Введение к работе
Актуальность темы. Известно, что разного рода экстремальные воздействия внешней среды, включая стрессовые ситуации, большие информационные нагрузки, особенно связанные с повышением ответственности в системах управления производством, оказывают существенное влияние на нейродинами-ческие процессы мозга человека [Н.В.Черниговская,1970; Н.Н. Василевский, 1984; В.В. Васильев, Ф.А Пятакович, Н.В.Сороколетова, 2001]. Под воздействием указанных факторов могут происходить различные изменения, как на уровне внутри-, так и межсистемных уровнях регуляции, влекугцих изменения психофизиологического состояния человека, включая появление эмоционального напряжения [А.В. Миролюбов, И.Л. Соломин, А.Ю. Шикин, 1987; СИ. Сороко, 1991], разнообразные патологические сдвиги высшей нервной деятельности [М.М. Хананашвили,1978], функционального состояния сердечнососудистой системы/А.Н.Тимофеева 1978].
В то же самое время хорошо известно, что мозг человека обладает высоким функциональным потенциалом, резервами психофизиологической адаптации к разного рода информационным нагрузкам [Ю.Конорский,1970; Г.И.Косицкий, 1977].
Таким образом, перед исследователями - нейрофизиологами стоит задача отыскания способов актуализации резервов, а перед практикующими специалистами- реализации этих способов с разработкой технологий лечения, расширяющих пределы физиологической адаптации человека к условиям повышенных нервно-психических нагрузок.
Важно подчеркнуть, что для компенсации этих отклонений в практической медицине, помимо медикаментозных средств используют аутотренинг, биоуправление с аппаратной обратной связью (А.Н. Тимофеева, 1978; Н.Н. Василевский, 1979; S.G. Fci, Е. Lindholm,1978; R.W.Levenson, W.B. Ditto, 1981]. Известны два подхода, позволяющие реализовать данное направление. Первый использует метод произвольного управления вегетативными функциями при помощи различных вариантов инструментального обучения с использованием внешних обратных связей (biofeedback training). Второй основан на принудительном навязывании определенного частотного спектра через оптический канал связи или посредством специальных электродов. Последние особенно интересны тем обстоятельством, что при соответствующей подготовке человек может самостоятельно предотвратить кризис дезадаптации и, более того, - длительно поддерживать высокую работоспособность при систематических упражнениях [B.C. Гойденко, Н.А Загорская, А.М. Лугова, В.А.Зверев , А.В.Котровский, 1996].
БИБЛИОТЕКА І Gnewpewyy
Важно отметить, что при использовании рассмотренных принципов биоуправления испытуемый должен сам видоизменить свое состояние таким образом, чтобы оно соответствовало видимым им на мониторе параметрам обратной связи [В.М. Ахутин, 1988]. Естественно такие приемы биоуправления связаны с большими затратами времени на поиск адекватного состояния, к тому же, не все испытуемые могут успешно его отыскать. В связи с чем все эти методологические приемы биоадаптивного регулирования функций нельзя рассматривать с позиций конвейерных технологий лечения. Они достаточно широко используются при решении задач реабилитации различных пациентов [О.В.Богданов, 1986; О.В.Богданов, 2000], или для профилактики заболеваний у ограниченного контингента лиц, таких как, например, спортсмены, полярники антарктических экспедиций [К. Natary, J.T. Shurley, А.Т. Joern, 1973; Василевский Н.Н., Сороко СИ., Богословский М.М.,1978].
Более технологичными с позиций затрат времени являются методы свето-и цветостимуляции, обеспечивающие на основе механизма резонансного захвата навязываемых частот трансформацию паттерна ЭЭГ и как следствие модификацию функционального состояния пациента [А.И. Федотчев, А.Т. Бондарь, А.А. Маевский, Е.А. Зуймач,1995; F. Pyatakovitch, Т. Yakountchcnko, 1997].
