БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Метод биологической обратной связи, компьютерных лечебно-оздоровительных игр, биоуправляемой магнитотерапии. Квантовая терапия и биоуправление»

МИНСК, 2008

Биоуправление – система управления приборами, механизмами и устройствами, в которой в качестве управляющих сигналов используются различные проявления жизнедеятельности организма, за исключением большинства произвольных движений. Для биоуправления могут служить: биоэлектрические потенциалы, генерируемые различными возбудимыми тканями, механические и акустические явления, сопровождающие функционирование сердечно-сосудистой системы и дыхания, колебания температуры тела и др. Наиболее широко распространены системы биоэлектрического управления. В этих системах биопотенциалы, генерируемые скелетными мышцами, сердцем, головным мозгом, нервами, подвергаются усилению, переработке и затем выполняют роль командных, управляющих сигналов. Использование биопотенциалов головного мозга позволило создать приборы для автоматической сигнализации начальной стадии кислородного голодания, для автоматического управления подачей наркотического вещества и поддержания заданной стадии наркоза, прибор для автоматического управления электроэнцефалографом в связи с выделением характерных изменений состояния мозга.

Больше всего приборов, управляемых биопотенциалами сердца. При этом в качестве сигнала могут служить, например, характерные изменения электрокардиограммы при заболеваниях. Первая группа приборов, управляемых биопотенциалами сердца, это приборы диагностические, обеспечивающие включение сигнализирующей и регистрирующей аппаратуры при нарушениях сердечного ритма, кислородном голодании сердечной мышцы и др. Вторая группа — приборы лечебного назначения, служащие для автоматического включения электростимулятора, задающего нужный ритм сердечных сокращений (при нарушениях естественного ритма, резком замедлении сердечных сокращений или остановке сердца), для осуществления синхронного с сердечными сокращениями массажа периферических сосудов, для временной разгрузки сердца с помощью вспомогательного искусственного сердца. Важную группу устройств с биоэлектрическим управлением составляют активные протезы, для управления которыми используются биопотенциалы частично ампутированных, парализованных или полностью сохранённых мышц. Выполняя привычные движения, человек управляет электромеханическим или пневматическим приводом, который осуществляет движения в суставах парализованной конечности или шарнирах протеза. В 60-х гг. 20 в. не только в СССР, но и в Англии, Канаде (по советским лицензиям) налажен промышленный выпуск биоуправляемых протезов.

Биоэлектрическое управление применяют также в технике, например, в биоманипуляторах, управляемых на расстоянии при работе в подводных или вредных условиях.

Биоуправление — это комплекс идей, методов и технологий, базирующихся на принципах биологической обратной связи и направленных на развитие и совершенствование механизмов саморегуляции физиологических функций при различных патологических состояниях и в целях личностного роста. В ходе процедур биоуправления объекту посредством внешней обратной связи, чаще всего организованной на основе ЭВМ, подаётся информация о состоянии тех или иных физиологических процессов, что позволяет испытуемым научиться контролировать физиологические параметры и закреплять эти навыки с тем, чтобы в дальнейшем использовать их в повседневной жизни. В основу метода положены кибернетические представления о механизмах регуляции и управления систем посредством обратной связи. Он является попыткой использования инженерных принципов обратной связи для управления физическими параметрами физиологических систем.

Боль содержит в себе психологический, и биологический компоненты. Психологические компоненты болевой перцепции — это тревога, страх, депрессия, особенности локус-контроля, внимания, суггестия, подкрепление. Острая боль легко локализуется и распознаётся и фактически может различными путями быть связанной с хронической болью. Острая боль проявляется увеличением мышечного напряжения, сердечного ритма, кровяного давления, кожного сопротивления, периферической вазоконстрикции вместе с другими индикаторами симпатической активации. Аналогичными сигналами сопровождаются состояния тревоги, страха. Хронический болевой-синдром рассматривается как аналог депрессивного расстройства.

Taким образом, единственно верным решением при поисках воздействия на частные проявления боли является системный подход в её изучении. Следовательно, чрезвычайно актуален и поиск лечебных методов, объединяющих в себе различные патогенетические подходы.

Таким универсальным методом борьбы с болью является биоуправление, представляющее собой когнитивно-поведенческую процедуру, успешность проведения которой зависит от того, насколько учитывается комплексность болезненных ответов, то есть не только физиологические реакции пациента в режиме биоуправления, их динамика, но и личностные особенности пациента, его проблемы, внутренний диалог, который он ведёт с самим собой, степень доверия между врачом и больным человеком.

