способ коррекции функционального состояния организма
Классы МПК: | G01N33/48 биологических материалов, например крови, мочи; приборы для подсчета и измерения клеток крови (гемоцитометры) G01N33/483 физический анализ биологических материалов A61B5/00 Измерение для диагностических целей A61N1/32 переменным или прерывистым током |
Автор(ы): | Коноплянников А.Г., Илюхин В.В., Костяшов В.В., Суханов Ю.С., Ключ В.Е. |
Патентообладатель(и): | Товарищество с ограниченной активностью - Медико- биологический внедренческий центр "Хелс" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-12-10 публикация патента:
09.06.1995 |
Назначение: изобретение относится к медицине, ветеринарии и биологии и может использоваться как основной или дополнительный компонент стимуляции, оздоровления и лечения организма человека или животных со сниженной резистентностью к действию различных повреждающих агентов, а также при необходимости повышения работоспособности, активности и способности переносить повышенные стрессорные нагрузки. Сущность: в способе воздействия на функциональное состояние организма, включающем помещение биообъекта в зону действия индуцированного электрического поля, создаваемого импульсным переменным напряжением, с последующей оценкой физиологически значимых изменений в организме, импульсным переменным напряжением создают индуцированное электрическое поле в виде посылок гармонических колебаний или биполярных импульсов напряженности поля с частотой повторения посылок - импульсов, составляющей 150 - 250 Гц, и амплитудой напряженности 1 - 100 кВ/м, биообъект помещают в зону действия поля на 1 - 120 мин, а посылки - импульсы осуществляют с частотой 5 - 50 кГц, при этом кратность помещения задают физиологически значимыми изменениями в организме. 2 з.п.ф-лы, 3 ил., 8 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА, включающий помещение биообъекта в зону действия индуцированного электрического поля, создаваемого импульсным переменным напряжением, с последующей оценкой физиологически значимых изменений в организме, отличающийся тем, что импульсным переменным напряжением создают индуцированное электрическое поле в виде посылок гармонических колебаний или биполярных импульсов напряженности поля с частотой повторения посылок-импульсов, составляющей 150 250 Гц, и амплитудой напряженности 1 100 кВ/м, а биообъект в зону действия поля на 1 - 120 мин, при этом кратность помещения задают физиологически значимыми изменениями в организме. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что посылки-импульсы осуществляют в частотой 5 50 кГц. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве физиологически значимых изменений в организме регистрируют уровни: работоспособности, регенеративных процессов, микроциркуляции крови, гормонов в крови, состояние кроветворной, иммунной и эндокринной систем, резистентности к ионизирующей радиации клеток-предшественников в костном мозге.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к медицине, ветеринарии и биологии и может использоваться как основной или дополнительный компонент стимуляции, оздоровления и лечения организма человека или животных со сниженной резистентностью к действию различных повреждающих агентов, а также при необходимости повышения работоспособности, активности и способности переносить повышенные стрессорные нагрузки. Известны способы воздействия на организм животных и человека малоинтенсивной микроволновой радиацией, которая позволяет изменить функциональное состояние организма, оцениваемое по генетическим, биохимическим, иммунологическим, эмбриональным, поведенческим и другим показателям организма (в условиях invivo и invitro). Гигиена и санитария, 1980, N 4, с.44-48, 1981, N 5, с.38-40. Журнал высшей нервной деятельности, 1988, т.38, N 3, с.571-573. Радиобиология, 1988, т.28, N 1, с.120-125, N 2, с.281-283. Bioeiectromagnetics, 1988, v.9, N 4, р.363-372. Успехи физиологических наук, 1986, т,17, N 4, с.111-127. А.