Цветоимпульсная терапия - немедикаментозный метод лечения, относится к хронобиологическим методам, сочетающим цветотерапию и биорит-мотерапию. Ее использование обеспечивает эффективное воздействие при лечении и профилактике заболеваний внутренних органов, функциональных расстройств нервной системы, глазных болезней [СА Туманян, О.В. Богданов, ЕА Михайленок, СА Мовсисянц, ОАДроздов, 1993; СА.Туманян, АГ. Ке-чек,1996].
Цветоимпульсная терапия может использоваться в комплексном лечении пациептов поскольку хорошо сочетается с другими методами лечения. Эту методику характеризуют неинвазивность, физиологичность и отсутствие аллергических реакций [В.С Гойденко, НАЗагорская, АМ.Лугова, ВАЗверев, АВ.Котровский,1996].
Однако использование различных приемов цветотерапии требуют решения вопросов оптимизации воздействия. В разработанных за последнее десятилетие компьютерных биотехнических системах цветостимуляции была предусмотрена синхронизация цветостимулов с основными биоритмами пациента, которая позволяла авторам получить у больных отклик как на внутрисистемном, так и на межсистемном уровнях регуляции [ФАПятакович, Т.И. Якун-ченко, Н.И.Куриленко, Ю.Х. Хашана, 1999; АВ. Сидоренко, 2002].
В одних системах авторами был применен принцип изменяемой освещенности экрана в градациях серого цвета: на вдохе цветостимулы в виде ова-
лов подавались на фоне черного экрана, а на вьщохе - на фоне светло-серого [Т.И.Якунченко,2000]. В других системах был использован принцип биоуправления с изменением скважности несущего терапевтического сигнала [Ю.Х. Хашана,1999; ААДолжиков, 2000]. Все эти приемы биосинхронизации и биоуправления направлены были на усиление эффективности, или оптимизацию воздействия и индивидуализацию лечения.
В последние годы появились публикации об эффективности биотехнических систем для целей коррекции центральных и периферических нарушений остроты зрения, работающих на светодиодной технике [Н.И. Куриленко, 2000; АВ.Сидоренко, 2002].Однако из электрофизиологии зрительного восприятия известно, что реальная картина мира анализируется в сетчатке, наружных коленчатых телах, в зрительной коре благодаря механизму пульсирующих пространственно-частотных полей. Естественно, что светодиодная техника не позволяет сформировать предъявляемый объект в виде решеток.
Таким образом, разработка биотехнических систем цветоритмотерапии с предъявлением светового объекта в виде решеток и работающих на принципах биологической обратной связи с использованием компьютерных технологий управления интенсивностью воздействия относится к актуальным задачам.
Работа выполнялась в соответствии с планами проблемной комиссии по хронобиологии и хрономедицине РАМН, а также с целевой программой «Здоровье» по профилактике и лечению заболеваний и развитию материально-технической базы здравоохранения Белгородской области.
Цель и задачи исследования. Разработка методологических принципов предъявления сенсорной информации в виде цветовых решеток и приемов компьютерного управления в биоуправляемой системе цветоритмотерапии, направленных на увеличение эффективности лечебного воздействия посредством использования параметров биологической обратной связи.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать общую детерминированную модель биоритмической компьютерной цветостимуляции, основанную на использовании предъявляемого объекта в виде цветовых решеток и направленную на модификацию функционального состояния пациента;
создать модели трансформации нейродинамической активности мозга, основанные на динамике видеосигналов, соответствующих состоянию активного бодрствования и фазам сна здорового человека;
сформировать алгоритмы управления интенсивностью воздействия для биотехнической системы компьютерной цветоритмотерапии;
рассмотреть модели функциональных нарушений центральной нервной системы, основанные на кодифицированной матрице синдромов;
сформировать алгоритмы дифференциальной диагностики дисциркуля-торной энцефалопатии и функциональных заболеваний ЦНС и оценить эффективность решающих правил дифференциальной диагностики по показателям чувствительности и специфичности;
разработать способы компьютерной биоуправляемой цветоримотерапии и осуществить оценку их эффективности.
