Способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицине, кардиологии. На поверхности грудной клетки пациента в точках, соответствующих стандартизованным векторкардиографическим отведениям, измеряют электрические потенциалы, по которым определяют 3 компоненты суммарного момента электрического диполя сердца. После соответствующей математической обработки этих величин результат вычислений предъявляют пациенту в наглядном, например картографическом, виде, что позволяет идентифицировать электрофизиологические характеристики сердца, подлежащие коррекции. Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, отличающегося от известных наличием двухстороннего телеметрического канала связи, что обеспечивает возможность создания полностью замкнутого контура биологической обратной связи при выполнении пациентом самых различных действий, в том числе физических упражнений, связанных с движением. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии.

Известны системы с биологической обратной связью, основанные на измерении у пациента определенных физиологических характеристик, проведении соответствующей математической обработки измеренных данных и предъявлении пациенту результатов этой обработки в виде зрительных или слуховых образов, отражающих динамику изменения некоторой физиологической характеристики с целью облегчения оптимизации самим пациентом этой характеристики, например, посредством саморегуляции.

В [1 - 3] описаны способы создания биологической обратной связи, основанные на измерении электрических потенциалов на поверхности головы пациента (электроэнцефалограмм), математической обработке измеренных данных и предъявлении пациенту результатов этой обработки.

В [4] описана система программируемой реабилитации пациентов с заболеваниями сердца, в которой пациенту дается физическая нагрузка с помощью бегущей дорожки. Электрокардиограмма вводится в компьютер, и по результатам ее математической обработки задается оптимальная скорость движения дорожки.

Недостатком приведенных выше аналогов является отсутствие возможности определения электрофизиологических характеристик сердца, на основании которых может быть наиболее оптимально проведена коррекция сердечной деятельности, в частности, коррекция электрофизиологических состояний стенки желудочков в процессе возбуждения. Кроме того, в этих способах отсутствует наглядность представления результатов.

От этих недостатков свободен способ визуального представления электрофизиологических характеристик сердца, определяемых по неинвазивным измерениям, взятый в качестве прототипа [5] . Этот способ предусматривает следующую последовательность операций: 1. В большом числе точек поверхности грудной клетки пациента измеряют электрические потенциалы, генерируемые сердцем.

2. На основе измеренных моментных значений электрических потенциалов при помощи специальной адаптивной пространственной аппроксимации этих потенциалов определяют моментное распределение потенциалов на поверхности грудной клетки.

3. По данным моментного распределения потенциалов на поверхности грудной клетки производят расчет квазиэпикардиального распределения потенциалов.

4. На основе тонкостенной модели желудочков сердца как электрического генератора определяют моментные распределения на поверхности сердца основных электрофизиологических состояний стенки желудочков в процессе возбуждения и рассчитывают основные электрофизиологические характеристики: время прихода активации, продолжительность активации, ускорение реполяризации и др.

5. Результаты расчета изображают в картографическом виде с привязкой к анатомическим ориентирам поверхности сердца, используя цветовое раскрашивание и кинематизацию.

Данный способ отличается от аналогов тем, что позволяет, с одной стороны, получить более точную и достоверную информацию о физиологическом состоянии сердца по сравнению со стандартной электрокардиографией и, с другой стороны, представить результаты измерений в наглядном виде, понятном неспециалисту, что особенно важно в случае применения биологической обратной связи.

Однако недостатком прототипа является необходимость измерения потенциалов в большом числе точек, что требует применения слишком большого числа усилителей и, как следствие этого, усложняет и удорожает аппаратуру, реализующую данный способ.

Предлагаемый способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности позволяет устранить этот недостаток.

Способ состоит в том, что на поверхности грудной клетки электрические потенциалы измеряются с помощью одной из стандартизованных векторкардиографических систем отведений, например, системы Франка, позволяющей при минимальном числе отведений (3 отведения) получить 3 составляющие суммарного дипольного момента электрического генератора сердца.