с. N 1427303, G 01 N 33/48, 1988. А.с. N 1068129, A 01 N 1/42, 1984. Изучение показателей здоровья населения с загрязнением окружающей среды. Киев, 1985. Методические рекомендации. Оценка функционального состояния организма детей при массовых обследованиях с целью устранения влияния окружающей среды на здоровье населения, Киев, 1987. Методические рекомендации. Оценка биологического действия микроволн в целях их гигиенической регламентации, Киев, 1990, с.27. Методические рекомендации. Известен способ воздействия на организм человека и животных путем аэронизации и франклинизации (Учебное пособие по физиотерапии. М. Медицина, 1975, с. 127-133), когда лечебный эффект и стимулирующий эффекты обеспечиваются за счет легких отрицательных ионов и зарядов, передаваемых телу. В качестве примера можно привести метод франклинизации, реализуемый на аппарате АФ-3. Согласно этому методу пациента помещают на стул под головным электродом с отрицательным напряжением до 50 кВ, обеспечивающим стекание зарядов на тело пациента. Расстояние между головным электродом и телом составляет 20-40 см, ноги пациента помещаются на ножной электрод. Сеанс воздействия продолжается 10-20 мин. Способ франклинизации используется для повышения резистентности организма при гипертонической болезни, астме и других заболеваниях. Однако этот способ имеет определенные недостатки, связанные с тем, что при использовании постоянного электрического поля довольно часто и быстро развивается неотвечаемость рецепторного аппарата организма или даже появляются извращенные реакции (например, дальнейшее повышение артериального давления и др.). Кроме того, этот способ практически не стимулирует кроветворную и иммунную системы, реакции которых важны для повышения общей резистентности организма к действию многих повреждающих агентов и особенно к действию ионизирующей радиации и других генотоксических загрязнителей окружающей среды. Наиболее схожим по способу электрофизического воздействия с предлагаемым является способ лечения посттравматических контрактур мягкотканевых структур. Согласно этому изобретению на зону патологии проводят воздействие индуцированным электрическим полем с частотой 0,8-2,5 Гц, напряженностью 0,05-0,1 В/м, с длительностью фронтов напряжения и спада импульсного поля (50


1 при Еа 50 кВ/м;
2 при Еа 15 кВ/м;
3 при Еа 6 кВ/м. Частота посылок F 200 Гц, частота гармонических колебаний f 24 кГц. На фиг.3 показана сравнительная кинетика заживления ожоговой раны у мышей-гибридов (контрольных и после 5-кратной с суточными интервалами СЭФ-стимуляции). По оси абсцисс недели после нанесения ожога, по оси ординат логарифм отношения исходного и текущего размера ожоговой раны. Размер ожоговой раны для каждой точки графика определялся как среднее значение по группе мышей-гибридов F1(CBAxC57BL/6) (самцы в возрасте 3 мес, массой 20-22 г, по 15 мышей в группе). Условия размещения мышей при СЭФ-воздействии такие же, как в примере 1. Напряженность поля Еа 20 кВ/м, частота колебаний поля f 36 кГц, длительность посылок поля 1,0 мс. Время СЭФ-воздействия 15 мин. 1. Обоснование предлагаемого диапазона частот повторения посылок (импульсов). Проведенные исследования на лабораторных животных (мыши, крысы, кролики, а также на людях (добровольцах) показали, что эффекты стимуляции систем организма, определяемые по ряду тестов, наблюдаются только в указанном диапазоне частот повторения посылок (импульсов). Не наблюдается эффекта стимуляции указанных систем организма и при значениях частота, предлагаемых в способе-прототипе. На фиг.1 приведен график влияния частоты повторения посылок поля на уровень ретикулоцитов в периферической крови (показатель стимуляции эритроидного ростка кроветворной системы) мышей-гибридов через 24 ч после воздействия. Как можно видеть из графика область частот посылок электрического поля с существенным эффектом стимуляции кроветворения лежит в диапазоне 150-250 Гц. Аналогичные зависимости уровня ретикулоцитов от частоты повторения импульсов поля получены у людей-добровольцев, когда достоверное повышение уровня ретикулоцитов наблюдалось в диапазоне частот 150-250 Гц. Такой же характер зависимости величины эффекта стимуляции от частоты повторения посылок поля воспроизводился в исследованиях по определению стимуляции иммунной и эндокринной систем. 