Методы исследования основаны на использовании основных положений системного анализа, теории моделирования, теории вероятностей и математической статистики, методов для регистрации и анализа электрофизиологической информации, включающих электроэнцефалографию, вариационную пуль-сометрию, информационный и условно-вероятностный анализы.
Научная новизна результатов исследования. В результате проведенного диссертационного исследования получены и выносятся на защиту следующие результаты, отличающиеся новизной:
система кодирования цветовых импульсов в виде формул воздействия направленных на торможение, активацию или стабилизацию нейродинамиче-ских процессов мозга и отличающаяся адекватностью паттернам ЭЭГ;
структура алгоритма компьютерного управления модуляцией светового сигнала, направленная на усиление эффективности воздействия и отличающаяся биоциклическим характером изменения скважности светоимпульсов;
структура биоуправления в компьютерной биотехнической системе цве-тотерапии, включающая три электронных пушки, драйвер связи, блок формирования цветостимулов, видеоконтроллер и программные модули управления, отличающиеся-наличием биологического таймера, обеспечивающего реализацию мультипараметрической обратной связи;
система, модификации функционального состояния- пациента путем трансформации текущего паттерна ЭЭГ посредством цветостимуляции, отличающаяся способом предъявления светового объекта в виде цветовых решеток.
Практическая значимость и результаты внедрения. Разработан и реализован макетный образец биотехнической системы и способ компьютерной биоуправляемой цветоритмотерапии.
Осуществлен принцип оптимизации воздействия посредством светового объекта в форме цветовых решеток путем циклических изменений коэффициента заполнения несущего сигнала в такт с ударами пульса и принудительного дыхания.
Реализован принцип индивидуализации лечебного воздействия при помощи электромагнитных излучений светового диапазона длин волн за счет
синхронизации циклических процессов организма человека с циклами работы и паузы биотехнической системы, в которой роль биологической секунды выполняет межпульсовой интервал пациента.
В результате проведенной биоуправляемой цветоритмотерапии у больных неврозами достигнута коррекция симпатико-адреналовой и нейродинами-ческой активности мозга, отмечено снижение показателей нейротизма и ситуативной тревожности пациентов.
Результаты работы внедрены в лечебную практику неврологического отделения Муниципальной городской больницы №1, г. Белгорода, в учебный процесс и НИР кафедры пропедевтики внутренних болезней и клинических информационных технологий Белгородского государственного университета.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 7-й Российской научно-технической конференции «Материалы и упрочняющие технологии. Информационное обеспечение медицины и экологических иссле-дований-2000» в г. Курске. На 2-ой Российской научно-практической конференции: «Актуальные проблемы экологии, экспериментальной и клинической медицины» 26-27 апреля 2001 г.Орел. На четвертой международной научно-технической конференции 22-23 мая 2001 г. «Медико-экологические информационные технологии-2001 в г. Курске. На международной научной конференции Экология и здоровье человека в XXI веке., посвященной 10-летию медицинского факультета УлГУ в г.Ульяновске, 4-6 октября 2001 г. На Н-й конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» в г. Москве, 24-28 апреля 2001.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.
Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве, приведенных в конце автореферата, лично автором представлена модель цветоритмотерапии основанная на физиологии сна [1]; рассмотрена модель формализации симптомов в синдроме дисциркуляторной энцефалопатии на основе их параболической зависимости [2]; разработаны принципы кодирования информации в распознающей матрице синдромов [3]; представлено решение общих методологических принципов выбора диагностических порогов для дифференциальной диагностики дисциркуляторной энцефалопатии и неврозов [4], предложены общие принципы структуризации формул воздействия в виде световых, цветовых и временных кодов на основе базовых паттернов ЭЭГ [5]; дана клиническая оценка эффективности алгоритмов диагностики остроты зрения и цветоощущения [7].
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах и состоит из введения, 4-х глав, основных результатов работы, списка литературы
(127 отечественных и 53 иностранных авторов) и приложения. Диссертация иллюстрирована таблицами (38), рисунками (9).
