Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

Варавина Л.Ю., Якунченко Т.И.

В связи с актуальностью разработки системных приемов биоуправления, направленных на индивидуализацию и усиление эффективности воздействия, связанных с созданием специализированного модуля для ультразвуковой терапии, имеющего блоки генерации ультразвука, биологического таймера, обеспечивающего цикличность процедуры в конкретных биоритмах пациента, а не в единицах физического времени, блок биоуправления, использующий параметры биологической обратной связи. Разработка моделей и алгоритмов для решения задач диагностики, моделей и алгоритмов биоуправления для системы ультразвуковой терапии рассмотрена с единых методологических позиций системного анализа. Последний основывается, прежде всего, на декомпозиции целей и функций.

Целями первого этапа исследования были выбор методов исследования и установления категории срочности для постановки диагноза сахарный диабет в процессе осмотров населения. Для достижения целей была разработана детерминированная модель патологического процесса нарушения углеводного обмена, основанная на кодифицированной матрице синдромов. На базе данной модели был сформирован алгоритм использующий правила продукции.

На втором этапе основная цель заключалась в оценке степени нарушения различных функций, включающих углеводный обмен, корковой активности мозга, состояния тонуса симпатической и парасимпатической нервной системы. Цель достигалась путем построения детерминированной модели степени тяжести сахарного диабета, вероятностно-информационной модели вегетативного статуса пациента, детерминированной модели нейродинамической активности мозга. На базе данных моделей были сформированы алгоритмы дифференциальной диагностики степени тяжести сахарного диабета, анализа электрофизиологических исследований, включавших проведение ЭЭГ и HRV-анализа (временная упорядоченность пульса).

Третий этап - это выбор оптимальных методов лечения с назначением дифференцированной терапии на основе анализа общеклинических данных и функциональных характеристик диагноза. Для достижения целевых функций данного этапа были сформированы детерминированные модели в виде кодифицированных решающих таблиц и алгоритмов выбора сахароснижающей терапии в виде диеты, пероральной терапии, инсулинотерапии.

На пятом этапе осуществлялась коррекция медикаментозного лечения с решением, таким образом, задач индивидуальной терапии.

Рассматриваемая нами матричная система биоуправляемой миллиметровой терапии, основанная на биоциклических моделях и алгоритмах управления, направленная на модификацию функционального состояния пациента и использующая принципы оптимизации воздействия на основе биологической обратной связи, также относилась к индивидуальной терапии.

На последнем шестом этапе решались задачи определения критериев компенсации и выздоровления, прогноза трудоспособности больных и, следовательно, осуществлялась оценка эффективности предлагаемых способов диагностики и лечения.

Унификация оценки эффективности лечения больных была реализована на основе вычислении общепринятых показателей чувствительности и специфичности.

При реализации ультразвуковой терапии возможно использование приемов биоадаптивного управления направленного на модификацию состояния испытуемого в виде релаксации. Поэтому, наряду со специальным алгоритмом реализации ультразвукового воздействия необходимо предусмотреть возможность замедления дыхательного ритма до дыхания спящего человека. Следовательно, для таких целей необходимо разработать свою модель воздействия, включающую формулы воздействия, входящие в программы реализации воздействия. Естественно этот подход вызывает необходимость сформировать специальный алгоритм принудительного управления дыханием в котором функцию биологической секунды должен выполнять межпульсовой интервал, а сенсорным сигналом индицирующим смену вдоха, выдоха и паузы должен служить свет.

Основные соотношения частоты сердечных сокращений и дыхательного цикла, а также периода работы и паузы для всех программ воздействия с использованием принудительного управления дыханием представлены в таблице 1.

Таблица 1. Биоциклическая модель управления принудительным дыханием

Формула воздействия
N п.п.

Соотношение

пульса и дыхания

(удар пульса:цикл дыхания)

Длительность периода работы

(удары пульса)

Длительность периода паузы

(удары пульса)

1

2

3

4

1

3:1

300

60

2

4:1

300

60

3

5:1

300

60

4

6:1

300

60

5

8:1

300

60

6

8:1

300

60

7

10:1

300

60

Из представленной таблицы видно, что рассматриваемая модель состоит из 7 формул для каждой программы реализации воздействия. Параметрами формул являются отношения частоты сердечных сокращений внутри дыхательного цикла. Каждая формула воздействия реализуется внутри дыхательного цикла, когда на один вдох - выдох приходится от трех до десяти ударов пульса. Когда на один вдох и выдох приходится по пять ударов пульса, то такое дыхание относят к метрономизированному или резонансномую

Из анализа данных литературы следует, что замедление дыхания и увеличение его вариативности способствует мобилизации холинергических механизмов регуляции. Хорошо известно медленное дыхание спящего человека.

Дыхание с частотой 5-6 в минуту вызывает наибольшие вариации пульса. Это обусловлено тем, что при дыхании 6 раз в минуту наблюдается максимум стимуляции блуждающего нерва в результате действия дыхательной аритмии сердца (ДАС). В литературе такое дыхание называют метрономизированным дыханием, или более часто, как резонансное, в связи с тем, что передаточная функция изменения ЧСС при дыхании имеет выраженный функциональный резонанс (ФР) на частоте около 0,1 Гц. В связи со сказанным нами была использована модель метрономизированного дыхания в сочетании с миллиметровой терапией. Естественно для этих целей необходимо было рассмотреть модели биоуправляемого резонансного дыхания (Табл.2).

Модели формул изменения паттерна дыхания, представленные в виде таблиц, задают основные параметры, которые используются для составления алгоритмов и программной реализации сочетанного матричного миллиметрового воздействия и метрономизированноого дыхания.

Активное участие больного при подобном воздействии возводит процедуру лечения в ранг реабилитационных мероприятий.

 Из представленных в таблице данных следует, что реальная формула дыхания включала паттерн дыхательной волны из нескольких циклов смены фаз дыхательного акта.

Общая продолжительность дыхательного акта не изменялась, но менялись соотношения между длительностью вдоха-паузы и выдоха-паузы с каждым циклом. Причём продолжительность фазы выдоха возрастала, а длительность паузы после выдоха -укорачивалась.

Единицей измерения для подсчёта количества времени удержания фазы дыхания, являлась длительность межпульсового интервала. Каждый интервал, являясь биологической секундой, соответствовал единице дыхательного акта.

Работа представлена на III научную конференцию с международным участием «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», 22-29 октября 2005г., Хургада (Египет). Поступила в редакцию 29.08.2005г.