2. Обоснование предлагаемого диапазона частот гармонических колебаний. Проведенные исследования на лабораторных животных (мыши, крысы) показали, что эффект стимуляции зависит от частоты гармонических колебаний. Целесообразно использовать либо биполярные импульсы с формой, близкой к прямоугольной, либо посылки гармонических колебаний частотой 5-50 кГц. При частотах гармонических колебаний меньших 5 кГц и больших 50 кГц наблюдается снижение эффекта стимуляции, кроме того, на больших частотах появляется необходимость экранирования установок СЭФ для подавления возникающих электрических помех, мешающих работе других электрических аппаратов и средств связи. 3. Обоснование предлагаемых диапазонов напряженности поля и длительности воздействий. Проведенные исследования на лабораторных животных (мыши, крысы), а также у людей (добровольцы) показали, что выраженность эффекта стимуляции зависит как от длительности воздействия, так и от величины напряженности индуцированного электрического поля и в широком диапазоне изученных факторов возрастает при увеличении длительности воздействия и(или) напряженности электрического поля, пока не достигнет определенного уровня "насыщения". Характер такой зависимости при фиксированных значениях частоты гармонических колебаний и частоты повторения посылок поля представлена на фиг.2. При значениях напряженности меньше 1 кВ/м не наблюдается значительного эффекта стимуляции при любых длительностях воздействия и частотах. Значения напряженности > 100 кВ/с, хотя и не приводят к заметным проявлениям вредных побочных эффектов, но нежелательны, исходя из соображений техники безопасности и усложнения аппаратурного обеспечения способа. Длительность воздействия меньше 1 мин при выбранном диапазоне напряженностей практически нецелесообразна из-за малости вызываемого эффекта стимуляции даже при максимальном рекомендуемом уровне напряженности поля. При длительностях воздействия, больших 120 мин, эффект стимуляции начинает снижаться, поэтому применение больших длительностей воздействия нецелесообразно. Следует отметить, что в процессе проведения обширных исследований по изучению эффектов, вызываемых применением предлагаемого способа СЭФ не было обнаружено каких-либо проявлений вредных побочных эффектов во всем диапазоне указанных в способе режимов как при однократном, так и при многократном (до 15-20) воздействиях. Одна из трактовок механизма действия предлагаемого способа может быть предложена исходя из работы (Зацепина Г.Н. Безматерных П.М. Коломиец А.Л. и др. Электрическая система регуляции процессов жизнедеятельности. Изд. МГУ, 1992). Наличие слабого (по сравнению с собственным внутримембранным электрическим полем) воздействия периодическим импульсным полем на клетки стволового типа и их микроокружение приводит к возвращению клеток, находящихся в режиме ограниченного функционирования (клетки в G- или длительном G-периодах клеточного цикла) в нормальный режим (продвижение по клеточному циклу и деление), что способствует нормализации функционирования систем клеточного обновления организма. Возможно, что механизмы СЭФ-воздействия включают усиление эндогенного образования цитокинов, ростовых факторов и других активных продуктов, что также ведет к стимуляции пролиферативной и функциональной активности кроветворной, иммунной и эндокринной систем, их способности восстанавливать полученные повреждения и переносить стрессорную нагрузку. Наряду с клеточными механизмами существенную роль в реализации эффектов СЭФ-воздействия несомненно играют изменения в