Классификация лечебных физических факторов. Алгоритм функционирования и структурная компоновка аппаратного комплекса (стр. 2 из 3)

Участие в приспособительной реакции всех органов и систем наблюдается в основном после обширных или интенсивных физиотерапевтических процедур, а также после воздействия на особые зоны (точки акупунктуры, воротниковую зону, зоны Захарьина—Геда и др.). Ограниченные же физиотерапевтические воздействия сопровождаются, как правило, динамическими изменениями в органах и тканях, принадлежащих к тому же метамеру, что и раздражаемая кожная поверхность. Реализуются эти сдвиги по типу сегментарных (метамерных) реакций.

В реакции организма на физиотерапевтическое воздействие кора головного мозга принимает самое активное участие. Условные раздражители, сочетаясь с безусловным, которым является физиотерапевтический метод, могут заметно изменять его действие на организм, вырабатывать в случае курсового применения новые функциональные отношения между нервной системой и регулируемыми ею физиологическими системами, что также сказывается на лечебном эффекте. Следовательно, рефлекторная реакция при физиотерапевтических процедурах носит условно-безусловный характер. Основное доказательство этого — возможность образования условно-рефлекторных связей в ответ на физиотерапевтическое воздействие. Согласно специальным исследованиям и многочисленным клиническим наблюдениям, после нескольких физиотерапевтических процедур физиологический эффект, характерный для данного воздействия, обнаруживается и при выключенном аппарате.

Рисунок 2 - Схема реакций организма на применение лечебных физических факторов

При мобилизации энергетических ресурсов организма и энергетическом обеспечении функций преимущественное значение имеет симпатоадреналовая система, а в мобилизации пластического резерва основную роль играет гипофизарно - адренокортикальная система.

Изложенные общие представления о механизмах действия на организм лечебных физических факторов, упрощенно отраженные на схеме (рис. 2), будут дополнены, уточнены и конкретизированы при рассмотрении в последующем каждого из методов физиотерапии.

Алгоритм функционирования и структурная компоновка аппаратного комплекса

Анализ процессов, возникающих в канале воздействия БТС электроанальгезии, показывает, что основными электрическими параметрами воздействия, определяющими, в конечном счете, эффективность обезболивания, являются: амплитуда стимулирующего тока, частота следования, длительность, частота заполнения стимулов. Вариабельность характеристик биологических тканей канала воздействия БТС определяет необходимость регулировки основных параметров воздействия, так как вия возбуждения нервных структур изменяются как в зависимости, места расположения электродов на теле пациента, так и от индивидуальных особенностей строения тканей в зоне стимуляции. Наибольший разброс параметров биологических тканей наблюдается при чрескожной передаче стимула, так как здесь на условия стимуляции оказывает дополнительное влияние такие факторы, как состояние контакта электрод-кожа, структурное строение тканей, психофизические эффекты, связанные с потоотделением, состояние периферического кровотока результаты исследования импедансов пассивных биологических тканей случаев расположения электродов на различных участках кожи пациента и при расположении электродов на одинаковом участке кожи у разных лиц показывают, что значения граничных частот, определяющие сложение спектральных составляющих адекватного стимула, могут измениться в 1,5-2 раза в зависимости от условий воздействия. Поэтому при разработке технических звеньев БТС необходимо предусматривать регулировку параметров стимула, обеспечивающую достижение адекватных условий стимуляции во всех возможных случаях использования аппаратуры. Однако большое число ручных регулировок параметров воздействия, допустимое в исследовательской аппаратуре, становится несообразным в медицинских БТС, функционирующих в клинических условиях и требующих максимальной простоты обслуживания. Параметры и режимы электронейростимуляции, нуждающиеся в регулировке в процессе функционирования БТС, можно разделить на две группы. Первая группа включает параметры воздействия, связанные с дозировкой лечебного эффекта. Эти параметры устанавливаются в соответствии с величиной сигнала управления БТС, зависящей от полученного значения диагностического признака. Если управление техническими звеньями БТС осуществляется со стороны медицинского персонала, то регулировку параметров первой группы целесообразно выполнить вручную. К этой группе относится, например, установка амплитуды стимулирующего тока, определяющая градиент напряжения в тканях, степень охвата необходимого количества возбуждаемых нервных проводников и, соответственно, глубину и силу достигаемого эффекта. Вторая группа параметров воздействия, в которую входит длительность стимулов и частота заполнения, играет вспомогательную роль, обеспечивая отсутствие нежелательных эффектов в зоне расположения электродов. Регулировка параметров позволяет использовать большие интенсивности стимулирующего тока, что необходимо для усиления эффективности лечебного воздействия. Для данной группы целесообразно введение автоматического управления параметрами воздействия в зависимости от характеристик биологического звена БТС.

