(ВАРИАНТЫ)

Область техники

Изобретение относится к физиотерапии, в частности, к способам электроимпульсно- го воздействия на живой организм (далее - электровоздействие), а конкретно - к СКЭНАР- терапии или другим способам электровоздействия, в которых для генерации стимулов при- меняют индуктивный накопитель энергии, и может быть использовано для лечебных, реа- билитационньгх, профилактических целей, а также при выполнении исследований, связан- ных с изучением влияния на живой организм воздействия электростимуляции.

Предшествующий уровень техники

Имеется достаточно большое количество патентов, в которых изложены способы и технические средства для осуществления СКЭНАР-терапии (см., например, патенты RU: 2325929, 2325930, 2155614, 2161904, 2211712, 2113249 и др.), а также способы лечения различных заболеваний с использованием СКЭНАР-терапии (см., например, патенты RU: 2405595, 2377032, 2344852, 2380124, 2294216, 2250785, 2175564, 2296551 , 2285550, 2212907).

Известен способ электровоздействия на ткани биологического объекта стимулами, по- даваемыми через электроды, выявление реакции тканей на стимулы и управление шириной и амплитудой стимулов в зависимости от выявленной реакции тканей биологического объекта (см. международную заявку на изобретение WO0209809A1, A61N1/36, опубл. 07.02.2002).

В данном способе электроимпульсного воздействия применяют одиночные стиму- лы, в зависимости от реакции тканей управляют шириной (длительностью) и амплитудой стимулов. Формирование стимулов без использования индуктивного накопителя энергии исключает возможность параметрического управления их формой, а управление лишь двумя параметрами стимулов сужает возможности оптимизации воздействия в зависимо- сти от реакции тканей и функциональные возможности электровоздействия, вследствие чего снижается его эффективность.

Известен способ электростимуляции, включающий воздействие на ткани биологи- ческого объекта стимулами, подаваемыми через электроды, и управление длительностью стимулов в соответствии с оценкой электрофизиологических параметров состояния межэ- лектродных тканей, производимой одновременно с электростимуляцией биологического объекта (см. международную заявку на изобретение WO 1990010472 А1, A61N1/36, опубл. 20.09.1990). Известен также способ СКЭНАР-терапии, включающий воздействие на ткани биоло- гического объекта стимулами, формируемыми с использованием индуктивного накопителя энергии и подаваемыми на указанные ткани через электроды, возбуждение за счет упомяну- того воздействия электрических колебаний в тканях биологического объекта между элек- тродами и адаптивное управление длительностью стимулов в соответствии с реакцией ор- ганизма на электровоздействие с исключением появления у пациента болевых ощущений при проведении СКЭНАР-терапии (см. патент RU 2355443, A61N1/36, опубл. 20.05.2009).

В данных способах СКЭНАР-терапии на ткани биологического объекта воздейст- вуют одиночными стимулами и управляют только длительностью (или частотой и дли- тельностью) стимулов. Это исключает возможность управления формой единичного сти- мула и параметрами пачек стимулов, что снижает степень оптимизации воздействия с учётом реакции организма и функциональные возможности электровоздействия.

Наиболее близким по технической сущности по отношению к заявляемому способу является принятый за прототип известный способ электровоздействия, включающий воз- действие на ткани биологического объекта стимулами, формируемыми с использованием индуктивного накопителя энергии и подаваемыми на указанные ткани через электроды, возбуждение за счет упомянутого воздействия электрических колебаний в колебательном контуре, образованном индуктивностью указанного накопителя и импедансом межэлек- тродных тканей и управление длительностью электровоздействия и/или изменением фор- мы стимулов в соответствии с протеканием электрохимических процессов в тканях биоло- гического объекта под воздействием стимулов (см. патент RU 2325929, МПК A61N1/08 A61N1/36, опубл. 10.06.2008 г.).

Недостатком способа по прототипу является невозможность управления стимулами в соответствии с текущими значениями параметров электрических колебаний и, в частно- сти, отсутствие синхронизации очередного стимула с фазой свободных колебаний преды- дущего стимула в пачке. В результате снижается степень адаптации стимулирующего воз- действия электрических стимулов к состоянию стимулируемых тканей и функциональные возможности электровоздействия, вследствие чего снижается эффективность электроим- пульсной терапии. При этом возможно появление у пациента болевых ощущений при воз- действии на него электрическими стимулами, что снижает уровень комфортности терапии.

