсов, который содержит усилитель, демультиплексор, два многозоновых электрода и общий электрод. Блок управления содержит память параметров импульсов, генератор, счетчик формирования временных интервалов, счетчик номера зоны, счетчик номера глаза, счетчик числа циклов, счетчик количества импульсов в цикле, блок сравнения, реверсивный счетчик числа серии, реверсивный счетчик установки амплитуды импульсов, триггер установки режимов "Старт", "Стоп", триггер установки режимов "Установка", "Стимуляция". При этом выход блока ввода соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с входами блока связи с ЭВМ, блока индикации, цифроаналогового преобразователя и формирователя стимулирующих импульсов (патент РФ на изобретение №2009540, МПК G06F 15/42, A61N 01/36, опубл. 15.03.1994 г.).
Данное изобретение описывает вариант чрескожной электронейростимуляции при заболеваниях нервного аппарата глаза, а именно сетчатки, зрительного нерва, подкорковых зрительных центров и коркового представительства зрительного анализатора Стимуляция зрительной системы осуществляется воздействием последовательных двуполярных импульсов заданной амплитуды, количеством, равным числу импульсов, заданных счетчиком. Это ограничивает параметры возможных воздействий на зрительную систему. Кроме того, в устройстве отсутствует контроль воздействия на зрительную систему пациента.
Наиболее близким техническим решением является электростимулятор зрительной системы (A61F 9/007 A61N 1/36 №39494, 2005 г.) содержащий блок связи с управляющей системой, блок управления, блок формирования параметров воздействия и электроды воздействия, выходы которых являются входом электростимулятора, отличающийся тем, что блок управления содержит управляющий микроконтроллер со встроенным аналогово-цифровым преобразователем, мультиплексор с датчиками съема параметров воздействия, электроды обратной связи и аналоговые усилители параметров текущего тока, напряжения воздействия и сигнала обратной связи, при этом первый вход блока связи является первым входом электростимулятора, а первый выход блока связи является первым выходом электро стимулятора, второй выход блока связи соединен с первым входом управляющего микроконтроллера, первый выход которого соединен с входом блока формирования параметров воздействия, второй выход соединен с сигнальным входом мультиплексора, третий выход микроконтроллера соединен с управляющим входом мультиплексора, четвертый выход соединен со вторым входом блока связи, выход блока формирования параметров воздействия соединен с сигнальным входом мультиплексора, сигнальный выход мультиплексора является вторым выходом электростимулятора и соединен с электродами воздействия, сигнальные выходы встроенных в мультиплексор датчиков съема параметров воздействия соединены с первым входом аналоговых усилителей, выходы которых соединены с входами встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя, а выход электродов обратной связи является вторым входом электростимулятора и соединен со вторым входом аналоговых усилителей. Основным недостатком устройства является отсутствие воздействия на мышцы цилиарного тела глаза.
Задачей устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека является осуществление неинвазивного чрескожного воздействия электромагнитными импульсами для увеличения сократительной способности цилиарной мышцы, приводящей к активации метаболизма, улучшению кровоснабжения, увеличению мышечной массы и функционального резерва.
Поставленная задача достигается тем, что предложено устройство для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека, представляющее собой единый комплекс, который осуществляет чрескожную электростимуляцию цилиарного тела в диапазоне частот 65-85 Гц., отличающееся тем, что внутренняя часть состоит из эластичных элементов, повторяющих анатомические формы параорбитальной области лица пациента, в которые включены электроды, через которые осуществляется электростимулирующее воздействие, генерация импульсов осуществляется специализированным блоком, имеющим систему обратной связи, основанной на функции контроля электрического сопротивления кожи.
Генерация импульсов осуществляется специализированным блоком, имеющим систему обратной связи, основанной на функции контроля электрического сопротивления кожи, отличающееся тем, что реализованы следующие параметры электростимуляции цилиарного тела: спонтанное изменение частоты посылки импульсов в диапазоне 65-85 Гц., импульсов с частотой 77 Гц и длительностью пачек 2,5-3.5 мс. серией импульсов, которые имеют сканирующий режим - переход частот от 65 до 85 Гц с шагом частоты 1 Гц, изменяемой амплитуды импульсов в серии, на частоте 77 Гц. В результате электростимулирующего воздействия происходит улучшение оттока внутриглазной жидкости, увеличение объема аккомодации вследствие активации цилиарной мышцы.