По этим данным, используя сферическую модель желудочков сердца, дисковую модель фронта деполяризации и распределенную в шаровой области модель генератора реполяризации, рассчитывают основные электрофизиологические характеристики сердца: время прохода активации, длительность активации, ускорение реполяризации и др., а результат расчета предъявляют пациенту в наглядном картографическом виде.

Для повышения эффективности биологической обратной связи в дополнение к определению абсолютных значений указанных электрофизиологических характеристик сердца вычисляют дифференциальные функции, отражающие динамику изменения этих характеристик при коррекции сердечной деятельности за счет воздействия различных факторов (саморегуляции, физических нагрузок, лекарственных препаратов и т.п.), а результат вычисления дифференциальной функции предъявляют пациенту в виде, удобном для восприятия, например, в виде визуальных или звуковых образов.

Способы осуществления обратной связи для коррекции сердечной деятельности известны [4] ; известен также способ, обеспечивающий визуальное представление электрофизиологических характеристик сердца по неинвазивным измерениям [5] . Однако изменение порядка выполнения операций, а также введение новых операций в известный способ, придают ему новое, неизвестное ранее свойство, а именно, возможность наглядного представления электрофизиологических характеристик сердца на основе измерения электрических потенциалов в небольшом числе точек, соответствующих стандартизованным векторкардиографическим отведениям, например, отведениям по системе Франка. Это позволяет реализовать предлагаемый способ с помощью более простой и дешевой аппаратуры, пригодной для массового использования. Кроме того, введенная вновь операция определения дифференциальной функции физиологических характеристик позволяет следить за динамикой кратковременного и долговременного изменения этих характеристик в процессе коррекции сердечной деятельности, давая врачу и пациенту дополнительную информацию, позволяющую выбирать наиболее оптимальную и эффективную стратегию лечения.

На основании сказанного можно утверждать, что предлагаемый способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности отвечает критерию "существенность отличий".

Данный способ осуществления биологической обратной связи может быть реализован с помощью известных устройств [1 - 3]. Он может быть реализован с помощью устройства [5], описанного в прототипе, состоящего из располагаемого на пациенте измерительно-передающего блока, включающего электроды для снятия биопотенциалов, соединенные по одной из стандартизованных векторкардиографических систем отведений, например, по системе Франка, последовательно соединенные усилители биопотенциалов, коммутатор, АЦП, кодер, а также передатчик электромагнитного сигнала, и приемно-обрабатывающего комплекса, располагаемого на некотором расстоянии от пациента в зоне уверенного приема электромагнитных сигналов, в состав которого входят последовательно соединенные приемник электромагнитного сигнала и ЭВМ. Данное устройство позволяет проводить исследования пациента в свободном состоянии, не связывая его проводами с обрабатывающей аппаратурой. Однако недостатком прототипа является отсутствие обратного канала связи между обрабатывающим комплексом и пациентом, что не позволяет создать полностью замкнутый контур биологической обратной связи. С целью устранения этого недостатка в состав известного устройства дополнительно введены второй передатчик электромагнитного сигнала, вход которого соединен с выходом ЭВМ, и располагаемые на пациенте, соединенные последовательно второй приемник электромагнитного сигнала, декодер и блок биологической обратной связи, например, аудиомонитор. Включение в состав известного устройства новых блоков и образование между ними новых связей придает этому устройству новое, неизвестное ранее свойство, а именно, возможность создания полностью замкнутой биологической обратной связи при отсутствии физической связи (проводов) между пациентом и обрабатывающей аппаратурой. На основании этого можно утверждать, что устройство, реализующее способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности, также отвечает критерию "существенность отличий". На фиг. 1 представлены моментные карты возбуждения сердца (моментные дэкартограммы), на фиг. 2 и фиг. 3 поясняется работа устройства, реализующего данный способ.

Способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности основан на модели биоэлектрического генератора миокарда, которая предусматривает ряд упрощений реального процесса, однако отражает наиболее важные особенности пространственно-временного развития деполяризации и реполяризации миокарда и приемлема для наглядного представления этих процессов в автоматизированных диагностических системах.