Рассмотрим структурную реализацию алгоритмов автоматической установки параметров стимулов в БТС противоболевой электронейростимуляции.

Автоматическое управление частотой заполнения стимула при чрескожном воздействии можно осуществить на основе предварительного измерения частотных свойств биологических тканей в зоне стимуляции, определения значения граничной частоты адекватного диапазона спектральных составляющих стимула и формирования несущей частоты стимула в этом диапазоне. Определение граничных частот спектра стимула можно провести с помощью измерения сдвига фаз между стимулирующим током и напряжением. Фазовая характеристика биологических тканей, имеет экстремум, приходящийся на минимум активных потерь тока в тканях, т.е. находящийся в диапазоне адекватных частот спектра стимула.

Структурная схема управления частотой заполнения стимула, основанная на анализе фазовой характеристики тканей, показана на рис. 3. Тактовый генератор 1 вырабатывает короткие импульсы U₁, запускающие генератор пилообразного напряжения 2. Линейно возрастающее напряжение U₂ вызывает плановое изменение частоты генератора 3, сигнал с которого поступает на формирователь стимула 4, вырабатывающий импульсное напряжение U₃. Через усилитель стимула 5 и измеритель тока стимуляции 6 воздействие прикладывается к электродам 7, расположенным на коже пациента. Фазометр 8 осуществляет формирование напряжения U₄, пропорционального сдвигу фаз между напряжением и током стимуляции в течение действия стимула. В момент, когда напряжение U₄ проходит через максимум, схема выделения максимума 9 генерирует короткий импульс напряжения U₅. Этот сигнал воздействует на генератор пилообразного напряжения 2, вызывая остановку изменения напряжения на его выходе и запоминание этого напряжения до следующего такта работы.

Рисунок 3 – Структурная схема (а) и временные диаграммы (б) автоматического управления частотой заполнения стимула.

Процесс изменения частоты генератора заполнения 3 прекращается, поскольку фазовый сдвиг достигает максимального значения, соответствующего области адекватных частот заполнения. Поиск частоты генератора заполнения будет производиться в начале каждого такта работы, длительность которого определяется периодом напряжения U₁. При изменении параметров биологической ткани будет изменяться фазовое соотношение между стимулирующим током и напряжением и устанавливаться новая частота заполнения, соответствующая области адекватных частот.

Определение граничной частоты спектра стимула и формирование адекватного сигнала стимуляции можно произвести методом избирательной фильтрации. Структурная схема, реализующая данный метод, показана на рис4.

Рисунок 4 – Структурная схема реализации метода избирательной фильтрации

Формирование адекватного стимула осуществляется путем пропускания широкополосного сигнала генератора 1, имеющего равномерный спектр в области возможных несущих, частот стимула, через перестраиваемый избирательный фильтр 2. Колоколообразная частотная характеристика фильтра обеспечивает на выходе формирование амплитудно-модулированного сигнала. Несущая частота этого колебания определяется частотой настройки фильтра 2, а импульсная периодичность — периодичностью сигналов генератора 1. Полученный на выходе фильтра 2 сигнал через коммутатор 3, усилитель 4 и измерительную схему 5 прикладывается к электродам 6, расположенным на коже пациента. Частота настройки фильтра 2 устанавливается следующим образом. Тактовый генератор 7 с определенной периодичностью переводит схему в режим управления. При этом коммутатор 3 подключает к цепи электродов широкополосный сигнал от генератора 1. Отклик биологической ткани на широкополосный сигнал через измерительную схему 5 подается на вход узкополосного фильтра 10. С помощью тактового генератора 7 осуществляется периодическое сканирование частоты его настройки. Напряжение на выходе фильтра 10 усиливается с помощью усилителя 9 и поступает на формирователь управляющего напряжения 8, который запоминает значение напряжения сканирования фильтра 10 в момент максимального значения производной напряжения на выходе усилителя 9. Запомненное напряжение с выхода формирователя 8 подается на управляющий вход фильтра 2 и определяет частоту его настройки и, тем самым, несущую частоту стимула. Таким образом, несущая частота стимула оказывается связанной с участком наибольшей крутизны частотной характеристики биологической ткани, определяющей положение граничной частоты спектра адекватного стимула. Алгоритм установки длительности стимулов основан на зависимости длительности адекватного стимула от величины времени релаксации тока в тканях, окружающих электроды.