Сущность изобретения

Задачей группы изобретений является создание способа электровоздействия, обес- печивающего адаптивное управление стимулами в соответствии с текущими значениями параметров колебаний, повышающего этим степень адаптации электровоздействия к со- стоянию стимулируемых тканей, а также расширение функциональные возможности электровоздействия.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе электровоздействия, включающем установку электродов на ткани биологического объекта и пропускание через них пачек электрических стимулов, формируемых при помощи индуктивного накопителя, в процессе воздействия измеряют параметры свободных колебаний, а управление дли- тельностью воздействия и параметрами пачек стимулов осуществляют в соответствии с измеренными параметрами колебаний.

При этом возможен вариант выполнения заявляемого способа электровоздействия, по которому параметры колебаний измеряют во время воздействия текущей пачки стимулов и в соответствии с результатами этих измерений управляют длительностью воздействия и/или параметрами стимулов в этой же пачке, и/или в следующей пачке, и/или в любой из последующих пачек стимулов, и/или частотой следования последующих пачек стимулов.

Возможен также вариант выполнения заявляемого способа электровоздействия, при котором параметры колебаний измеряют во время последнего стимула каждой пачки и в соответствии с результатами этих измерений управляют длительностью воздействия и/или параметрами стимулов в следующей пачке стимулов или в любой из последующих пачек стимулов, и/или частотой следования последующих пачек стимулов.

Наконец, возможен вариант выполнения заявляемого способа электровоздействия, в соответствии с которым по окончании каждой пачки и до начала следующей формируют дополнительный зондирующий стимул, при этом параметры колебаний измеряют во вре- мя воздействия на ткани биологического объекта зондирующего стимула и в соответствии с результатами этих измерений управляют длительностью воздействия и/или параметрами стимулов в следующей пачке стимулов или в любой из последующих пачек стимулов, и/или частотой следования последующих пачек стимулов.

Кроме того, в любом из указанных выше вариантов выполнения заявляемого спо- соба электровоздействия в качестве управляемых параметров стимулов принимают коли- чество стимулов в пачке и/или временной интервал между смежными стимулами пачки, и/или форму стимулов.

При этом в любом из вариантов выполнения заявляемого способа СКЭНАР- терапии в качестве индуктивного накопителя используют катушку индуктивности или трансформатор, или автотрансформатор.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является повышение эффективности и комфортности электровоздействия. Указанный результат достигается за счет воздействия пачками стимулов, контроля параметров колебаний в колебательном контуре и осуществления управления параметра- ми стимулов в пачках и/или частотой следования пачек стимулов в соответствии с кон- тролируемыми параметрами указанных колебаний. Благодаря адаптивному управлению стимулами, расширяются функциональные возможности электровоздействия, появляется возможность осуществлять выбор оптимальной для терапии структуры воздействующего сигнала, повышается степень адаптации электровоздействия к реакции тканей биологиче- ского объекта, как следствие, повышается терапевтический эффект от электровоздействия и снижается возможность появления у пациента болевых ощущений, что, в конечном ито- ге, обеспечивает повышение эффективности и комфортности электровоздействия.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - функциональная схема выходного каскада аппарата СКЭНАР и электрического эквивалента межэлектродных тканей биологического объекта;

на фиг. 2 - пример стимула;

на фиг. 3 - форма стимулов до установки электродов на биологический объект;

на фиг. 4 - форма стимулов сразу после установки электродов на биологический объект; на фиг. 5 - форма стимулов через 5 с после установки электродов на биологический объект;

на фиг. 6 - форма стимулов через 30 с после установки электродов на биологический объект;

на фиг. 7 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 2 и зазором G = 200 мкс;

на фиг. 8 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 8 и зазором G = 200 мкс;

на фиг. 9 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 2 и зазором G = 1600 мкс;

на фиг. 10 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 8 и зазором G = 1600 мкс;