Техническим результатом полезной модели «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» является возможность чрескожной неинвазивной электронейростимуляции циларной мышцы глаза для вышеуказанных эффектов увеличения резерва аккомодации и улучшения оттока внутриглазной жидкости, который может быть получен при ее осуществлении.
Объектом воздействия данного устройства являются меридиональная (мышца Брюкке), радиальная (мышца Иванова), циркулярная (мышца Мюллера) иридальная (мышца Калазанса) части нервно-мышечного аппарата цилиарного тела. Мышцы выполняют функции аккомодации - возможности фокусирования изображений, расположенных на различных расстояниях, регулируют отток жидкости из полости глаза по дренажной системе. Регуляция оттока внутриглазной жидкости из глаза происходит прежде всего благодаря сокращению мышцы Брюкке, которая вплетается в трабекулярную сеть. Нервно-мышечный аппарат цилиарного тела функционирует как единая гладкомышечная структура. Проводимость нервных импульсов происходит через нексусы реагирующие только на серию специфических внешних импульсов. Физиологической основой неинвазивной внешней электростимуляции является подбор основных параметров, при которых возникает возбуждение двигательных нервных проводников и пассивное сокращение иннервируемых ими мышц. Результатом данного воздействия является усиление сократительной способности цилиарной мышцы. Увеличение активности мышцы приводит к активации метаболизма, улучшению кровоснабжения, увеличению мышечной массы и функционального резерва. Конечной целью использования «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» является диагностический (определение функционального резерва цилиарной мышцы), лечебный (увеличение функционального резерва цилиарной мышцы), профилактический (сохранение функционального резерва цилиарной мышцы). Клиническими приложениями использования «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» являются увеличение резерва аккомодации и улучшение оттока внутриглазной жидкости из глаза.
При выборе технического решения исходили из принципов оптимизации параметров многофункционального использования предлагаемого устройства. Решение задачи создания «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» возможно только как комплексное решение, в котором оптимизированы и стандартизированы все конструктивные элементы, создание отдельно функционирующих устройств, не позволяет обеспечить стандартизацию параметров электростимулирующего воздействия. Необходимым является интеграция в одном корпусе, который фиксируется в параорбитальной области лица пациента. Соответственно, конструкция «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» имеет внутреннюю часть, состоящую из эластичных элементов, способных под действием силы тяжести повторять анатомические формы параорбитальной области лица пациента. В эластичные элементы включены электроды, через которые осуществляется электростимулирующее воздействие. Электроды обеспечивают чрескожное воздействием на мышцы цилиарного тела двухфазными импульсами. Данные импульсы являются оптимизированными, их параметры определены в результате экспериментальных и клинических исследований. Генерация импульсов осуществляется специализированным блоком, имеющим систему обратной связи, основанной на функции контроля наружного электрического сопротивления кожи. В зоне контакта кожи с электродом производятся динамические измерения электрических параметров, что обеспечивает, в том числе, и контроль эффективности лечебного воздействия Первая фаза импульсов предназначена для управления выходной мощностью стимулятора. Вторая фаза - синусоидальные колебания, которые выполняют функцию стимуляции и регулирования параметров воздействия. Отличием является метод воздействия: чрескожно не инвазивно в параорбитальной области при следующих частотах воздействия, на мышцы цилиарного тела: 65-85 Гц. Также реализованы следующие параметры электростимуляции цилиарного тела:
- режим спонтанной частоты (спонтанное изменение частоты посылки импульсов в диапазоне 65-85 Гц) является дополнительным фактором, обеспечивающим снижение адаптации к стимуляции.
- активизирующий режим при котором воздействие осуществляется серией импульсов с частотой 77 Гц и длительностью пачек 2,5-3.5 мс. Предназначен для выраженной активации мышц цилиарного тела.
