Спосіб зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, заснований на використанні біоадаптивного керування, та апаратний комплекс здійснення способу
Номер патенту: 25099
Опубліковано: 30.10.1998
Автори: Бабов Констянтин Дмитрович, Тимошенко Олег Віталійович, Соловйова Євгенія Володимирівна, Плахотний Олександр Сергійович, Верещагін Вячеслав Леонідович
Формула / Реферат
1. Спосіб зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, заснований на використанні біоадаптивного керування, переважно шляхом проведення декількох циклів тренувань пацієнта, зі здійсненням, щонайменше, у деяких циклах тренувань, послідовної реалізації режиму підготовки, режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, і режиму фіксації результатів біоадаптивного керування та/або відпочинку, і з реалізацією, щонайменше, впродовж здійснення режиму біоадаптивного керування, вимірювання поточних параметрів електрокардіосигналу та визначення поточних. параметрів ритму серцевої діяльності та/або прямого або непрямого визначення поточних параметрів паттерну дихання пацієнта, наприклад, шляхом вимірювання, щонайменше, тривалостей респіраторних циклів та/або параметрів кардіореспіраторних взаємовідносин, зокрема, параметрів аритмії тривалості або частоти кардіоциклів, зумовленої респіраторною модуляцією, та/або кількості кардіоциклів, що мали місце впродовж тривалості респіраторного циклу, з формуванням на основі результатів згаданих вимірювань сигналу зворотного зв'язку і представленням інформації про поточне значення цього сигналу пацієнту з можливістю впливу на його зоровий та/або слуховий аналізатори, який відрізняється тим, що до циклу тренувань додатково вводять режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності і параметри вказаної зміни формують та змінюють впродовж тренувань в залежності від індивідуально визначаємого поточного стану пацієнта, та/або в залежності від виконаної частини поточного циклу тренувань, та/або в залежності від результатів вимірювання та визначення, щонайменше, одного з параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта, зокрема, з, щонайменше, частковим врахуванням поточного значення сигналу зворотного зв'язку, що формують та представляють для впливу на згадані аналізатори пацієнта.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності вводять до циклу тренувань перед режимом біоадаптивного керування, який орієнтовано на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи.
3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності здійснюють шляхом модифікації складу газового середовища, яке надають для дихання пацієнту, відносно складу атмосферною газового середовища щодо поточного значення парціальної щільності двоокису вуглецю та/або парціальної щільності кисню.
4. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища, здійснюють шляхом підвищення парціальної щільності двоокису вуглецю відносно парціальної щільності цього газу в атмосферному газовому середовищі.
5. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища, здійснюють шляхом зменшення парціальної щільності кисню відносно парціальної щільності цього газу в атмосферному газовому середовищі.
6. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища, здійснюють шляхом одночасного підвищення парціальної щільності двоокису вуглецю та зменшення парціальної щільності кисню відносно парціальної щільності цих газів в атмосферному газовому середовищі.
7. Спосіб за п.6, який відрізняється тим, що модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту відносно складу атмосферного газового середовища, здійснюють шляхом реалізації зворотного дихання пацієнта.
8. Спосіб за пп.6 і 7, який відрізняється тим, що модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища, здійснюють шляхом одночасної реалізації дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта.
9. Спосіб за пп.1 та 7 або 8, який відрізняється тим, що під час проведення циклів тренувань, щонайменше, в деяких з них, при реалізації режимів незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності в інспіраторних фазах респіраторних циклів пацієнта здійснюють змішування у заданому співвідношенні газового середовища, яке формується в результаті дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта, з атмосферним газовим середовищем.