на фиг. 1 1 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 2 с запуском накачки второго стимула по завершении колебаний первого стимула;

на фиг. 12 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 2 при запуске накачки второго стимула в момент минимума третьего колебания первого стимула; на фиг. 13 - форма пачки стимулов с числом стимулов 1 = 2 при запуске накачки второго стимула в момент максимума третьего колебания первого стимула; на фиг. 14 - форма пачки стимулов с числом стимулов I = 2 при запуске накачки второго стимула при переходе через нуль между вторым и третьим колебанием первого стимула; на фиг. 15 - форма пачек стимулов с зондирующим стимулом между пачками;

на фиг. 16 - фрагмент схемы электростимулятора нейроадаптивного «С ЭНАР-1-НТ»; на фиг. 17 - осциллограмма стимулов и выхода компаратора в электростимуляторе нейро- адаптивном «СКЭНАР-1-НТ»;

на фиг. 18 - пример определения моментов минимума и максимума колебаний по времени соседних переходов через нуль.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ электровоздействия может быть реализован, например, с помощью электростимулятора нейроадаптивного СКЭНАР-1-НТ (далее - аппарата СКЭНАР). Функциональная схема выходного каскада аппарата СКЭНАР включает индуктивный накопитель энергии 1 (фиг. 1) с внутренним активным сопротивлением 2, подключенный к источнику питания 3 через ключ 4 и к электродам 5 и 6, которые накладываются на ткани биологического объекта, электрический эквивалент которых представлен RC-цепочкой 7 (см. книгу "Методы клинической нейрофизиологии", /Под ред. В.Б.Гречина. Л., Наука. 1977, с.7-8) и включает сопротивление R _p и емкость С двойного слоя, а также сопротивление r _s межэлектродных тканей.

На фиг. 2 показан пример формы стимула: 8 - первая стадия стимула (накачка), 9 - вторая стадия стимула (свободные колебания), 10 - амплитуда первого импульса второй стадии стимула (далее по тексту - амплитуда стимула).

Аппарат СКЭНАР работает следующим образом.

В исходном положении ключ 4 разомкнут. При замыкании ключа 4 начинается первая стадия 8 формирования стимула, в процессе которой на индуктивный накопитель 1 подается напряжение от источника питания 3, которое вызывает протекание через неё ли- нейно увеличивающегося тока и, тем самым, накопление индуктивным накопителем 1 электромагнитной энергии. Т.е., в этот момент происходит "накачивание" энергии в индуктивный накопитель 1, отсюда другое название первой стадии стимула - "накачка".

На этой стадии параллельно межэлектродным тканям 7 подключены индуктивный накопитель 1 с активным сопротивлением 2, а также источник питания 3, последовательно соединённый с ключом 4. Поскольку внутреннее сопротивление источника питания 3 и ключа 4 (единицы Ом, эти сопротивления на схеме не показаны из-за малых величин) су- щественно меньше импеданса межэлектродных тканей 7, форма стимула в течение первой стадии практически не зависит от импеданса межэлектродных тканей 7.

После достижения заданной величины накопленной энергии, индуктивный накопи- тель 1 отключают от источника питания 3, размыкая ключ 4. При этом начинается вторая стадия 9 формирования стимула, в процессе которой энергия, накопленная в предыдущей стадии индуктивным накопителем 1, через электроды 5 и 6 передается на ткани биологичес- кого объекта 7 и возбуждает свободные электрические колебания в колебательном контуре, образованном индуктивностью накопителя 1 и импедансом межэлектродных тканей 7. Те- перь небольшое внутреннее сопротивление 2 индуктивного накопителя 1 включено после- довательно с импедансом межэлектродных тканей 7, поэтому форма колебаний полностью определяется импедансом межэлектродных тканей 7 и индуктивностью накопителя 1.

Другое название второй стадии - «свободные колебания». Такой способ возбуж- дения колебаний известен под названием «ударное возбуждение», а указанный контур под названием «контур ударного возбуждения».

Амплитуда стимула 10 зависит как от энергии, накопленной во время первой стадии (длительности первой стадии 8), так и от параметров импеданса межэлектродных тканей 7.

