способ формирования магнитотерапевтического воздействия

Формула изобретения

1. Способ формирования магнитотерапевтического воздействия, основанный на подаче в систему из n индукторов электрических сигналов в форме двоичных импульсных последовательностей регулируемой частоты, скважности и амплитуды в течение заданного промежутка времени, причем n индукторов располагают по всему пациенту для формирования общей магнитотерапевтической среды, отличающийся тем, что перед началом воздействия устанавливают начальные значения параметров электрических сигналов, определяющие начальные параметры магнитотерапевтической среды, исходя из априорной информации о заболевании, затем выбирают из базы данных ЭВМ значения основных функциональных и физиологических показателей, характеризующих "норму", к которым нужно стремиться при данном заболевании, измеряют действительные значения показателей пациента и запоминают их в качестве исходных, а непосредственно в ходе каждого сеанса периодически измеряют эти же показатели и сравнивают их с "нормой", с исходными показателями и с показателями, полученными в предыдущих сеансах, вычисляя при этом отклонения, по значениям и знакам которых ЭВМ в соответствии с заданной программой формирует управляющие воздействия, изменяющие параметры электрических сигналов, определяющих магнитотерапевтическую среду, следя за приближением действительных функциональных и физиологических показателей к "норме", при этом для реализации управления магнитотерапевтическим воздействием вводят функцию (y₀ ^ij, y_н ^ij), где у₀ ^ij - начальный вектор основных функциональных и физиологических показателей i-го пациента, подвергающегося j - варианту воздействия; у_н ^ij - вектор основных функциональных и физиологических показателей пациента, характеризующий "норму" после воздействия при данном заболевании, причем значение этой функции _ij = (y^ij₀,y^ij_н) служит мерой эффективности воздействия на i - пациента j-й методикой, затем определяют зависимость параметров вектора текущего состояния пациента y^ij_k = _j(y^ij₀,b^j_k), где _j() - вектор - функция заданной структуры; b_k ^j= у_k ^ij-у_k-1 ^ij - вектор приращений показателей пациента на k-м шаге алгоритма, причем вектор b_k ^j= b_k(x^j) функционально связан с вектором параметров магнитотерапевтической среды x^j, значения которых находят по методу наименьших квадратов путем минимизации функционала



где К - число шагов процедуры за время сеанса воздействия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при превышении отклонений показателей пациента b^j предельно установленных значений формируют сигнал на отключение магнитного воздействия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для создания лечебно-диагностических комплексов и аппаратов магнитотерапии, предназначенных для лечения и диагностики широкого круга заболеваний.

Известен способ формирования магнитотерапевтического воздействия для пациента, реализованный в устройстве [1], основанный на подаче сигналов тока в индукторы магнитного поля в течение заданного промежутка времени. Однако этот способ имеет низкие функциональные возможности, так как задаваемые интервалы времени, амплитуды и полярности электрических сигналов являются фиксированными для сеанса лечения и связаны со структурным построением устройства.

Известен способ формирования магнитотерапевтического воздействия вокруг пациента, реализованный в устройстве [2], основанный на подаче сигналов тока в индукторы магнитного поля в течение заданного промежутка времени. Однако реализация известного способа не позволяет оперативно формировать и изменять последовательности магнитотерапевтического воздействия с разными длительностями и интенсивностями в течение одного сеанса.

Наиболее близкими к заявляемому являются способы формирования магнитотерапевтического воздействия на всего пациента, реализованные при совмещении устройства [3] и способа [4], основанные на подаче в n индукторов электрических сигналов в форме двоичных импульсных последовательностей регулируемой частоты и скважности в течение заданного промежутка времени, причем n индукторов располагают вокруг всего пациента для формирования общей магнитотерапевтической среды. Однако известные способы не позволяют оперативно изменять параметры магнитного воздействия с возможностью управления ими физиологическими показателями пациента непосредственно во время сеанса воздействия.