10. Спосіб за пп.1 та 9, який відрізняється тим, що під час проведення циклів тренувань, щонайменше, в деяких з них, при реалізації режимів незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності змінюють співвідношення, у якому здійснюють змішування газового середовища, яке формується в результаті дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта, з атмосферним газовим середовищем, та/або змінюють рекомендоване пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режиму підготовки, режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи, і режиму фіксації результатів та/або відпочинку, при цьому щонайменш одну з вказаних змін здійснюють в залежності від індивідуально визначаємого поточного стану пацієнта, та/або в залежності від виконаної частини поточного циклу тренувань, та/або в залежності від результатів вимірювання та визначення, щонайменше, одного з параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта.
11. Апаратний комплекс для зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, заснований на використанні біоадаптивного керування, що містить блок визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта зі сполученими між собою пристроєм для вимірювання поточних параметрів електрокардіосигналу, пристроєм для визначення поточних параметрів ритму серцевої діяльності та/або пристроєм для прямого або непрямого визначення поточних параметрів паттерну дихання пацієнта, наприклад, шляхом вимірювання, щонайменше, тривалостей респіраторних циклів, та/або пристрій для визначення параметрів кардіореспіраторних взаємовідносин, а також блок; призначений для використання в режимі біоадаптивного керування, орієнтованого на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, з пристроєм для формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку з пристосуванням для представлення цієї інформації пацієнту, виконаним з можливістю впливу сигналу зворотного зв'язку на його зоровий, та/або слуховий аналізатори, який відрізняється тим, що до його складу додатково введено пристрій для здійснення режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, при цьому вказаний пристрій виконано з можливістю оперативної зміни параметрів режиму, зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта та/або блоку формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку.
12. Апаратний комплекс за п.11, який відрізняється тим, що пристрій для здійснення режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності виконано у вигляді регульованого індивідуального тренажера - модифікатора газового складу атмосфери, дія якого заснована на реалізації дихання з додатковим, мертвим простором та зворотного дихання пацієнта і який виконано з можливістю змішування у заданому співвідношенні потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ та з можливістю оперативного регулювання вказаного співвідношення.
13. Апаратний комплекс за п.12, який відрізняється тим, що до його складу додатково введено пристосування для представлення у графічній формі інформації про рекомендовану залежність у часі співвідношення потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ, яку формують попередньо до початку тренувань у поточному циклі або формують з оперативним коригуванням безпосередньо у процесі тренувань, наприклад, в реальному часі, зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта, та/або блоку формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку.
14. Апаратний комплекс за пп.11 та 12, який відрізняється тим, що регульований індивідуальний тренажер - модифікатор атмосфери виконано у вигляді з'єднаних між собою пристосування для сполучення здихальними шляхами пацієнта, пристосування для перерозподілу потоків з елементом для індикації встановленого співвідношення потоків, корпусу та еластичної камери.
15. Апаратний комплекс за п.13, який відрізняється тим, що до його складу додатково введено пристрій для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань, а саме режиму підготовки, режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи, і режиму фіксації результатів та/або відпочинку.
16. Апаратний комплекс за п.15, який відрізняється тим, що пристрій для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань додатково споряджено елементом для динамічного представлення інформації, який виконано у вигляді індикатора з просторовим аналоговим або дискретним відображенням процесу реалізації, щонайменше, одного з режимів поточного циклу тренувань.
17. Апаратний комплекс за пп.1 та 16, який відрізняється тим, що пристосування для представлення пацієнту інформації пристрою для формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку та елемент для динамічного представлення інформації пристрою для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань об'єднані у загальному просторовому інформаційному полі, яке сформовано на спеціалізованому або загальному індикаторі.