Описанные стадии следуют друг за другом в течение всей процедуры СКЭНАР- терапии.

Предлагаемый способ электровоздействия осуществляется следующим образом.

Электроды 5 и 6 аппарата СКЭНАР устанавливают на ткани биологического объекта и с помощью аппарата СКЭНАР в описанном выше порядке формируют двухста- дийные стимулы на электродах 5 и 6.

Поскольку ткани биологического объекта содержат сложный комплекс водных растворов, при их контакте с электродами 5 и 6 на границе металлических электродов 5, 6 и упомянутых тканей формируется разность потенциалов (двойной электрический слой), называемая электродным потенциалом (см. книгу: Методы клинической нейрофизиоло- гии. Под ред. В.Б. Гречина. Л.: Наука, 1977, с. 7-8).

В результате формирования двойного электрического слоя, а также под воздействием стимулов, передаваемых через электроды 5 и 6 на ткани биологического объекта, их импеданс изменяется во времени. Это, в свою очередь, приводит к изменению во времени параметров электрических колебаний в упомянутом колебательном контуре.

Из представленных в качестве примера на фиг.3-6 осциллограмм реальной формы стимулов на коже пациента (рамкой в правом верхнем углу выделены результаты автома- тического измерения амплитуды стимула) при постоянной энергии стимулов, следует, что максимальная амплитуда стимулов, на холостом ходу достигавшая 300 В (фиг. 3, до уста- новки), сразу после установки электродов на ткани снижается до 228 В (фиг. 4), затем в течение 5 с падает до 90 В (фиг. 5), а еще через 25 с снижается до 42—46 В (фиг. 6). Практика СКЭНАР-терапии показывает, что такое существенное (более, чем в пять раз) изменение максимальной амплитуды стимулов не отражается на субъективных ощущениях пациентов, возникающих в процессе электровоздействия. Ощущения пациентов зависят от энергии стимулов, которая определяется длительностью накачки.

Терапевтический эффект электровоздействия также зависит от энергии стимулов, однако увеличение энергии единичного стимула не всегда допустимо, поскольку может вызвать у пациентов нежелательные дискомфортные и даже болевые ощущения. Добиваться же усиления терапевтического эффекта путём увеличения частоты стимулов при их неизменной энергии не всегда возможно, поскольку известный «эффект привы- кания» усиливается при увеличении частоты стимулов, снижая эффективность электро- воздействия (некоторые способы борьбы с «эффектом привыкания» при традиционной электротерапии описаны, например, в патентах RU 2017508 A61N1/36, опубликованном 15.08.1994 и RU 2054954 A61N1/36, дата публикации 27.02.1996).

Поэтому рациональным средством повышения интенсивности электроимпульсного воздействия и оказываемого им терапевтического эффекта при постоянных значениях энергии и частоты стимулов является формирование вместо единичных стимулов пачек стимулов, в каждой из которых стимулы следуют друг за другом с гораздо большей частотой, чем частота следования пачек. При этом суммарная энергия пачки возрастает пропорционально количеству I входящих в нее стимулов (устоявшийся термин - «интен- сивность»), что повышает эффективность электровоздействия, а «эффекта привыкания» пациента к росту числа импульсов в единицу времени (эквивалентной частоты) не отмечается, что обусловлено невысокой частотой следования пачек.

С ростом числа стимулов в пачках субъективное ощущение от электровоздействия усиливается значительно медленнее, чем растет количество стимулов, что предоставляет большие возможности индивидуального подбора для каждого пациента параметров стимулов при проведении СКЭНАР-терапии.