Для моделирования и графического отображения характеристик электрофизиологического процесса возбуждения сердца используется понятие сферического квазиэпикарда - сферы с центром в геометрическом центре желудочков сердца, полностью охватывающей сердце (эту сферу называют сферой отображения). Карты исследуемых характеристик изображаются на сфере отображения, развернутой и спроектированной на плоскость вместе с проекцией основных анатомических ориентиров поверхности сердца, т.е. борозд и сосудов. Используется сферическая система координат с полярной осью, направленной по продольной оси тела, и с полюсами, обращенными к самой верхней и самой нижней точкам сердца. Сфера отображения разрезана вдоль меридиана, обращенного к правой стороне грудной клетки испытуемого, развернута и спроектирована на плоскость таким образом, что каждый элемент сферы сохраняет свою величину площади на плоской проекции (фиг. 1). Результирующая карта подобна по форме овалу, у которого верхняя и нижняя точки соответствуют полюсам сферы, а левая и правая границы соответствуют ее правому меридиану. Передняя поверхность сердца проектируется на левую половину овала, а задняя поверхность сердца - на его правую половину. Положение основных борозд и сосудов на этой поверхности может быть скорректировано для каждого конкретного испытуемого по ангиографическим данным.

При анализе фазы деполяризации желудочков сердца (период кардиоцикла на электрокардиограмме) фронт деполяризации рассматривается как генератор электрического тока типа двойного слоя, расположенный в основном тангенциально к стенке желудочков, причем его положительная сторона ориентирована наружу от центра сердца. В каждый момент времени фронт деполяризации спроектирован на сферу отображения в виде сферического сегмента с круговой границей. Положение центра этого сегмента на сферическом квазиэпикарде (сфере отображения) определяется направлением вектора сердца, тогда как площадь поверхности, ограниченной его краем, пропорциональна модулю этого вектора. Радиус сферы отображения принят равным максимальному радиусу проекции фронта деполяризации, определяемому максимальным модулем вектора сердца за период QRS. Тогда в каждый момент времени радиус проекции фронта деполяризации вычисляется по моментному модулю вектора сердца как величина, пропорциональная квадратному корню из этого модуля. Таким образом, в каждый момент времени на протяжении периода QRS могут быть определены проекции следующих трех основных электрофизиологических состояний стенки сердца на сферу отображения: 1) состояние покоя (невозбужденного или поляризованного миокарда) или невозбудимой ткани, соответствующее области, куда еще не пришел фронт деполяризации после начала цикла возбуждения желудочков (на моментных картах фиг. 1 показано черным цветом); 2) состояние активации, соответствующее области, где в данный момент времени расположен фронт деполяризации, проходящий через стенку сердца (белый цвет); 3) состояние полного возбуждения (деполяризации), соответствующее области, где фронт деполяризации находился в предшествующий период времени, но в данный момент отсутствует (серый цвет).

Распределение вышеуказанных состояний на сфере отображения в заданный момент времени называется моментной картой возбуждения сердца, или моментной дэкартограммой деполяризации. Последовательность моментных дэкартограмм деполяризации от начала до конца периода QRS с достаточно коротким интервалом времени дает непрерывную картину общей динамики процесса желудочковой деполяризации в форме фильма. Благодаря использованию относительных значений модуля вектора сердца, которые отнесены к максимальному модулю, эти карты в некотором смысле оказываются нормированными по отношению к общим размерам желудочков, причем можно считать, что информацию об этих размерах выражает сам максимальный модуль. Цифрами на моментных картах, изображенных на фиг. 1, указано время от начала комплекса QRS в миллисекундах.