Биоуправление — уникальная возможность для пациента осознать единство и взаимосвязь мыслей, образов, чувств и физиологических реакций, которые предшествовали, сопровождали и следовали за физиологическим ответом, наблюдаемым на мониторе, понять, какими психологическими проблемами спровоцировано болевое расстройство и, как следствие, — научиться управлять вегетативными реакциями, бороться с болью.

Методы биоуправления

Метод биологической обратной связи

Метод БОС, зародившийся на стыке медицины, биологии и техники, в настоящее время представляет собой успешно развивающееся направление науки и практики. Это – современный немедикаментозный метод совершенствования нормальных, здоровых и коррекции нарушенных или неоптимально работающих функций организма, основанный на целенаправленной активизации резервных возможностей организма.

Процесс саморегуляции и самоконтроля функционального состояния (ФС) человека эффективнее осуществляется на основе биоуправления, с приемами введения БОС, обеспечивающей дополнительный сенсорный контроль над физиологическими процессами с выработкой навыков ассоциативного регулирования. Показана возможность регулирования сердечного ритма, АД, сосудистого тонуса, температуры кожи, моторных реакций желудочно-кишечного тракта, нервных процессов.

Основная концепция БОС, сводится к тому, что информация о собственном функциональном состоянии позволяет пациенту, спортсмену, оператору обучиться саморегуляции и модификации исследуемой и регулируемой физиологической функции. Из этого следует, что БОС, приобретают большую ценность как метод активизации состояния функциональных систем организма. При этом если осуществляется мониторинг (непрерывный контроль) показателя какой-либо функции, следует говорить о БОС, а если эта информация используется с целью изменения состояния человека, более целесообразно использовать термин "биоуправление с БОС" или, как чаще встречается в отечественной литературе, "адаптивное биоуправление с БОС"

Метод компьютерных лечебно-оздоровительных игр

Новая ветвь биоуправления - компьютерные лечебно-реабилитационные игры, сюжет которых управляется физиологическими параметрами регуляторных систем, поддерживающих гомеостаз и обеспечивающих основные механизмы жизнедеятельности.

Увлекательный сюжет соревнования в сочетании с использованием современных мультимедийных информационных возможностей открывает широкие перспективы приобретения в процессе игры навыков регулирования жизненно важных параметров (сердечного ритма, артериального давления, кожной температуры, содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе, биопотенциалов мозга, мышц и т.д.). Выбор того или иного параметра для обучения сознательному управлению определяется врачом или психологом и предназначен для вмешательства в те механизмы регуляции, которые определяют патологическое состояние или являются ведущими в механизмах заболевания.

Главная особенность лечебно-оздоровительных компьютерных игр - их соревновательный характер (гонки на байдарках, погружение водолазов на дно, автогонки и т.п.), моделирующий стрессовую ситуацию. Увлекательный сюжет мотивирует пациента (испытуемого), вызывая у него эмоциональный интерес к результату, способствуя более эффективному обучению его навыкам саморегуляции, умению контролировать свое эмоциональное состояние. Цель тренинга, организованного в форме игры, - обучение рациональному и физиологически адекватному поведению в условиях стресса. Обучающий алгоритм построен таким образом, что для победы необходимо улучшить свой результат из предыдущего сеанса. Этот механизм является залогом совершенствования навыков саморегуляции.

Игры обращены, прежде всего, к владельцам персональных компьютеров. Это возможность формировать семейный архив, отражая успехи каждого члена семьи в обучении искусству релаксации. Вся динамика обучения сохраняется в базе данных, что позволяет сравнить свои результаты с другими участниками игры. Предпочтительные пользователи компьютерных лечебно-оздоровительных игр - пациенты поликлиник и стационаров, страдающие болезнями регуляции, пограничными состояниями; люди “компьютерных” профессий: программисты, секретари-референты, менеджеры.

Игры выполнены с использованием средств мультимедиа в среде Windows-95/98. Постоянное развитие “компьютерной игротеки здоровья” возможно за счет новых игровых сюжетов и увеличения числа параметров, управляющих сюжетом игр, а также создания относительно дешевых (бытовых) устройств, регистрирующих соответствующие физиологические показатели.

Следующий шаг развития технологии биоуправления - это, конечно, сетевые варианты лечебно-оздоровительных игр. Вовлечение в игровую “релаксирующую” среду соревнующихся между собой распределенных пользователей (владельцев) персональных компьютеров с привлечением возможностей Интернет может оказать фантастический коллективизирующий эффект, создать интересный прецедент и придать взаимоотношениям между людьми характер истинных демократических свобод.