Текст
Винахід відноситься до способів та апаратних комплексів зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи організму людини, дія яких заснована на вимірюванні та представленні пацієнту інформації про відповідні параметри і на використанні біоадаптивного керування, що орієнтоване на поліпшення стану кардіореспіраторної системи пацієнта. Рівень техніки у галузі, до якої відноситься винахід, що заявляється, характеризують слідуючі дані. Відомий спосіб зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи організму людини, який засновано на вимірюванні параметрів режиму серцевої діяльності з формуванням і представленням пацієнту інформації про зміни частоти серцевих скорочень відносно заданих граничних значень [1]. Відомий також спосіб створення ритмічного біологічного зворотного зв'язку, який засновано на здійсненні електронного контролю частоти серцевих скорочень та на реалізації послідовних циклів релаксації [2]. Особливістю цих відомих способів є те, що при їх здійсненні можливості контролю функціонування респіраторної системи не передбачені і в цьому відношенні можливості згаданих способів обмежені лише загальною оцінкою, що заснована на використанні загальних базових співвідношень, що є характерними для кардіореспіраторної системи. Відомий монітор дихання та діяльності серця, який у своєму складі має первинні перетворювачі з електричними вихідними сигналами та з'єднані з ними пристосування для формування сигналів про небезпечні відхилення параметрів, що контролюються, від встановлених граничних значень [3]. Недоліком цього відомого технічного рішення є те, що вказані параметри поточного стану серцевої та дихальної систем пацієнта оцінюються незалежно один від одного, а також наявність лише можливості формування вихідної інформації у випадках, коли поточні значення відповідних параметрів виходять за встановлені граничні значення, що відповідають прийнятим нормам. Відома також група способів та апаратних комплексів, які призначені для біодаптивного керування функціонуванням респіраторної системи пацієнта [4, 5, 6, 7]. Для способів та апаратних комплексів [4, 5, 6] характерним є те, що для формування сигналу зворотного зв'язку передбачене одержання з допомогою відповідних пристроїв прямого вимірювання первинних параметрів поточної респіраторної активності [4, 5] та використання одержуваної таким чином інформації для оцінки параметрів патернів дихання, а також для формування і представлення пацієнту сигналу зворотного зв'язку [6]. Відомий спосіб виконання дихальних вправ [7] та апаратний комплекс для його здійснення [7] (ці розробки можуть розглядатися у якості прототипу заявляемого винаходу), який засновано на використанні біоадаптивного керування, включає, зокрема, операції по визначенню параметрів респіраторної активності пацієнта непрямим шляхом з використанням інформації, що є відображенням кардіореспіраторних взаємовідносин, а саме шляхом вимірювання поточних параметрів електрокардіосигналу та визначення параметрів аритмії частоти кардіоциклів, зумовленої респіраторною модуляцією. До особливостей цих технічних рішень належить формування інформації, що надається пацієнту, при змінах контрольованих параметрів у повному діапазоні значень. Разом з цим, суттєвим недоліком розглянутих розробок даної групи є слідуюче. У зв'язку з тим, що основним призначенням проведення тренувань на основі використання біоадаптивного керування за цими рішеннями є досягнення більш ритмічного та поглибленого дихання, зокрема з метою оволодіння східними дихальними вправами, наприклад, повним диханням, при проведенні тренувань суттєво збільшується значення легеневої вентиляції пацієнта. Внаслідок цього виникає стан гіпервентиляційної гіпокапнії, який з відомих фізіологічних причин є значною мірою таким, що протирічить поліпшенню функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, бо, як відомо, викликає підвищення тонусу гладких м'язів, зокрема, бронхів та кровоносних судин, що призводить до певних обструктивних змін стану бронхів (гіпокапнічна бронхоконсрікція) та до підвищення загального периферичного опору судинної системи (а також до підвищення артеріального тиску). Враховуючи сказане, задача, на розв'язання якої спрямований винахід, що заявляється, полягає у здійсненні заходів, що забезпечують можливість уникнення умов, при яких під час проведення тренувань виникає стан гіпервентиляційної гіпокапнії, що перешкоджає досягненню мети тренувань, а також значно обмежує можливості застосування біоадаптивного керування для поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта. Суть винаходу, що заявляється, полягає в слідуючому. В способі зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, що заявляється, заснованому на використанні біоадаптивного керування, переважно шляхом проведення декількох