На фиг.7-10 представлены осциллограммы СКЭНАР-стимулов на константной на- грузке в виде RC-цепи для пачек с числом стимулов I = 2 и I = 8 при минимальном и максимальном для аппаратов СКЭНАР-НТ зазорах (интервалах времени между стимулами в пачках, принятое обозначение - Gap) Gap _m i _n = 200 мкс, Gap _max = 1600 мкс. На фиг. 7 обозначены: 11 - накачка первого стимула, 12 - незавершённые свободные колеба- ния (при зазоре 200 мкс), 13 - накачка второго стимула, 14 - полностью затухающие сво- бодные колебания. Для выбранной нагрузки при малых значениях зазора свободные коле- бания 12, начавшиеся сразу после окончания накачки первого стимула 11 , не успевают затухнуть полностью, их прерывает накачка 13 следующего стимула. При этом низкий импеданс цепи накачки (см. выше описание принципа работы аппаратов СКЭНАР) шун- тирует (демпфирует) колебательный контур, и электрические колебания в последнем почти мгновенно прекращаются, вследствие чего часть энергии предьщущего стимула расходуется вхолостую. Этот эффект хорошо виден при попарном сравнении фиг. 7 и 9, и фиг. 8 и 10 соответственно: при малом зазоре амплитуда второго и последующих стиму- лов заметно меньше таковой у первого стимула, а при большом зазоре, когда свободные колебания полностью затухают до начала очередной накачки, амплитуды всех стимулов в пачке одинаковы. Свободные колебания 14 последнего стимула в пачке всегда успевают затухнуть до начала следующей пачки стимулов.

В результате наложения стимулов может снизиться эффективность электровоздей- ствия, и, соответственно, терапевтический эффект от С ЭНАР-терапии.

Указанное наложение смежных стимулов в пачках можно исключить путем согла- сования начала запуска каждой новой накачки с текущей фазой свободных колебаний.

На фиг. 11 показана пачка из двух стимулов, где обозначены:

- накачка первого стимула 15,

- первое, второе и третье колебания второй стадии первого стимула 16, 17 и 18 со- ответственно,

- момент окончания колебаний второй стадии первого стимула 19,

- накачка второго стимула 20,

- уровень «ноля» 21.

В пачке, показанной на фиг. 11, накачка второго стимула начинается по завершении свободных колебаний первого стимула (вариант 1 согласования).

В качестве примеров согласования момента начала очередной накачки накопителя 1 с текущей фазой свободных колебаний на фиг. 12-14 показан вид пачек с тем же числом стимулов 1 = 2 для трёх других вариантов момента запуска накачки очередного (второго в пачке) стимула:

- в момент минимума третьего колебания 18 (фиг. 12) (вариант 2);

- в момент максимума третьего колебания 18 (фиг. 13) (вариант 3);

- при переходе через нуль между вторым 17 и третьим 18 колебаниями (фиг. 14) (ва- риант 4).

Для наглядности на фиг.12-14 серым цветом показана форма свободных колебаний в случае, если бы не была начата очередная фаза зарядки индуктивного накопителя 1. При СКЭНАР-терапии с использованием согласования момента начала каждой новой накачки с текущей фазой свободных колебаний было установлено, что, несмотря на внешне незначительное различие форм стимулов, разница в субъективном восприятии электровоздействия отмечается в процессе выполнения СКЭНАР-терапии всеми паци- ентами. При этом большинство из них описывает свои ощущения как «более колючие» для вариантов 3 и 4 (фиг. 13 и фиг. 14) и «менее колючие» - для вариантов 1 и 2 (фиг. 1 1 и фиг. 12), а меньшая часть пациентов описывает свои ощущения как «более сильные» для вариантов 3 и 4 и «более слабые» - для вариантов 1 и 2. В связи с этим, исходя из ощуще- ний пациентов, можно заключить, что варианты 1 и 2 более предпочтительны, поскольку обеспечивают более комфортное СКЭНАР-воздействие.

С другой стороны, «более колючие» (фиг. 13 и фиг. 14) стимулы также могут ис- пользоваться для расширения функциональных возможностей электровоздействия, когда, например, нужно добиться более сильной или более выраженной реакции на воздействие, не увеличивая его суммарную энергию.

Таким образом, за счет управления моментом начала накачки очередного стимула в пачке с привязкой к текущей фазе свободных колебаний, а также за счет выбора раци- онального значения числа стимулов в пачке, можно при почти неизменных ощущениях пациентов заметно увеличить общую энергию электровоздействия, ускорить ответные реакции организма на него и в целом повысить терапевтический эффект от СКЭНАР- терапии при комфортных для пациентов ощущениях от воздействия.