Более компактное представление процесса возбуждения желудочков получается в форме суммарных карт возбуждения сердца, которые рассчитаны по данным моментных карт и отражают наиболее существенные свойства этого процесса. К ним относятся эндокардиальная изохронная карта (карта прихода возбуждения), эпикардиальная изохронная карта (карта ухода возбуждения) и карта продолжительности активации. Эндокардиальная изохронная карта изображает положения границ проекции фронта деполяризации на сфере отображения в последовательные моменты времени, т.е. задержку возбуждения каждой точки по отношению ко времени начала деполяризации желудочков. Согласно топологической структуре рассматриваемой модели, для каждого момента времени эндокардиальная изохрона определяется точками, где имеет место переход из состояния покоя в состояние активации, тогда как эпикардиальная изохрона определяется точками, где имеет место переход из состояния активации в состояние полной деполяризации. Карта продолжительности активации изображает распределение на сфере отображения значений времени, в течение которого каждая точка сохраняет состояние активации.

При анализе фазы восстановления, или реполяризации возбужденного миокарда желудочков сердца (период ST-T кардиоцикла на электрокардиограмме) учитывается пространственная распределенность процесса генерации тока по всему объему миокарда (в отличие от фазы деполяризации, когда генератор распределен только на поверхности фронта деполяризации), и используется соответствующая пространственно-распределенная модель генератора. Предполагается, что в течение периода реполяризации этот процесс в каждый момент характеризуется суммой некоторого постоянного по пространству среднего уровня поляризации и переменного по пространству уровня, который определяется векторной интенсивностью генератора (плотностью дипольного момента), равномерно распределенной в шаровой модели желудочков, причем распределение уровня поляризации на поверхности сферы отображения будет совпадать по форме с распределением потенциала, состоящим из постоянной составляющей и дипольной составляющей. Первая составляющая задается вышеуказанным средним уровнем поляризации, который определяется задаваемой параметрически функцией времени, отражающей известный из электрофизиологии осредненный ход реполяризационного процесса в клетках миокарда, а вторая составляющая вычисляется как величина, пропорциональная потенциалу диполя с дипольным моментом, равным измеренному в данный момент дипольному моменту кардиогенератора. Распределение уровней поляризации на сфере отображения в рассматриваемый момент времени называется моментной картой восстановления сердца, или моментной дэкартограммой реполяризации. Последовательность моментных дэкартограмм реполяризации от начала до конца периода ST-T с достаточно коротким интервалом времени дает непрерывную картину общей динамики процесса желудочковой реполяризации в форме фильма.

Для оценки и топографического представления распределения длительности реполяризационного процесса по пространству миокарда желудочков используют модель, аналогичную модели генератора реполяризации, причем это распределение также задается некоторым постоянным средним по всему миокарду значением и дипольной составляющей, которая вычисляется как величина, пропорциональная потенциалу диполя с дипольным моментом, компоненты которого определяются как интегралы по времени от измеряемых ортогональных компонент вектора дипольного момента сердца за весь период возбуждения желудочков, или желудочкового комплекса QRST. Результирующий интегральный вектор, известный в электрокардиографии как вентрикулярный (желудочковый) градиент, характеризует неравномерность реполяризационных свойств миокарда; в соответствии с этим указанное распределение на сфере отображения называется картой ускорения реполяризации.

Для оценки и топографического представления характеристик устойчивых очаговых изменений миокарда желудочков используют модель генератора дискового типа, аналогичную модели для фазы деполяризации. Генератор, отражающий такие патологические изменения, представляется в форме диска, расположение на сфере отображения и размеры которого определяются направлением и значением модуля вектора, найденного путем осреднения вектора сердца за период, соответствующий участку ST электрокардиограммы, который при наличии таких очаговых изменений более или менее равномерно смещен относительно нулевой линии. Неизменная во времени проекция такого дискообразного генератора на сферу отображения может быть нанесена на дэкартограммы любого типа.

Все дэкартограммы изображаются в одном и том же формате на овальной плоской проекции сферического квазиэпикарда. По желанию они могут быть представлены с цветовой раскраской или с цифровыми обозначениями для удобства визуальной и количественной интерпретации данных.