циклів тренувань пацієнта, зі здійсненням, щонайменше, у деяких циклах тренувань, послідовної реалізації режиму підготовки, режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, і режиму фіксації результатів біоадаптивного керування та/або відпочинку, і з реалізацією, щонайменше, впродовж здійснення режиму біоадаптивного керування, вимірювання поточних параметрів електрокардіосигналу та визначення поточних параметрів ритму серцевої діяльності та/або прямого або непрямого визначення поточних параметрів патерну дихання пацієнта, наприклад, шляхом вимірювання, щонайменше, тривалостей респіраторних циклів та/або параметрів кардіореспіраторних взаємовідносин, зокрема, параметрів аритмії тривалості або частоти кардіоциклів, зумовленої респіраторною модуляцією, та/або кількості кардіоциклів, що мали місце впродовж тривалості респіраторного циклу, з формуванням на основі результатів згаданих вимірювань сигналу зворотного зв'язку і представленням інформації про поточне значення цього сигналу пацієнту з можливістю впливу на його зоровий та/або слуховий аналізатори, до циклу тренувань додатково вводять режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності і параметри вказаної зміни формують та змінюють впродовж тренувань в залежності від індивідуально визначаємого поточного стану пацієнта, та/або в залежності від виконаної частини поточного циклу тренувань, та/або в залежності від результатів вимірювання та визначення щонайменше одного з параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта, зокрема з щонайменше частковим врахуванням поточного значення сигналу зворотного зв'язку, що формують та представляють для. впливу на згадані аналізатори пацієнта. При цьому, вказаний режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності може бути введено до циклу тренувань перед режимом біоадаптивного керування, який орієнтовано на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи. Крім того, режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності може бути здійснено шляхом модифікації складу газового середовища, яке надають для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища щодо поточного значення парціальної щільності двоокису вуглецю та/або парціальної щільності кисню. При цьому, згідно зі способом, модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища, можуть здійснювати або шляхом підвищення парціальної щільності двоокису вуглецю відносно парціальної щільності цього газу в атмосферному газовому середовищі, або шляхом зменшення парціальної щільності кисню відносно парціальної щільності цього газу в атмосферному газовому середовищі, або шляхом одночасного підвищення парціальної щільності двоокису вуглецю та зменшення парціальної щільності кисню відносно парціальної щільності цих газів в атмосферному газовому середовищі. Поряд з цим, модифікацію складу газового середовища, яке надається для дихання пацієнту, відносно складу атмосферного газового середовища, можуть здійснювати або шляхом реалізації зворотного дихання пацієнта, або шляхом одночасної реалізації дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта. Крім того, під час проведення циклів тренувань, щонайменше в деяких з них при реалізації режимів незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності в інспіраторних фазах респіраторних циклів пацієнта може бути здійснене змішування у заданому співвідношенні газового середовища, яке формується в результаті дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта, з атмосферним газовим середовищем. Поряд з цим, під час проведення циклів тренувань, щонайменше в деяких з них, при реалізації режимів незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності можуть змінювати співвідношення, у якому здійснюють змішування газового середовища, яке формується в результаті дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта, з атмосферним газовим середовищем, та/або можуть змінювати рекомендоване пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режиму підготовки, режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, режиму біодаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи, і режиму фіксації результатів та/або відпочинку, при цьому щонайменш одну і вказаних змін здійснюють в залежності від індивідуально визначаємого поточного стану пацієнта, та/або в залежності від виконаної частини поточного циклу тренувань, та/або в залежності від результатів вимірювання та визначення щонайменш одного з параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта. Апаратний комплекс для зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, що заявляється, заснований на використанні біоадаптивного керування, який містить блок визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта зі сполученими між собою пристроєм для вимірювання поточних параметрів