Для обеспечения адаптивного управления стимулами в соответствии с изменения- ми импеданса тканей биологического объекта в предлагаемом способе при проведении СКЭНАР-терапии контролируют параметры электрических колебаний (длительности фаз и количество колебаний, длительность и степень затухания колебаний и т.д.), возбужда- емых в колебательном контуре, а адаптацию (подстройку) стимулов осуществляют путем управления параметрами стимулов в пачках и/или частотой следования пачек в соответ- ствии с текущими значениями параметров электрических колебаний.

Представленные на фиг. 1 1-14 осциллограммы сняты на неизменной нагрузке, имитирующей межэлектродный импеданс. В реальности, в силу указанных выше причин, межэлектродный импеданс непрерывно меняется. Для сохранения рационального момента запуска накачки по отношению к свободным электрическим колебаниям, необходимо непрерывно контролировать параметры указанных колебаний. В противном случае эффек- тивность электровоздействия может снижаться, либо у пациента могут возникнуть дискомфортные ощущения. Одновременно с управлением моментом запуска накачки можно управлять также другими параметрами стимулов в пачках (количеством I и/или формой стимулов) и/или частотой следования пачек стимулов, поскольку от этого также в большой степени зависит эффективность электровоздействия.

Кроме того, можно управлять также формой и/или амплитудой каждого из стиму- лов пачки индивидуально. Например, при числе стимулов в пачке более 1, можно пошаго- во увеличивать амплитуду второго и следующих стимулов от минимума или, например, от половины установленного по ощущениям уровня до этого уровня, что даст более «мяг- кие» ощущения, чем пачка стимулов равной амплитуды и позволит регулировать ампли- туду в больших пределах. Поскольку форма стимулов зависит от подэлектродного импе- данса, управлять ею можно, например, подключая параллельно электродам демпфирую- щие RC -цепочки с теми или иными параметрами. Это позволяет управлять индивидуально и формой каждого стимула в пачке, изменяя «остроту» ощущений ещё и за счёт измене- ния уровня демпфирования.

Возможно также управление вышеперечисленными параметрами стимулов как в текущей пачке, так и в следующей, и/или в любой из последующих пачек стимулов, или в нескольких последующих пачках стимулов подряд. То же касается и частоты следования пачек стимулов, которой можно управлять в зависимости от параметров свободных коле- баний - для следующей пачки стимулов или для нескольких последующих пачек.

В соответствии с предлагаемым способом СКЭНАР-терапии контроль параметров свободных колебаний и адаптивное управление стимулами могут осуществляться по следующим трём вариантам.

Первый вариант предусматривает прямой контроль текущего колебательного про- цесса, при котором параметры свободных колебаний измеряют непосредственно во время воздействия каждого стимула текущей пачки. По результатам этих измерений устанавли- вают рациональные значения параметров текущей пачки стимулов (момент начала очеред- ного стимула в пачке относительно текущей фазы колебаний и/или количество I и/или фор- му стимулов), и/или частоту следования последующих пачек стимулов, и/или параметры последующих пачек стимулов. При этом используют одинаковые установки параметров для всех стимулов пачки, либо управляют параметрами каждого стимула в пачке раздельно.

Данный вариант обеспечивает наибольшую точность контроля параметров свобод- ных колебаний, поскольку позволяет измерять их в реальном времени и, таким образом, учитывать все изменения межэлектродного импеданса на текущий момент.

Для выполнения указанных измерений в реальном времени необходим быстро- действующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а для своевременного формиро- вания очередного стимула пачки (например, сразу после пересечения нуля) требуется достаточно высокопроизводительный микроконтроллер.

Кроме того, поскольку форма колебаний меняется непрерывно (в том числе, и в те- чение каждого колебания), то для подстройки момента запуска очередной накачки необ- ходимо прогнозировать изменения формы. Это дополнительно повышает требования к производительности микроконтроллера и программному обеспечению.

Поэтому предусмотрен второй вариант осуществления контроля параметров сво- бодных колебаний и адаптивного управления стимулами, в соответствии с которым указанные параметры измеряют во время воздействия на ткани биологического объекта последнего стимула каждой пачки. Во время паузы между предыдущей и последующей пачками определяют и устанавливают рациональные значения параметров последующей пачки стимулов (момент начала очередного стимула в пачке относительно фазы колебаний и/или количество I и/или форму стимулов) и/или частоты следования последующих пачек стимулов и/или параметры последующих пачек стимулов.