Визуальная интерпретация различных дэкартограмм позволяет оценить следующие электрофизиологические характеристики сердца: а) моментные дэкартограммы дают наглядное представление наиболее общих свойств динамики охвата желудочков деполяризацией и реполяризацией; б) изохронные карты отражают главным образом скорость и траекторию распространения фронта деполяризации в тангенциальном направлении по отношению к поверхностям стенки сердца с одновременной индикацией изменения размеров фронта; в) карта продолжительности активации отражает главным образом скорость распространения фронта деполяризации в радиальном, или нормальном направлении по отношению к поверхностям стенки сердца; г) карта ускорения реполяризации отражает величину и основное направление в пространстве градиента длительности возбужденного (деполяризованного) состояния миокарда; д) отмеченная на дэкартограмме область очагового изменения отражает устойчивое изменение состояния поляризации миокарда на ограниченном участке.

Как показали физико-физиологический анализ используемой модели и экспериментально-клинические исследования, изохронные карты могут быть особенно полезны при распознавании желудочковых блокад, синдрома предвозбуждения желудочков и областей некроза и постинфарктного кардиосклероза. Карта продолжительности активации особенно полезна при распознавании желудочковых гипертрофий и блокад; карта ускорения реполяризации особенно полезна при распознавании состояний миокарда, предвещающих возникновение опасных нарушений ритма сердца; изображения зон очаговых изменений помогают идентифицировать локальное повреждение ткани (острый инфаркт, постинфарктный кардиосклероз) и преходящую ишемию в ограниченных областях желудочков сердца.

Предлагаемый способ интерпретации данных с помощью дэкартограмм дает возможность оценивать состояние сердца и диагностировать многие сложные случаи нарушения сердечной деятельности врачу со средней и низкой квалификацией и даже не специалисту.

Это позволяет создать систему с замкнутой биологической обратной связью, когда врач, а в некоторых случаях и сам пациент (после соответствующего инструктажа) сможет своевременно оценивать диагностически и прогностически значимые изменения электрофизиологических свойств сердечной мышцы, возникающие у пациента при физической нагрузке, после психоэмоционального напряжения, в процессе его трудовой деятельности, а также на фоне приема лекарственных препаратов и во время проведения функциональных нагрузочных тестов.

При этом преимуществом и отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что благодаря использованию существенно более информативной системы электрокардиографического картирования сердца и оригинальных диагностических алгоритмов определение функционального состояния сердечной мышцы не ограничивается традиционной регистрацией ее интегральных функций (число сердечных сокращений, ритм, артериальное давление и т.д.), а отражает более тонкие характеристики, имеющие решающее значение для диагностики болезней сердца, оценки эффективности проводимой терапии и выбора наиболее оптимального режима физической нагрузки, психоэмоционального напряжения и трудовой деятельности, обеспечивающие: 1) оценку уровня электрической активности правого и левого желудочков сердца, в том числе при изолированной и комбинированной гипертрофии миокарда желудочков и электрической перегрузке желудочков; 2) выявление локальной ишемии миокарда, возникающей спонтанно или на фоне физической нагрузки или психоэмоционального напряжения у больных с хроническими формами ишемической болезни сердца; 3) количественное определение размеров зон ишемического повреждения (так называемой "периинфарктной зоны") и некроза у больных острым инфарктом миокарда, а также увеличение или уменьшение размеров этих зон в динамике под действием лекарственной и другой терапии; 4) более точную диагностику степени и уровня поражения проводящей системы сердца у больных с разнообразными нарушениями внутрижелудочковой проводимости (блокадами сердца);
5) количественную оценку степени электрической негомогенности сердечной мышцы, что позволит с высокой достоверностью диагностировать у больных с различными заболеваниями сердца повышенный риск возникновения опасных желудочковых аритмий, в том числе аритмий высоких градаций.

Использование оригинальных алгоритмов электрокартографической диагностики позволит получить не только визуальную качественную картину электрического поля сердца, которая требует обычно сложной интерпретации опытным специалистом в области электрокардиографического картирования сердца, но и даст возможность автоматически в реальном масштабе времени трактовать найденные изменения электрического поля сердца в виде конкретных врачебных заключений и диагнозов, в том числе сформулированных в привычных врачебных терминах. После набора достаточного количества статистических данных для каждого клинико-электрокардиографического синдрома может быть вычислена дифференциальная функция, отражающая существенные и специфические изменения электрофизиологических свойств сердечной мышцы, что позволит в контуре биологической обратной связи предъявлять врачу и пациенту не дэкартограмму, а указанные дифференциальные функции в виде упрощенных зрительных и/или звуковых образов.

