С одной стороны психоэмоциональная напряженность, переутомление, заболевания человека способствуют дсинхронизации биоритмов зрительного анализатора. Периодичность зрительных восприятий восстанавливается при лечении и выздоровлении пациента.
С другой стороны, так называемый, сенсорный голод, обусловленный недостаточным раздражением зрительного анализатора, например, в зимний период времени, или у проживающих на севере, также приводит к развитию стресса.
Поэтому актуальным является разработка систем цветоимпульсной терапии учитывающих хронобиологические принципы реализации лечения. Исследование проводится в соответствии с планами проблемной комиссии по хронобиологии и хрономедицине РАМН и при поддержке гранта РНП 2.2.3.3.3301.
Нами была поставлена цель оптимизации коррекции зрительных ритмических функций посредством разработки моделей и алгоритмов управления в модуле биотехнической системы светодиодной цветостимуляции. В задачи исследования входила:
- разработка биоциклически изменяющихся кодифицированных моделей светодиодной цветостимуляции, обеспечивающих модификацию паттерна электроэнцефалограммы и изменения интенсивности воздействия;
- реализация алгоритмов биоуправления процессом светодиодной цветостимуляции, обеспечивающих коррекцию зрительной функции;
- разработка макетного модуля аппаратной биотехнической системы светодиодной цветостимуляции;
- клиническая оценка эффективности разработанной аппаратной биотехнической системы светодиодной цветостимуляции.
Анализ принципов построения данного устройства позволил выявить путь, предусматривающий применение в приборе хрономодулятора пульса и дыхания, а также алгоритма управления, записанного в постоянно-запоминающее устройство. Подобный подход обеспечивает устройству такие преимущества- как высокую точность дозирования воздействующим физическим фактором, так и индивидуализацию лечения.
С позиций медико-технических требований устройство отвечает требованиям ГОСТ по электробезопасности за счет использования надежной гальванической развязки блока питания от цепей съема электрофизиологической информации- приемников пульса и дыхания. Для этих целей в датчике пульса используется элементная база в виде оптопары, а в датчике дыхания - индуктивность.
Ритмический характер зрительных восприятий обусловил необходимость использования специальных режимов с возможностью выбора воздействия на оба глаза одновременно или на один глаз, или поочередного включения через определенный интервал времени.
Для реализации задачи светодиодной цветостимуляции предусмотрено использование в системе специальной конфигурации генераторов: задающего, с линейно изменяющимся напряжением и зоны цвета, агрегатированного с постоянным запоминающим устройством.
Поскольку в алгоритме светодиодной цветостимуляции заложены циклы биоуправления, направленные на изменения скважности терапевтического сигнала, в системе был реализован режим широтно- импульсной модуляции синхронно в такт с ударами пульса и дыхания.
Специальные очки с вмонтированными в них светодиодами являются источником предъявляемой испытуемому информации. Конкретным объектом цветостимуляции являются два двухцветных светодиода, позволяющие посредством регулировки задавать, помимо основных цветов: красного и зеленого, переходные между ними- желтый и оранжевый цвета. В каждом из светодиодов реализуется по специальному алгоритму светоформула цветового воздействия. Синхронизация осуществляется благодаря информации поступающей с датчиков пульса и дыхания. Поскольку импульсы синхронизации принудительного дыхания технически предъявлять на светодиодах не представляется возможным, для этих целей был использован звуковой сигнал в виде одного короткого для вдоха, одного длинного для паузы и двух коротких для выдоха.
Три элемента, включающие генератор зоны цвета, счетчик динамической развертки цвета и ПЗУ служат источником светоимпульсов, которые реализуются посредством двухцветных светодиодов и поступают на сетчатку глаза, а также в зрительный анализатор через оптический канал связи испытуемого (биообъекта).
Биологическая обратная связь включает сердечно-сосудистую и дыхательную системы, датчики пульса и дыхания, сумматор, сигнал с которого поступает на компаратор. При сравнении на компараторе двух сигналов от сумматора и от ГЛИН на выходе последнего формируется широтно-модулированный сигнал со скважностью лежащей в пределах от 2 до 10, выступающей в роли выборки для ПЗУ, где этот сигнал включает подачу токов на излучающие светодиоды.
Параметрами биологической обратной связи являются: амплитуда пульса и межпульсовой интервал, амплитуда дыхательной волны и периоды вдоха-выдоха, а также период медленной волны первого порядка с диапазоном 18-22 секунды.