Поставленная задача достигается тем, что перед началом воздействия устанавливают начальные значения параметров электрических сигналов, определяющие начальные параметры магнитотерапевтической среды, исходя из априорной информации о заболевании, затем выбирают из базы данных ЭВМ значения основных функциональных и физиологических показателей, характеризующих "норму", к которым нужно стремиться при данном заболевании, измеряют действительные значения показателей пациента и запоминают их в качестве исходных, а непосредственно в ходе каждого сеанса периодически измеряют эти же показатели и сравнивают их с "нормой", с исходными показателями и с показателями, полученными в предыдущих сеансах, вычисляя при этом отклонения, по значениям и знакам которых ЭВМ в соответствии с заданной программой формирует управляющие воздействия, изменяющие параметры электрических сигналов, определяющих магнитотерапевтическую среду, следя за приближением действительных функциональных и физиологических показателей к "норме", при этом для реализации управления магнитотерапевтическим воздействием вводят функцию (у₀ ^ij, у_н ^ij), где у₀ ^ij - начальный вектор основных функциональных и физиологических показателей i-го пациента, подвергающегося j-му варианту воздействия; у_н ^ij - вектор основных функциональных и физиологических показателей пациента, характеризующий "норму" после воздействия при данном заболевании, причем значение этой функции _ij = (y^ij₀,y^ij_н) служит мерой эффективности воздействия на i-го пациента j-й методикой, затем определяют зависимость параметров вектора текущего состояния пациента y^ij_k = _i(y^ij₀,bⁱ_k), где _j() - вектор-функция заданной структуры; b^jk= у_k ^ij- у_k-1 ^ij - вектор приращений показателей пациента на k-м шаге алгоритма, причем вектор b_k ^j=b_k(X^j) функционально связан с вектором параметров магнитотерапевтической среды х^j, значения которых находят по методу наименьших квадратов путем минимизации функционала

,

где К - число шагов процедуры за время сеанса воздействия.

На чертеже представлен вариант устройства, реализующего предлагаемый способ.

В состав устройства входят 1 - система формирования двоичных импульсных последовательностей; 2 - система из n индукторов, располагаемых вокруг и вдоль всех частей тела пациента 3; 4 - датчики основных функциональных и физиологических показателей пациента; 5 - измерительно-диагностическая система; 6 - ЭВМ; 7 - врач.

В качестве системы формирования двоичных импульсных последовательностей можно использовать устройство из [4], а в качестве системы из n индукторов, располагаемых по всему пациенту, можно использовать устройство [3].

Сущность способа формирования магнитотерапевтического воздействия заключается в следующем.

В системе формирования 1 генерируется независимо ряд двоичных импульсных последовательностей электрических сигналов в виде токов, которые поступают в систему из n индукторов 2, располагаемых по всему пациенту 3, и конструктивно выполненную в виде костюма, или скафандра, или ложемента, или бокса и т. п. Перед началом воздействия врач 7, исходя из априорной информации о заболевании, с помощью ЭВМ 6 устанавливает начальные значения параметров импульсных двоичных последовательностей (частота, скважность, полярность и др. ), которые определяют значения напряженности, направления векторов и скорости перемещения магнитного поля в системе из n индукторов 2, т.е. устанавливает начальные параметры магнитотерапевтической среды.

При осуществлении воздействия необходимо следить за реакциями организма пациента непосредственно в ходе сеанса магнитотерапии. В связи с этим возникают две задачи: узкая - отследить внезапное ухудшение состояния больного и, более широкая - по изменениям обобщенных показателей организма скорректировать параметры магнитного поля с целью обеспечения наибольшей эффективности воздействия. Хотя в целом в практике магнитотерапии резко отрицательного влияния магнитного поля на организм человека, вызывающего предельные состояния (шок, инфаркт, гипертонический криз и др.) не замечено, вероятность таких проявлений остается, причем необязательно от воздействия магнитного поля, а в силу других причин. В качестве обобщенных могут быть использованы основные функциональные и физиологические показатели (артериальное давление, параметры ЭКГ и электроэнцефалограммы, реограммы и др.).

Перед началом воздействия врач выбирает из базы данных ЭВМ 6 значения основных функциональных и физиологических показателей, характеризующих "норму", к которым нужно стремиться при лечении данного заболевания. Кроме того, перед началом воздействия с помощью датчиков 4 и измерительно-диагностической системы 5 измеряют действительные значения основных функциональных и физиологических показателей пациента, которые запоминаются в ЭВМ в качестве исходных.