електрокардіосигналу, пристроєм для визначення поточних параметрів ритму серцевої діяльності та/або пристроєм для прямого або непрямого визначення поточних параметрів паттерну дихання пацієнта, наприклад, шляхом вимірювання, щонайменше, тривалостей респіраторних циклів, та/або пристрій для визначення параметрів кардіореспіраторних взаємовідносин, а також блок, призначений для використання в режимі біоадаптивного керування, орієнтованого на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, з пристроєм для формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку з пристосуванням для представлення цієї інформації пацієнту, виконаним з можливістю впливу сигналу зворотного зв'язку на його зоровий та/або слуховий аналізатори, характеризується тим, що до його складу додатково введено пристрій для здійснення режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, при цьому вказаний пристрій виконано з можливістю оперативної зміни параметрів режиму, зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта та/або блоку формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку. При цьому, пристрій для здійснення режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності може бути виконано у вигляді регульованого Індивідуального тренажера модифікатора газового складу атмосфери, дія якого заснована на реалізації дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта і який виконано з можливістю змішування у заданому співвідношенні потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ та з можливістю оперативного регулювання вказаного співвідношення. Крім того, до складу апаратного комплексу може бути додатково введене пристосування для представлення у графічній формі інформації про рекомендовану залежність у часі співвідношення потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ, яку формують попередньо до початку тренувань у поточному циклі, або формують з оперативним коригуванням безпосередньо у процесі тренувань, наприклад, в реальному часі, зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта та/або блоку формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку. При цьому, регульований індивідуальний тренажер - модифікатор атмосфери може бути виконано у вигляді з'єднаних між собою пристосування для сполучення з дихальними шляхами пацієнта, пристосування для перерозподілу потоків з елементом для індикації встановленого співвідношення потоків, корпусу та еластичної камери. Поряд з цим, до складу апаратного комплексу може бути додатково введено пристрій для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань, а саме режиму підготовки, режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи, і режиму фіксації результатів та/або відпочинку. При цьому, пристрій для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань може бути додатково споряджено елементом для динамічного представлення інформації, який виконано у вигляді індикатора з просторовим аналоговим або дискретним відображенням процесу реалізації щонайменше одного з режимів поточного циклу тренувань. Поряд з цим, пристосування для представлення пацієнту інформації, яке входить до складу пристрою для формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку, та елемент для динамічного представлення інформації, що входить до складу пристрою для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей. здійснення режимів поточного циклу тренувань, можуть бути об'єднані у загальному просторовому інформаційному полі, яке сформоване на спеціалізованому або загальному індикаторі. Технічний результат (медико-технологічний ефект), який досягається при здійсненні винаходу, що заявляється, полягає в тому, що при реалізації запропонованих способу і установки для його здійснення забезпечується можливість того, що під час проведення тренувань не дивлячись на підвищення ритмічності дихання і на суттєве збільшення легеневої вентиляції пацієнта, що зокрема і є метою тренувань, створюються умови, завдяки яким стан гіпервентиляційної гіпокапнії не виникає - завдяки накопиченню у відповідному режимі циклу тренувань в буферних системах організму пацієнта деяких надлишків двоокису вуглецю, і, таким чином, не виникають такі фізіологічні зміни, які значною мірою перешкоджають поліпшенню функціонального стану кардіореспіраторної системи при проведенні тренувань, заснованих на використанні біоадаптивного керування, що сприяє підвищенню ефективності, а також суттєво розширює можливості їх використання. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, підтверджується слідуючим. Розв'язання вищевказаної задачі даного винаходу досягається саме завдяки тому, що при здійсненні зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, заснованому на використанні біоадаптивного керування, шляхом проведення циклів тренувань пацієнта, до складу цикла тренувань, крім режиму підготовки, режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, і режиму фіксації результатів біоадаптивного керування та/або відпочинку, запропоновано додатково ввести режим незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності зі здійсненням цього режиму, зокрема, шляхом модифікації складу газового середовища, яке надають для дихання пацієнту, наприклад, шляхом одночасного підвищення парціальної щільності двоокису вуглецю та зменшення парціальної щільності кисню відносно значень парціальних щільностей цих газів в атмосферному газовому середовищі, що забезпечується шляхом реалізації зворотного дихання пацієнта, або шляхом одночасної реалізації дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта. При цьому, вирішенню задачі та досягненню вказаного вище ефекту також сприяє запропоноване згідно винаходу, що заявляється, здійснення змін вказаних параметрів впродовж тренувань в залежності від індивідуально визначаємого поточного стану пацієнта, та/або в залежності від виконаної частини поточного циклу тренувань, та/або в залежності від результатів вимірювання та визначення щонайменше одного з параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта, зокрема з щонайменше частковим врахуванням поточного значення сигналу зворотного зв'язку, що формують та представляють для впливу на аналізатори пацієнта. Крім того, до ознак технічного рішення, що заявляється, які сприяють досягненню вказаних вище технічного результату і медичнотехнологічного ефекту, відносяться, зокрема, слідуючі операції та засоби: при реалізації режимів незалежно від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності в інспіраторних фазах респіраторних циклів пацієнта може бути здійснено змішування у заданому співвідношенні газового середовища, яке формується в результаті дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта, з атмосферним газовим середовищем, завдяки чому досягається забезпечення можливості індивідуальної адаптації режимів з урахуванням поточного стану пацієнта. Розглянутий вище причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак винаходу, що заявляється, і результатом, що досягається, підтверджується також і тим, що забезпечена - саме завдяки наведеним істотним ознакам винаходу можливість підвищення парціальної щільності двоокису вуглецю у газовому середовищі, що надається для дихання пацієнту, сприяє прояву гіперкапнічного стимулу дихання, а також сприяє поліпшенню тканевого дихання, зокрема поліпшенню кисневого забезпечення міокарду, завдяки чому також досягається поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта при проведенні тренувань з використанням біоадаптивного керування. Група винаходів, що заявляється, відповідає вимогам єдності винаходу, тому що ці різнооб'єктні винаходи утворюють єдиний винахідницький задум. Спосіб, що заявляється, пояснюється описом, який наводиться нижче, прикладу реалізації апаратного комплексу, призначеного для здійснення способу. На фіг.1 подано блок-схему а паратого комплексу; на фіг.2 наведено загальний вигляд регульованого індивідуального тренажера модифікатора газового складу атмосфери; на фіг.3 зображена блок-схема пристрою для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань; на фіг.4 наведено часову діаграму, що іюструє послідовність здійснення режимів у послідовних циклах тренувань. Апаратний комплекс для зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, заснований на використанні біоадаптивного керування, містить (фіг.1) блок 1 визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта зі сполученими між собою пристроєм 2 для вимірювання поточних параметрів електрокардіосигналу, пристроєм 3 для визначення поточних параметрів ритму серцевої діяльності та пристроєм 4 для визначення поточних параметрів патерну дихання пацієнта, наприклад, шляхом вимірювання, щонайменше, тривалостей респіраторних циклів, (пристрої 2 та 4 споряджені первинними перетворювачами відповідно 5 та 6) та пристрій 7 для визначення параметрів кардіореспіраторних взаємовідносин, а також блок 8, призначений для використання в режимі біоадаптивного керування, орієнтованого на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, з пристроєм 9 для формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку, до якого підключені елементи 10 введення параметрів режимів, з пристосуванням 11 для представлення вказаної інформації пацієнту, виконаним з можливістю впливу сигналу зворотного зв'язку на його зоровий та слуховий аналізатори (за допомогою дисплею 12, наприклад, телевізійного типу, та електроакустичного перетворювача 13, які з'єднані відповідно з перетворювачем 14 інформації та підсилювачем 15). Крім цього, апаратний комплекс вміщує пристрій 16 для здійснення режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, при