Положительная особенность данного варианта состоит в том, что колебательный процесс, следующий за последним стимулом каждой пачки, всегда завершается без каких- либо помех, поскольку на него не может наложиться первый стимул очередной пачки. При этом обеспечивается точное определение параметров указанных колебаний после их завершения, благодаря чему исключается необходимость прогнозирования указанных параметров. За счет этого, в сравнении с предыдущим вариантом, существенно снижаются требования к производительности микроконтроллера и упрощается программное обеспе- чение. При этом вместо быстродействующего АЦП можно использовать более простой узел - компаратор, который обеспечивает прямое измерение числа колебаний и моментов перехода указанных колебаний через нуль.

При понижении частоты следования пачек стимулов до 20-30 Гц (при увеличении паузы между пачками свыше ЗОмс) за время паузы происходят достаточно заметные изменения межэлектродного импеданса, способные снизить точность согласования момента начала очередного стимула в пачке с текущей фазой колебаний и/или коррек- тировки частоты следования последующих пачек стимулов и/или параметров стимулов в последующих пачках, вследствие чего может понизиться эффективность электровоз- действия и/или степень комфортности процедуры СКЭНАР-терапии.

В связи с этим предлагается третий вариант контроля параметров колебаний и адаптивного управления, в соответствии с которым по окончании последнего стимула каждой пачки, но до начала формирования следующей пачки (т.е. в паузе между двумя смежными пачками) формируют единичный зондирующий стимул.

На фиг. 15 приведён пример таких стимулов. На верхней осциллограмме имеются три пачки стимулов 22, 23 и 24, на ней светлым фоном выделен участок с пачкой стиму- лов 23, который в увеличенном (растянутом) виде приведён на нижней осциллограмме. Здесь хорошо виден зондирующий стимул 25, колебательный процесс которого успевает полностью завершиться до начала основной пачки импульсов 26.

При этом измеряют параметры колебаний указанного зондирующего стимула и ус- танавливают момент начала очередного стимула в пачке и/или параметры стимулов в последующих пачках и/или частоту следования последующих пачек стимулов и/или пара- метров стимулов, входящих в последующую пачку стимулов или в любую из после- дующих пачек стимулов по результатам этих измерений.

Зондирующий стимул должен располагаться как можно ближе к следующей пачке стимулов, но при этом на расстоянии, гарантирующем завершение его колебаний до нача- ла первого стимула следующей пачки.

Данный вариант обеспечивает высокую точность определения момента начала на- качки при формировании стимулов в следующей пачке при низких частотах следования пачек стимулов.

Анализ представленных вариантов контроля параметров колебаний и адаптивного управления стимулами, показывает, что каждый из них имеет свою оптимальную область применения.

Первый вариант является наиболее универсальным и обеспечивает высокую точность управления, но при этом предъявляет высокие требования к его аппаратно- алгоритмическому обеспечению и, в общем случае, требует наличия быстродействующего АЦП и микроконтроллера с большой вычислительной мощностью.

Второй вариант является наиболее простым в реализации, наименее требователь- ным к его программно-алгоритмическому обеспечению, вычислительной мощности микроконтроллера и позволяет вместо АЦП использовать простейший компаратор.

Третий вариант сложнее второго, но проще первого варианта в части реализации и обеспечивает более высокую точность определения момента начала очередной накачки при формировании стимулов в пачке для низких частот следования пачек стимулов.

В каждом из трёх вариантов используют одинаковые установки параметров для всех стимулов следующей пачки, либо управляют параметрами каждого стимула в сле- дующей пачке раздельно. Кроме того, в каждом из трёх вариантов можно управлять длительностью воздей- ствия. Поскольку изменение параметров свободных колебаний вызывается вариациями подэлектродного импеданса, который, в свою очередь, зависит от местной и общей реакции организма на воздействие, изменение параметров колебаний может служить и критерием длительности воздействия. Например, если в течение некоторого времени не происходит изменений одного или нескольких из указанных параметров, это означает, что реакция на воздействие стабилизировалась, и воздействие можно прекратить.