микроциркуляции крови, обнаруженные нами в проведенных исследованиях. П р и м е р 1. Для оценки стимуляции кроветворной системы с помощью предлагаемого способа однократному СЭФ-воздействию подвергались мыши-гибриды FC1(CBAxC57BL/6) (самцы и самки в возрасте 3 мес, массой 20-22 г, находящиеся в стандартных условиях питания и содержания лабораторного вивария). Группа животных, содержащая 4-6 особей одного пола в закрытой стандатрной пластиковой кювете, помещалась в промежутке между парой горизонтально расположенных плоских электродов одинакового размера. Размер электродов в виде мелкоячеистой медной сетки 25х37 см, величина межэлектродного промежутка 20 см. На электроды от специально сконструированного СЭФ-генератора (диапазон регулировки частот повторения импульсов F1-800 Гц, диапазон частот гармонических колебаний f 1-100 кГц, диапазон амплитудных значений выходного напряжения Ua 0-10 кВ) подавали посылки гармонических колебаний напряжения с Ua 4 кВ (Еа 20 кВ/м), F 200 Гц, f 22 кГц, длительность посылки 1 мс. Длительность воздействия 15 мин. Уровень ретикулоцитов в периферической крови животных, характеризующий уровень стимуляции эритроидного ростка крови, определяли путем забора периферической крови из хвоста мыши (от каждой мыши однократно) в разные сроки после воздействия и подсчета под микроскопом процента ретикулоцитов среди эритроцитов в камере Горяева. Результаты опыта представлены в табл.1. Таким образом, в течение 24-48 ч после воздействия уровень ретикулоцитов в крови животных, подвергнутых СЭФ-воздействию, значительно повышался, возвращаясь к исходному только после 72 ч, что доказывает наличие значительной стимуляции эритроидного ростка после воздействия предлагаемым способом. П р и м е р 2. Для оценки уровня стимуляции кроветворения с помощью предлагаемого способа однократному СЭФ-воздействию подвергался взрослый человек-доброволец, у которого брали периферическую кровь для определения ее форменного состава по стандартной методике до воздействия и на протяжении 5 сут. после него. Положение человека при стимуляции лежа на деревянной кушетке. Электроды одинакового размера в виде проволочной сетки с шагом 1 см расположены горизонтально, размер электродов 55х140 см. межэлектродный промежуток 45 см. На электроды от СЭФ-генератора подавались посылки переменного напряжения со следующими параметрами: Ua 5,1 кВ (Еа 9 кВ/м), F 170 Гц, f 24 кГц, длительность посылок 1 мс. Изучение динамики форменного состава периферической крови показало наличие вполне определенных изменений процентного содержания во времени после воздействия наиболее молодых представителей функциональных клеток следующих двух ростков кроветворения ретикулоцитов (эритроидный росток) и палочкоядерных нейтрофилов (гранулоцитарный росток). Результаты измерений представлены в табл.2. Как можно видеть, в течение первых трех суток после воздействия для ретикулоцитов, и первых двух суток для палочкоядерных нейтрофилов наблюдается повышение уровня в периферической крови по сравнению с исходным, что свидетельствует о наличии стимуляции кроветворения предлагаемым способом. П р и м е р 3. Для определения уровня стимуляции системы кроветворения с помощью предлагаемого способа СЭФ-воздействию подвергались крысы-самцы линии Вистар, массой 180-200 г. Воздействие осуществлялось по 15 мин ежедневно в течение 4 сут, после последнего воздействия опытные и контрольные крысы (по 3-4 в каждой группе) использовались как доноры костного мозга для определения выхода клеток-предшественников гранулоцитов-макрофагов (КОЕ-ГМ) и клеток-предшественников фибробластов (КОЕ-Ф). Условия размещения мышей при СЭФ-воздействии такие же, как в примере 1. Напряженность поля Еа 20 кВ/м, частота колебаний поля f 36 кГц, длительность посылок поля 1,0 мс. Время СЭФ-воздействия 15 мин. Результаты определения выхода клеток-предшественников представлены в табл.3. Таким образом, СЭФ-воздействие значительно увеличило