- сканирующий режим при котором воздействие осуществляется серией импульсов, которые имеют сканирующий режим - переход частот от 65 до 85 Гц с шагом частоты 1 Гц.
- режим меняющейся амплитуды сигнала
Режим изменяемой амплитуды импульсов в серии, на частоте 77 Гц. Этот режим предназначен для снижения адаптации к стимуляции.
Устройство для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека состоит из корпуса, внутри которого расположены элементная база: генератор электрических импульсов, операционный усилитель, усилитель импульсов, DC-DC конвертор, электромагнитный конденсатор, дроссель, транзисторы, резисторы, усилитель обратной связи, элемент питания (батарея).
На корпусе расположен USB-разьем, через который осуществляется зарядка электрической батареи и соединения с компьютером для обмена информации. Корпус выполнен из ударопрочной пластмассы с возможностью фиксации в параорбитальной области и обеспечения достаточного контакта электродов с зоной воздействия. Корпус разработан в соответствие с концепцией автономного прибора, не требующего подключения к электрической сети во время сеансов проведения электростимуляции. Корпус изготавливается из полиметилметакрилата, разрешенного к применению в медицине, обеспечивающего возможность обработки дезинфицирующим раствором. Обработка поверхности производится в соответствии с ГОСТ 25995-83. Конструкция корпуса рассчитана таким образом, чтобы иметь автономность использования прибора для электростимуляции, фиксировать его в параорбитальной области без дополнительных устройств. Техническое решение обеспечивающее электробезопасность, полное автономное электроснабжение с использованием аккумуляторов постоянного тока с рабочим напряжением менее 5 вольт. По требованиям безопасности изделия «Устройство для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» относится к категории носимые, переносные и передвижные (по ГОСТ Р 50267.0). Прибор для чрескожной электронейростимуляции интраокулярных мышц разработан в соответствии с санитарно-техническими требованиями (ГОСТ 20790-93). Техническое решение обеспечивающее электробезопасность, полное автономное электроснабжение с использованием аккумуляторов постоянного тока с рабочим напряжением менее 5 вольт. Новым является наличие различных лечебных и профилактических режимов не использование устройства не вызывает эффекта привыкания, электростимуляции является диагностическими, лечебными и профилактическими в зависимости от клинической картины и показаний к применению.
При использовании устройства пациент находится в положении лежа, фиксация на параорбитальной зоне воздействия осуществляется за счет плотного прилегания вследствие давления, оказываемого собственным весом устройства, повторением анатомической формы лица внутренней поверхностью прибора и подпружинивающих за счет упругих свойств материала упоров. На параорбитальных электродах осуществляется возможность замера электрического сопротивления на поверхности кожи. Измерение электрического сопротивления в динамике в течение времени проведения чрескожной электронейростимуляции интраокулярных мышц является необходимым для обеспечения постоянных параметров электрофизиологического воздействия. При изменении параметров вследствие внешних причин или неисправности прибора загорается светодиод, расположенный на корпусе. Электронная схема выполняет функцию защиты от введения недопустимых параметров воздействия, отключение режима работы при отсутствии необходимого контакта с поверхностью кожи, смещения электродов от параорбитальной области. После включения прибора осуществляется тестирование основных элементов прибора с целью определения их работоспособности, после чего осуществляется лечебное воздействие. Блок генерации импульсов «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» имеет возможность изменения параметров: формы импульса, частоты генерации в интервале от 0,5 до 200 Гц, возможности генерации как отдельных, так и серии импульсов (пачечный режим), регулирования силы тока и напряжения, подаваемых на электроды. Вышеуказанные параметры определяются как лечебные режимы и сохраняются в памяти электронного блока. Параметры лечебного режима являются неизменными и не зависят от электрического сопротивления кожи.
Воздействие электрическими токами на параорбитальную область осуществляется внутренней стороной прибора, которая своей формой повторяет анатомию лица. Длительность воздействия и длительность курсов использования «Устройства для электростимуляции мышц цилиарного тела глаза человека» определяется в зависимости от формы заболевания и клинического состояния врачом.