Это позволит своевременно в автоматическом режиме диагностировать указанные нарушения электрофизиологических свойств сердечной мышцы у больных, страдающих различными заболеваниями системы кровообращения (ишемической болезнью сердца, острым инфарктом миокарда, артериальными гипертензиями, врожденными и приобретенными пороками сердца, кардиомиопатиями, миокардиодистрофиями и др.), а также осуществлять коррекцию этих нарушений с помощью медикаментозных препаратов и немедикаментозных способов лечения, обоснованного выбора наиболее оптимальных режимов физической нагрузки и трудовой деятельности, а в отдельных случаях - с использованием систем аутотренинга и саморегуляции.

Предлагаемый способ реализован с помощью устройства, изображенного на фиг. 2 и фиг. 3. На фиг. 2 приведена схема размещения электродов и измерительно-передающего блока на пациенте, на фиг. 3 - структурно-функциональная схема устройства. Устройство состоит из 2-х частей: измерительно-передающего блока 1, располагаемого на пациенте, и приемно-обрабатывающего комплекса 2, расположенного на удалении от пациента в зоне уверенного приема электромагнитных сигналов, используемых для передачи информации. В состав измерительно-передающего блока 1 входят электроды 3-1...3-7 для снятия биопотенциалов, усилители биопотенциалов 4-1...4-3, соединенные с электродами по системе Франка, коммутатор 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, кодер (кодирующее устройство) 7, передатчик электромагнитного сигнала 8, приемник электромагнитного сигнала 9, декодер (декодирующее устройство) 10, блок обратной связи 11 с аудиомонитором 12. Питание всех узлов измерительно-передающего блока производится от автономного источника питания 13. В состав приемно-обрабатывающего комплекса входят: приемник электромагнитных сигналов 14, ЭВМ 15 и передатчик электромагнитного сигнала 16. Для передачи информации с помощью электромагнитных сигналов могут быть использованы как радиочастоты, так и электромагнитные сигналы в других областях спектра, например, в области инфракрасных частот. В последнем случае передатчиком электромагнитных сигналов может служить светодиод, а в качестве приемника - фототранзистор. С помощью электродов 3-1...3-7, расположенных в точках указанных на фиг. 2, отводятся электрические потенциалы. Электроды, соединенные с усилителями 4-1...4-3 по системе Франка, которая позволяет получить составляющие суммарного дипольного момента электрического генератора сердца по 3-м осям: X, Y и Z. Таким образом, напряжение на выходе каждого из усилителей 4-1. . . 4-3 будет пропорционально соответствующей компоненте электрического диполя сердца. Выходы усилителей соединены со входами коммутатора 5, который последовательно подключает выходы усилителей ко входу АЦП 6, преобразующего выходные напряжения усилителей в параллельный двоичный код.