содержание клеток-предшественников в костном мозге (КОЕ-ГМ в 1,5 раза, КОЕ-Ф в 1,7 раза): это свидетельствует об активации гемопоэтической стромы, которая, как известно, является источником многих ростовых факторов для самых различных ростков кроветворения, а также о стимуляции гранулоцитарно-макрофагального ростка. П р и м е р 4. Для повышения резистентности к действию ионизирующей радиации с помощью предлагаемого способа группы (по 12 мышей в группе) мышей-гибридов F1(CBAxC57BL/6), самцов (возраст 3 мес, масса 20-22 г.) после гамма-облучения (Со-60, доза 6 Гр, мощность дозы 43 сГр/мин) подвергали СЭФ-воздействию (условия воздействия и параметры поля как в примере 3) разной кратности [1, 3, 5 воздействий (сеансов) через каждые 24 ч] На 9-е сутки после гамма-облучения мышей всех групп забивали и у них определяли ряд гематологических показателей (масса тимуса и селезенки, содержание лейкоцитов в периферической крови, клеточность костного мозга в бедренной кости, число эндогенных селезеночных колоний ЭСК), характеризующих скорость восстановления поврежденного облучением гемопоэза. Результаты определения приведены в табл.4. Как можно видеть, даже однократное СЭФ-воздействие улучшает некоторые гематологические показатели у гамма-облученых животных. При 5-кратном воздействии после гамма-облучения все измеренные показатели в группах, подвергнутых стимуляции по предлагаемому способу, были достоверно выше, чем у облученного контроля. Подобная стимуляция гемопоэза напоминает эффект некоторых известных модификаторов биологических реакций (эндотоксины, ИЛ-1, ИЛ-3, ряд КСФ и др.), однако превосходит их по эффекту модицикации. П р и м е р 5. Для определения уровня стимуляции иммунной системы с помощью предлагаемого способа группы мышей-гибридов F1(CBAxC57BL/6) (самцы, возраст 3 мес, масса 20-22 г, по 12 мышей в группе) перед иммунизацией эритроцитами барана подвергали трехкратному СЭФ-воздействию с суточными интервалами между воздействиями. Через 1 ч после 3-го воздействия мышей иммунизировали эритроцитами барана (введением в лапу) и через 4 сут у них определяли число антителообразующих клеток (АОК) в подколенном лимфоузле (ЛУ). В табл.5 представлены значения ряда показателей, характеризующих первичный иммунный ответ. Условия СЭФ-воздействия и параметры поля как в примере 3. Как можно видеть, предварительное СЭФ-воздействие значительно усиливает иммунную реакцию. П р и м е р 6. Для определения уровня стимуляции эндокринной системы с помощью предлагаемого способа СЭФ-воздействию подвергали кроликов породы Шиншила (самцы, масса 3-3,5 кг, 8 животных) и определяли динамику изменения уровня гормонов в крови кроликов после воздействия. Кровь для анализов брали из ушной вены. Условия СЭФ-воздействия следующие. Зафиксированного на деревянной доске кролика помещали между двух плоских электродов, расположенных горизонтально. Размеры электродов из медных пластин 30х45 см. Межэлектродный промежуток 25 см. На электроды от СЭФ-генератора подавали посылки переменного напряжения с параметрами Ua 4 кВ (Еа 16 кВ/м), F200 Гц, f 25 кГц, длительность посылки 1 мс. Длительность воздействия 15 мин. Результаты определения уровня гормонов приведены в табл.6. Как можно видеть, даже однократное СЭФ-воздействие приводит к фазовым изменениям уровня большинства гормонов в крови кроликов (тестостерон, ТТГ, кортизол). П р и м е р 7. Для оценки стимуляции микроциркуляции с помощью предлагаемого способа подвергали СЭФ-воздействию человека-добровольца и оценивали микроциркуляцию с помощью наблюдения за состоянием микрососудов глазного дна. Наблюдение осуществлял врач-окулист с помощью щелевой лампы и микроскопа непосредственно после воздействия (5-7 мин), через 2 и 24 ч. Реакция сосудов оценивалась по бальной шкале. Условия для СЭФ-воздействия как в примере 2. Параметры поля Ua 5,1 кВ (Еа 9 кВ/м), f 24 кГц, частота повторения посылок F 100, 200, 400, 800 Гц. Результаты оценки уровня микроциркуляции