Биоуправление интенсивностью воздействия заключается в изменении скважности сигнала в момент прихода сигнала пульса внутри дыхательного цикла. Скважность изменяется циклически таким образом, что длительность светового импульса наибольшая на высоте вдоха пациента и наименьшая на выдохе.
Для реализации биоуправления дыханием необходимо предусмотреть функционирование анализаторов соответствия скоростей дыхания и пульса и уровней сигналов дыхания для дифференцирования (распознавания) периода вдоха и выдоха.
При выходе частоты дыхания за установленный диапазон должен быть подан звуковой сигнал для информации пациенту о необходимости смены темпа дыхания.
Инструкция о характере звуковых сигналов и порядке изменения темпа дыхания должны быть сообщены пациенту медицинским персоналом перед процедурой цветостимуляции.
Динамика изменения остроты зрения больных амблиопией детей в процессе разовой и курсовой светодиодной цветостимуляции представлена в таблице 1. Метод биоуправляемой цветостимуляции красным светом применен у 76 пациентов в возрасте от 4 до 10 лет. Курс лечения состоял из 10 сеансов стимуляции красным светом в режиме биоуправления интенсивностью воздействия частотным диапазоном 7-13 Гц, длительностью цикла работы в 300 ударов пульса и циклом паузы 60 ударов пульса. На процедуру воздействия повторяли 3 таких периода.
Как видно из представленных в таблице 1 данных положительный эффект получен в 94% случаев.
Из анализируемых данных следует, что в периоде до лечения 94% детей имели остроту зрения не превышавшую 0,4. У 17% больных острота зрения колебалась от 0,5 до 0,8 и только у 7% она была в диапазоне 0,9 - 1,0.
После одноразовой светодиодной цветостимуляции красным светом, отмечена тенденция к увеличению остроты зрения в диапазоне 0,3 - 0,5. Диапазон 0,7-1,0 сохранился неизменным, поскольку динамика роста не достоверна. После курсовой светодиодной цветостимуляции всего 17% пациентов имели остроту зрения не превышавшую 0,4, причем самые низкие его значения 0,1-0,2 отмечались только у 6 % больных. В диапазоне 0,5 - 0,6 было уже 50% больных против 9% в исходе. Обращает на себя внимание факт существенного повышения остроты зрения у 33% пациентов от 0,7 до 1,0 после проведенного курса биоуправляемой цветостимуляции.
Необходимо подчеркнуть, что биоуправляемая светодиодная цветостимуляция у 62,3% больных корригирует неправильную зрительную фиксацию.
Таблица 1. Динамика изменения остроты зрения больных амблиопией детей в процессе разовой и курсовой светодиодной цветостимуляции
|
Острота зрения |
РЕЖИМ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЦСТ |
МОДУЛЬ РАЗНОСТИ |
||||
|
Фон |
1 раз |
Курс |
||||
|
Р1 |
Р2 |
P3 |
Р1-Р2 |
Р1-Р3 |
Р2-Р3 |
|
|
0,10-0,20 |
33 |
27 |
06 |
06 |
27 |
21 |
|
0,30-0,40 |
43 |
41 |
11 |
02 |
32 |
30 |
|
0,50-0,60 |
09 |
14 |
50 |
05 |
41 |
36 |
|
0,70-0,80 |
08 |
04 |
22 |
04 |
14 |
18 |
|
0,90-1,00 |
07 |
14 |
11 |
07 |
04 |
03 |
|
Сумма: ∑Р |
100 |
100 |
100 |
- |
- |
- |
|
∑|Pi1 - Pi2| |
- |
- |
- |
24 |
118 |
108 |
|
D(xi) % |
- |
- |
- |
12 |
59 |
54 |
|
Уровень значимости р |
|
|
|
> 0,05 |
< 0,001 |
< 0,001 |
Результаты наших исследований близки к данным полученным другими исследователями (11,12,36,44,62,70), применявшими светодиодную цветостимуляцию в режиме биоуправления посредством аппаратных программоуправляемых систем.
Выводы:
- Рассмотрены повторяющиеся структурные зависимости ритмов электроэнцефалограммы в качестве моделей для кодирования цветовых импульсов, образующих элементы формул светодиодной цветостимуляции.
- Разработан хронодиагностический алгоритм, позволяющий анализировать соответствие скорости дыхания и пульса заданному диапазону значений для целей изменения темпа дыхания.
- Определены для аппаратной биотехнической системы светодиодной цветостимуляции биоциклически изменяемые структуры алгоритмов принудительной синхронизации управления дыханием, в которых звуковой сенсорный сигнал является индикатором изменения темпа дыхания, а межпульсовй интервал выполняет роль биологической секунды.