цьому вказаний пристрій виконано у вигляді регульованого індивідуального тренажера - модифікатора газового складу атмосфери, дія якого заснована на реалізації дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта і який виконано з можливістю змішування у заданому співвідношенні потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ та з можливістю оперативного регулювання вказаного співвідношення, зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку 1 визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта та пристрою 9 формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку. При цьому, пристрій для здійснення режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності (у варіанті здійснення, що розглядається) виконано у вигляді регульованого індивідуального тренажера - модифікатора газового складу атмосфери, дія якого засноване на реалізації дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта і який виконано з можливістю змішування у заданому співвідношенні потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ та з можливістю оперативного регулювання вказаного співвідношення. У прикладі здійснення апаратного комплексу, що розглядається, до складу останнього введено пристосування 17 для представлення у графічній формі інформації про рекомендовану залежність у часі співвідношення потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ, яку формують попередньо до початку тренувань у поточномуциклі, або формують з оперативним коригуванням безпосередньо у процесі тренувань, наприклад, в реальному часі, зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку 1 визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта та/або пристрою 9 формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку. Регульований індивідуальний тренажер модифікатор 16 газового складу атмосфери виконано (фіг.2) у вигляді з'єднаних між собою пристосування 18 для сполучення з дихальними шляхами пацієнта, пристосування 19 для перерозподілу потоків з елементом 20 для індикації встановленого співвідношення потоків, корпусу 21 та еластичної камери 22 (при цьому, пристосування 19 для перерозподілу потоків може бути виконане, наприклад, у вигляді елементів для відповідної зміни діючих перерізів двох каналів, з'єднаних відповідно з корпусом та з отвором 23 сполучення з атмосферою). Поряд з цим, в одному з можливих варіантів здійснення апаратного комплексу до його складу додатково введено пристрій 24 (фіг.1) для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань, а саме режиму Р1 підготовки, режиму Р2 незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, режиму РЗ біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи, і режиму Р4 фіксації результатів та/або відпочинку. При цьому, пристрій 24 для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань може бути виконано (фіг.3) у вигляді послідовно з'єднаних генератора 25 імпульсів, до якого підключено елемент 26 пускузупинки (який може бути виконано, наприклад, у вигляді таймеру) та елемент 27 зміни частоти генерації, лічильника 28 імпульсів, до якого підключено елемент 29 введення завдання коду повернення лічильника 28 імпульсів у початковий стан, перетворювача 30 поточного стану лічильника 28 імпульсів у позиційний код та пристрою 31 комутації елементів індикації пристосування 32 для динамічного відображення інформації (яке виконано, наприклад, у вигляді набору дискретних світлодіодних електрооптичних перетворювачів або у вигляді об'єднаних у загальному корпусі газорозрядних індикаторів). Крім того, до складу пристрою 24 для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань входять елементи 33 - 36 введення рекомендованих значень тривалостей режимів Р1, Р2, РЗ, Р4 поточного циклу тренувань (зображені на фіг.3 поряд з елементами 26, 27, 29, та 33 - 36 стрілки, виконані пунктиром, відповідають варіанту підключення цих елементів до пристрою 9 формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку). Поряд з цим, зона відображення інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку, що формується на дисплеї 12, та пристосування 32 для динамічного відображення інформації, що входить до складу пристрою 24 для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань, можуть бути об'єднані у загальному просторовому інформаційному полі, яке формується на загальному індикаторі (на дисплеї 12, який може бути виконаний одним з відомих способів, наприклад, з використанням електронно-променевого приладу, або у вигляді матричного індикатора - з відповідними засобами керування процесами розгортки та модуляції). Апаратний комплекс при здійсненні способу, що заявляється, функціонує слідуючим чином. Перед початком проведення тренувань в залежності від індивідуальних показників стану пацієнта та стадії тренувань до апаратного комплексу здійснюють