Выходы АЦП 6 соединены со входами кодера 7, преобразующего параллельный двоичный код - в последовательный, например, в код "Манчестер П". Этим кодом модулируется несущая частота передатчика 8. Электромагнитные сигналы, излученные передатчиком 8, принимаются приемником 14. После декодирования и дешифрации принятых сигналов информация, передаваемая электромагнитными сигналами, вводится в ЭВМ 15, где производится математическая обработка этой информации в соответствии с описанным выше способом. Результат математической обработки выводится на экран монитора ЭВМ в виде дэкартограмм (моментных, суммарных и дифференциальных). Для каждого вида заболеваний выбирается свой вид дэкартограммы, позволяющий получить наиболее полную информацию о генезисе данного заболевания и наметить наиболее оптимальную стратегию лечения под наблюдением врача или при самоконтроле больного. В последнем случае больной, получив соответствующие инструкции, может самостоятельно без помощи врача посредством саморегуляции, а также других воздействий (физических нагрузок, лекарственных препаратов) стремиться изменить дэкартограмму в позитивном направлении. Другой вариант биологической обратной связи может быть осуществлен при помощи дифференциальной функции, которая вычисляется для каждого типа заболеваний и отражает динамику изменения сердечной деятельности при проведении коррекции. В этом случае сигнал биологической обратной связи может быть предъявлен больному в более простом и доступном виде, например, при помощи звуковых сигналов. В данном варианте обратная информация передается пациенту с помощью второго канала связи. Эта информация преобразуется в последовательный двоичный код, которым модулируется несущая частота передатчика 16. Сигнал, излученный передатчиком 16, принимается приемником 9, дешифрируется декодером 10 и поступает на блок обратной связи 11, который преобразовывает его в вид, удобный для восприятия пациентом, например, в звуковые образы. В данном варианте биологической обратной связи пациент совершенно не связан с обрабатывающей аппаратурой и может выполнять самые различные действия, корректирующие сердечную деятельность, например, бегать трусцой или поднимать штангу, получая при этом информацию о том, в какую сторону (положительную или отрицательную) с точки зрения коррекции направлены эти действия.

По сравнению с аналогами и прототипом предлагаемый способ создания биологической обратной связи и устройство для его осуществления имеют следующие преимущества:
1. Обеспечивает возможность представления электрофизиологических характеристик сердца на основе измерения электрических потенциалов в небольшом числе точек, соответствующих стандартизованным векторкардиографическим отведениям, например, отведениям по системе Франка, что дает возможность реализовать данный способ с помощью простой и дешевой аппаратуры.

2. Обеспечивает наглядное представление электрофизиологических характеристик возбуждения сердца не только в период деполяризации (QRS), но и в период реполяризации (ST-T) желудочков сердца, благодаря чему возможна надежная идентификация кратковременных, долговременных и хронических физиологических и патологических изменений сердца, подлежащих коррекции (в том числе острых ишемических поражений). Предусмотрена также возможность оценки электрофизиологического состояния предсердий.

3. Наглядность в представлении результатов математической обработки не только позволяет врачу с низкой квалификацией диагностировать сложные случаи нарушения сердечной деятельности, но и дает возможность самому пациенту, после проведения соответствующего инструктажа, корректировать свою сердечную деятельность.

4. Вычисление дифференциальной функции в сочетании с телеметрическим каналом двухсторонней связи обеспечивает возможность создания полностью замкнутого контура биологической обратной связи при выполнении пациентом самых различных действий, в том числе физических упражнений, связанных с движением.

Литература
1. Электроэнцефалограф с обратной связью. Заявка PCT, A 61 B 5/0482 N 90/15571, 1990.

2. Способ тренировки мозговой деятельности и устройство для его осуществления. A 61 B 5/04, патент США N 4928704, 1990.

3. Способ для создания ритмической обратной связи. A 61 B 5/04, патент США N 5007430, 1991.

4. Система программируемой реабилитации пациентов с заболеваниями сердца. A 61 B 5/04, патент США N 4860763, 1989.

5. Способ визуального представления электрофизиологических характеристик сердца, определяемых по неинвазивным измерениям, и устройство для его осуществления. A 61 B 5/04 Заявка РФ N 5045723 от 13.04.92.