приведены в табл.7. П р и м е р 8. Для оценки стимуляции регенеративных процессов с помощью предлагаемого способа определялась скорость заживления ожоговой раны в группах мышей, у которых ожог нанесен после 5-кратного с суточными интервалами СЭФ-воздействия. Мыши-гибриды F1(CBAxC5EB1/6), самцы, возраст 3 мес, масса 20-22 г по 16 мышей в группе. Световой ожог (15% поверхности тела, IIБ степени) наносили на предварительно лишенной волос коже спины на специальной установке с мощной лампой накаливания. Условия СЭФ-воздействия и параметры поля такие же, как в примере 3. На фиг.3 представлен график изменения диаметра ожоговой раны во времени. Как можно видеть, начиная со 2-й недели после ожога, СЭФ-воздействие ускоряет заживление ожога. Кроме того, визуальный и морфологический анализ обожженной ткани свидетельствует о более полноценном ее заживлении (гладкость поверхности рубца, морфология рубца и прилегающих тканей) после стимуляции животных предложенным способом. П р и м е р 9. Для оценки стимуляции работоспособности с помощью предлагаемого способа подвергали СЭФ-воздействию группы мышей-гибридов F1(CBAxC57BL/6) (самцы, возраст 3 мес, масса 20-22 г, по 6 мышей в группе), а затем подвергали их плавательной пробе на специально оборудованном стенде, описанном в работе (дубовик В.Б. Богомазов С.А. Фармакология и токсикология, 1987, N 2, с.116-121). В процессе испытания все животные многократно проплывали определенную дистанцию без отдыха до наступления утомления. Условия СЭФ-воздействия и параметры поля такие же, как в примере 3. Количество СЭФ-воздействий 6, с суточными интервалами. Результаты плавательной пробы представлены в табл.8. Как можно видеть, 6-кратное СЭФ-воздействие повысило в 1,5 раза число заплывов до наступления утомления, что свидетельствует о повышении работоспособности при стимуляции животных предлагаемым способом. Социально-экономическая эффективность способа. Предлагаемый способ стимулирует кроветворную, иммунную и эндокринную системы, активирует регенеративные процессы и улучшает микроциркуляцию организма человека и животного. Указанные полезные эффекты СЭФ-воздействия позволяют включать его как основной или дополнительный компонент в различные способы лечения в медицине и ветеринарии, использовать в схемах оздоровления населения и в других целях. В настоящее время не известны фармакологические средства или физиотерапевтические методы и приборы с таким широким и ярко выраженным спектром лечебных эффектов. Способ относится к экологически чистым, его реализация не требует сложного технического оборудования. В частности, электрический генератор, необходимый для реализации способа, выполняется на основе типовых радиотехнических схем, малогабаритен, потребляемая мощность не превышает 50 Вт, масса меньше 3 кг. Способ может найти широкое применение в медицинских учреждениях общего профиля, а также организациях, занимающихся оздоровлением населения на экологически загрязненных территориях и производствах. Это связано с тем, что при оказании медицинской помощи населению (здоровье которого систематически снижается из-за ухудшения экологической обстановки) среди используемых лечебных средств все большую долю должны занимать способы лечения, направленные на общее оздоровление организма, повышение его сопротивляемости (резистентности) к воздействию различных вредных факторов среды, особенно ионизирующей радиации и химических загрязнителей, а имеющиеся сейчас методы и аппараты, направленные на решение подобных задач, не обладают достаточной эффективностью, особенно в отношении таких "критических" систем организма, как кроветворная, иммунная и эндокринная.
Класс G01N33/48 биологических материалов, например крови, мочи; приборы для подсчета и измерения клеток крови (гемоцитометры)
Класс G01N33/483 физический анализ биологических материалов
Класс A61B5/00 Измерение для диагностических целей
Класс A61N1/32 переменным или прерывистым током