Метод биоуправляемой магнитотерапии

Магнитотерапия, как один из искусственных лечебных физических факторов, применяется с незапамятных времен и каждый из знаменитых врачей прошлого предлагал собственный рецепт. Магнит играл большую роль в таинственной науке очарования и колдовства. В последние годы интерес к магнитотерапии значительно повысился, несмотря на то, что механизмы биологического и лечебного действия магнитных полей остаются предметом жарких споров ученых и непрекращающихся научных исследований. Среди методов магнитотерапии в домашних условиях применяют преимущественно источники постоянного и низкочастотного магнитного поля. При этом интерес к переменным магнитным полям заметно вырос в последние десятилетия, когда врачи получили аппараты и устройства, генерирующие такие поля. Вместе с тем возможность применения низкочастотных магнитных полей долгое время оставалась только в руках врачей, которые определяли оптимальные параметры воздействия. Однако появление в последние годы аппаратов для биоуправляемой физиотерапии, в которых параметры воздействующих сигналов выбираются автоматически - т.е. не зависят от желания врача и пациента, а только от различных физических свойств его тканей - значительно расширило диапазон потенциальных пользователей таких аппаратов. Кроме того, управляемая биологически обратная связь позволила успешно применять такие аппараты в домашних условиях по предписанию врачей.

Недавно в лечебную практику были введены и аппараты для биоуправляемой магнитотерапии с обратной связью. Такие аппараты позволяют автоматически изменять параметры воздействующих магнитных полей в зависимости от электрических характеристик тканей пациента.

Квантовая терапия и биоуправление

Клинический опыт применения физических факторов в лечении различных заболеваний показал, что сочетанное применение лазерного излучения инфракрасного и красного диапазонов и магнитного поля позволяет снизить интенсивность каждого вида воздействия, увеличив при этом эффективность по сравнению с изолированным их использованием [9]. Доказано также, что импульсные воздействия эффективнее постоянных, к уровню которых ткани и организм быстро адаптируются. Постоянное магнитное поле в этом смысле представляет исключение, так как импульсный характер магнитной индукции обеспечивает движение в кровяном русле эритроцитов, содержащих железо. Парамагнитные свойства кислорода в плазме крови и в других биологических жидкостях могут при этом служить одним из факторов изменения "мерцающих кластеров" воды как диамагнетика и тем самым влиять на локальное соотношение золя и геля и концентрацию в золе кальция.

От изменений локальной и интегральной по клетке концентрации кальция в цитозоле в области 1 мкм зависит не только величина, но и знак ответных реакций метаболизма, всех регуляторных процессов в системе вторичных посредников: кальций-кальций связывающие белки - циклические нуклеотиды. Например, энергозависимое поглощения кальция митохондриями начинает превалировать над окислительным 4фосфорилированием, если концентрация кальция снижается в цитозоле ниже 1мкМ. Гарантированный лечебный эффект может быть получен только при оптимальных параметрах квантового (магнитолазерного) воздействия на живую клетку, ткань и организм.

Преимущество физиотерапевтических методов перед лекарственными могут быть продемонстрированы не только в случае аллергических реакций, но и в отношении побочных эффектов, привыкания, стабильной нормализации. Однако для этого необходимо усовершенствовать и сами методы физиотерапии.

В условиях биоуправления резко расширяется терапевтический диапазон интенсивностей, практически исключается передозировка и побочные эффекты, так как автоматически учитывается исходное состояние и индивидуальное варьирование чувствительности тканей пациента. В режиме биоуправления лечение носит системный характер с увеличением взаимосвязи функциональных систем организма с нормализацией параметров гомеостазиса, а не путем их расшатывания. Отсутствует адаптация за счет варьирования периодов пульса и дыхания. В отличие от обычных способов не только повышается уровень, но и нормализуется спектр ритмов микроциркуляции, что исключает трофическую дискриминацию одних клеток относительно других, но вызывает дискриминацию энергообеспечения патологической микрофлоры в виду отличия ее ритмов от ритмов клеток пациента. Этот факт может быть использован при разработке новых методов в косметологии для стабильного восстановления трофики кожи и увеличения электро - и фонофоретического введения питательных и лечебных веществ, при заживлении послеоперационных ран и в других случаях для предотвращения развития келоида.

В режиме биоуправления увеличивается стабильность лечебного эффекта за счет образования тканевой памяти.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белова А.Н. Нейрореабилитация .-М. Антидор, 2000 г. – 568с.

2. Прикладная лазерная медицина. Под ред. Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера.- М.: Интерэкспорт, 2007г.

3. Александровский А.А. Компьютеризованная кардиология. Саранск; "Красный Октябрь" 2005: 197.

4. Разработка и постановка медицинских изделий на производство. Государственный стандарт Республики Беларусь СТБ 1019-2000.

5. Штарк М.Б., Скок А.Б. Применение электроэнцефалографического биоуправления в клинической практике. М. - 2004 г

6. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. М.,СПб.: СЛП, 2008.