Формула изобретения

\ \\1 1. Способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности, состоящий в том, что на поверхности грудной клетки пациента измеряют электрические потенциалы, генерируемые сердцем, по этим потенциалам вычисляют электрофизиологические характеристики сердца и результат вычислений предъявляют пациенту в удобном для восприятия виде, отличающийся тем, что электрические потенциалы измеряют в точках, соответствующих стандартизованным векторкардиографическим отведениям, например, по системе Франка, по этим потенциалам определяют три компоненты суммарного момента электрического диполя сердца, затем, используя дисковую модель волны деполяризации и распределенную дипольную модель процесса реполяризации в сочетании со сферической моделью желудочков сердца как электрического генератора, рассчитывают основные электрофизиологические характеристики сердца, а результат расчета предъявляют пациенту, например, в картографическом виде для проведения им действий, направленных на изменение своей сердечной деятельности в позитивном направлении. \\\2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в дополнение к определению абсолютных значений электрофизиологических характеристик сердца вычисляют дифференциальную функцию, отражающую динамику изменения этих характеристик при коррекции сердечной деятельности за счет воздействия различных факторов (лекарственных препаратов, дозированных физических нагрузок, систем аутотренинга и др.), а результат вычисления дифференциальной функции предъявляют пациенту в виде, удобном для восприятия, например в виде зрительных или звуковых образцов. \\\2 3. Устройство для создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности, содержащее размещенный на теле пациента измерительно-передающий блок, выполненный в виде электродов для снятия биопотенциалов, соединенных по стандартизированной векторкардиографической системе отведений с соответствующими усилителями биопотенциалов, выходы которых подключены соответственно к входам блока последовательной их коммутации и передатчика электромагнитного сигнала, а также расположенный на расстоянии от пациента в зоне уверенного приема электромагнитных сигналов приемообрабатывающий блок, выполненный на приемнике электромагнитного сигнала, выход которого соединен с входом ЭВМ, отличающееся тем, что в измерительно-передающий блок введены соединенные последовательно АЦП и кодер, выход последнего из которых соединен с входом передатчика электромагнитного сигнала, а вход первого - с выходом блока последовательной коммутации, а также соединенные последовательно приемник электромагнитного сигнала, декодер и аудиомонитор, а в приемообрабатывающий блок введен передатчик, подключенный к выходу ЭВМ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, конкретно к неврологии и клинической нейрофизиологии и предназначено для лечения функциональных нарушений центральной нервной системы (ЦНС) путем стабилизации биоэлектрической активности мозга сенсорным сигналом

Изобретение относится к медицине, а именно к способам управления психофизиологическими параметрами индивидуума с использованием биологической обратной связи, и может быть использовано в различных областях медицины при лечении широкого спектра заболевания

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для функциональной коррекции расстройств функций у детей с врожденной и приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата, для коррекции осанки и лечения начальных стадий сколиоза, а также в офтальмологии для лечения амблиопии

Изобретение относится к медицине, в частности, к психофизиологии предназначены для снятия эмоционального напряжения человека и могут быть использованы в спортивной и лечебной практике, а также на производстве для тренировки людей, реализующих свою деятельность в условиях вероятной опасности

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для лечения соматических и психосоматических нарушений организма
Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и предназначено для диагностики регенерации пораженного при травме периферического нерва

Изобретение относится к медицине, лечебной физкультуре

Изобретение относится к медицине и предназначено для выявления патологических состояний молочных желез

Изобретение относится к медицине и предназначено для оперативного обследования женского населения с целью выявления патологии молочных желез на ранних стадиях заболевания

Изобретение относится к медицине, а именно нейрохирургии и может быть использовано при хирургическом лечении эпилепсии, особенно при наличии первично- генерализованных эпиприпадков

Изобретение относится к медицине, кардиологии

Изобретение относится к средствам создания компьютерных систем регистрации, хранения и исследования электробиопотенциалов и может быть использовано при создании диагностических систем

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к усилителям биоэлектрических сигналов, и может быть использовано в приборах, предназначенных для регистрации биоэлектрических потенциалов

Изобретение относится к измерительным медицинским приборам, более определенно, к системе и способу измерения внутренней температуры тела человека путем выявления и анализа ИК-излучения в наружном слуховом проходе пациента
Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и предназначено для диагностики регенерации пораженного при травме периферического нерва

Изобретение относится к медицине, лечебной физкультуре
Изобретение относится к медицине, хирургической гастроэтерологии

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и может быть использовано для оценки состояния человека по электрофизическим параметрам поверхности кожи, в частности по состоянию акупунктурных точек и соответствующих им меридианов и корреспондирующих с ними органов

Изобретение относится к медицине, кардиологии

Наверх