Также в каждом из трёх вариантов в качестве индуктивного накопителя используют катушку индуктивности или трансформатор, или автотрансформатор.

Для практической реализации любого из описанных вариантов осуществления кон- троля параметров электрических колебаний и адаптивного управления стимулами могут быть использованы серийно выпускаемые аппараты СКЭНАР, например, аппарат «СКЭНАР-1-НТ», фрагмент схемы которого показан на фиг.16 (цепи питания, управле- ния, индикации и прочие второстепенные цепи на фрагменте не показаны).

Микроконтроллер 27 обеспечивает обработку нажатий клавиатуры, индикацию на экране и звуковую, формирование управляющих импульсов, измерение параметров сво- бодных колебаний стимулов, расчёт моментов запуска очередной накачки, управление цепями, воздействующими на форму стимулов и т.д.

Ключ 28 с цепями защиты (соответствует ключу 4 функциональной схемы на фиг. 1) управляет выходным индуктивным накопителем 29, выполненным на автотранс- форматоре (соответствует индуктивному накопителю 1 с внутренним сопротивлением 2 функциональной схемы на фиг. 1).

Ключи 30-33 совместно с резисторами 34-37 и конденсатором 38 образуют пере- ключаемые RC-цепочки и обеспечивают управление формой стимулов (демпфирование), как это было описано выше.

На элементах 39 и 40 выполнен компаратор, выделяющий моменты перехода через нуль свободных колебаний стимулов. Через резистор 41 на вход компаратора поступает сигнал с активного электрода 42. Пассивный электрод 43 подключён к цепям питания.

На фиг. 17 показана форма стимулов 44 на нагрузке, имитирующей межэлектрод- ный импеданс и выходной сигнал 45 компаратора 40.

На верхней осциллограмме серым цветом показана «нулевая линия» 46 - пример- ный уровень переключения компаратора. Вертикальные линии 47 показывают моменты этих переключений. Таким образом, выходной сигнал компаратора даёт непосредствен- ную информацию о моментах перехода колебаний через нуль. Моменты же достижения колебаниями минимумов и максимумов легко определить простейшими вычислениями (полусуммой времён соответствующих переходов через нуль). Принцип таких вычисле- ний поясняется на фиг. 18. На осциллограмме 48 в качестве примера выделено второе ко- лебание, которое в увеличенном виде представлено на врезке 49. Начало второго колеба- ния, его середина и конец обозначены 50, 51 и 52 соответственно. Половины временных интервалов между началом и серединой, а также между серединой и концом этого коле- бания обозначены 53 и 54 соответственно. Эти моменты, как видно на врезке 49, соответ- ствуют максимуму (53) и минимуму (54) амплитуды второго колебания и рассчитываются микроконтроллером как полусумма времён переходов через нуль 50 и 51, а также 51 и 52 соответственно.

Таким образом, аппарат «СКЭНАР-1-НТ» без каких бы то ни было изменений в схе- мотехнике, позволяет реализовать второй и третий варианты предлагаемого способа Для реализации первого варианта вместо компаратора необходимо использовать аналого- цифровой преобразователь со временем преобразования менее 1 мкс, подключенный к мик- роконтроллеру по параллельному или последовательному интерфейсу (например, МАХ153).

Предлагаемый способ электровоздействия обеспечивает возможность осуществле- ния адаптивного управления стимулами в соответствии с текущими значениями парамет- ров электрических колебаний. При этом повышается степень адаптации стимулирующего воздействия электрических импульсов к функциональному состоянию стимулируемых тканей биологического объекта, благодаря чему повышается терапевтический эффект от электровоздействия и обеспечивается необходимый уровень комфортности для пациентов при выполнении СКЭНАР -терапии.

Промышленная применимость

Предлагаемый способ может быть применён как в существующих, так и во вновь создаваемых аппаратах для оказания общерегулирующего воздействия и лечения широко- го круга заболеваний, в том числе для обезболивания, ускорения заживления ожогов, пе- реломов, а также при реабилитации после физических нагрузок и травм.