В ходе каждого сеанса лечения периодически измеряют эти же показатели и сравнивают их с исходными, с "нормой" и с показателями, полученными в предыдущих сеансах, вычисляя при этом отклонения (приращения). Анализируя эти отклонения, ЭВМ в соответствии с заданной программой вырабатывает управляющие воздействия, изменяющие параметры электрических сигналов, а следовательно, и параметры магнитотерапевтической среды для достижения наибольшей эффективности лечения. В основу такого алгоритма могут быть положены следующие соображения.

Пусть i-й пациент подвергнут лечению магнитным полем с набором параметров х^j. Набор параметров х^j характеризуется амплитудой, частотой, скважностью, направлением вектора магнитного поля и др. Перед началом лечения предполагается, что каждый пациент подвергается исследованию, позволяющему указать его начальное состояние ₀ ^ij - начальный вектор параметров i-го пациента, который должен быть подвергнут j-му варианту лечения. Пусть также из многочисленных предшествовавших исследований известен среднестатистический набор основных функциональных и физиологических показателей пациента, характеризующий "норму" после лечения данного заболевания, т.е. известен вектор параметров у_н ^ij. Пара векторов у₀ ^ij и у_н ^ij позволяет делать вывод об эффективности лечения i-го больного j-м способом. Введем такую функцию (у₀ ^ij, у_н ^ij), значение которой

_ij = (y^ij₀,y^ij_н) (1)

может служить мерой эффективности лечения i-го больного j-й методикой.

Построение этой функции следует рассматривать как результат формализации логических заключений и выводов специалистов медиков, основанных на статистических данных по лечению рассматриваемого заболевания.

Предположим, что между "нормой" и начальным состоянием i-го пациента существует функциональная связь, определяемая проведенным сеансом магнитотерапии. Эту зависимость будем искать на множестве параметрически неопределенных операторов заданной структуры. Для этого примем

y^ij_k = _i(y^ij₀,bⁱ_k) (2)

где у_k ^ij - вектор параметров текущего состояния пациента; _j() - вектор-функция заданной структуры; b_k ^j =у_k ^ij - у_k-1 ^ij - вектор приращений показателей пациента на k-ом шаге процедуры.

При магнитотерапевтическом воздействии вектор приращений показателей пациента b_k ^j = b_k ^j (X^j) функционально связан с вектором параметров магнитотерапевтической среды x^j.

Параметры x^j находят по методу наименьших квадратов путем минимизации функционала



где К - общее число шагов процедуры за время сеанса воздействия.

Минимизацию (3) можно провести одним из оптимизационных методов, например итерационным градиентным методом

x^j_k+1 = x^j_k+_kI_j[x^j_k] (4)

где X_к ^j - значение вектора x^j на k-м шаге процедуры; k = О, 1, 2...; I_j - градиент функции I_j в точке X_к ^j; {_k} - числовая последовательность, обеспечивающая сходимость последовательности (4).

Следовательно, модель (2) отображает влияние магнитного поля с набором параметров x^j на состояние i-го пациента. Процедура (3), (4) решает задачу идентификации, а величина (1) характеризует эффективность лечения.

При превышении отклонений параметров пациента b^j предельно установленных значений, что может соответствовать ухудшению состояния пациента, ЭВМ принимает решение на отключение магнитного воздействия и сигнализирует об этом врачу.

Таким образом, предложенный способ реализует включение "биотехнической обратной связи" в процедуру воздействия магнитным полем, что позволяет системе "пациент - аппарат магнитотерапевтического воздействия" самонастроиться на наиболее эффективный лечебный эффект.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР 1498504, кл. А 61 N 2/04, 1989г.

2. Авторское свидетельство СССР 1569025, кл. А 61 N 2/00, 1990г.

3. Патент РФ 2003361, кл. А 61 N 2/02, 1993г.

4. Патент РФ 2090217, кл. А 61 N 2/00, 1997г.