введення параметрів тренування, яке буде виконуватись. За допомогою елементів 10 (фіг.1) введення параметрів режимів блоку 8, призначеного для використання в режимі біоадаптивного керування, орієнтованого на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, здійснюють введення слідуючих параметрів: тривалості режиму Р1 - режиму підготовки; тривалості режиму Р2 - режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності; тривалості режиму Р3 - режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи; тривалості режиму Р4 - режиму фіксації результатів та/або відпочинку; параметрів змін частоти серцевих скорочень та параметрів змін респіраторної активності пацієнта під час тренування, наприклад, параметрів варіацій - збільшення та/або зменшення - поточних значень частоти серцевих скорочень, зумовлених респіраторною модуляцією (дихальної аритмії); параметрів, що визначають інтенсивність впливу під час здійснення режиму Р2 незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, зокрема, при використанні для здійснення режиму Р2 регульованого індивідуального тренажера - модифікатора,16 газового складу атмосфери, параметрів співвідношення потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ та параметрів оперативного регулювання вказаного співвідношення на протязі часового інтервалу здійснення режиму Р2 (зміна вказаного співвідношення здійснюється за допомогою (фіг.2) пристосування 19 для перерозподілу потоків та елементу 20 для індикації встановленого співвідношення потоків). Крім того, при реалізації безпосереднього вводу часових параметрів циклу тренувань (а не автоматичного, що здійснюється, як було наведено вище, за допомогою пристрою 9 формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку) до пристрою 24 для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань вводять слідуючі параметри: за допомогою елементу 27 зміни частоти генерації та/або елементу 29 введення завдання коду повернення лічильника 28 Імпульсів у початковий стан значення тривалості циклу тренувань, а за допомогою елементів 31 - 36 значення тривалостей відповідно режиму Р1, режиму Р2, режиму Р3 та режиму Р4. Після завершення вводу параметрів апаратний комплекс переводять в стан активного функціонування шляхом взаємодії з елементом 26 пуску-зупинки пристрою 24 для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань. При проведенні тренувань пацієнта у кожному циклі тренувань, здійснюють послідовну реалізацію режиму Р1 підготовки, режиму Р2 незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності, режиму Р3 біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, і режиму Р4 фіксації результатів біоадаптивного керування та/або відпочинку (що ілюструють часові діаграми фіг.4). При здійсненні цієї послідовності режимів інформація про рекомендовані значення тривалостей відповідних режимів та інформація про поточне значення виконаної частини послідовно кожного режиму відносно рекомендованих значень їх тривалостей пацієнту надається за допомогою пристосування 32 (фіг.3) для динамічного відображення інформації, що входить до складу пристрою 24 для формування та представлення рекомендованого пацієнту співвідношення тривалостей здійснення режимів поточного циклу тренувань. При цьому, з початком відліку тривалості режиму Р2 незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності при диханні пацієнт починає використовувати регульований індивідуальний тренажер - модифікатор 16 газового складу атмосфери, завдяки чому відбувається реалізація дихання з додатковим мертвим простором та зворотного дихання пацієнта. В експіраторних фазах респіраторних циклів пацієнта газове середовище, яке він видихає і яке має підвищену парціальну щільність двоокису вуглецю та зменшену парціальну щільність кисню, через пристосування 18 для сполучення з дихальними шляхами пацієнта та пристосування 19 для перерозподілу потоків надходить до внутрішньої порожнини корпуса 21 та еластичної камери 22 тренажера - модифікатора 16 (при цьому експіраторний потік частково може виходити через отвори 23 сполучення з атмосферою). В інспіраторних фазах респіраторних циклів пацієнта з еластичної камери 22 та корпусу 21 тренажера - модифікатора 16 модифіковане газове середовище в пристосуванні 19 для перерозподілу потоків змішування у заданому (встановленому згідно рекомендованого значення на поточний час) з атмосферним газовим середовищем (яке на протязі інспіраторних фаз надходить через отвори 23 сполучення з атмосферою). Завдяки цьому в інспіраторних фазах респіраторних циклів пацієнта він використовує газове середовище зі складом, який змінено відносно атмосферного газового середовища, а саме з підвищеною парціальною щільністю двоокису вуглецю та зменшеною парціальною щільністю кисню, що сприяє активізації адаптаційних процесів, спричиняє прояв гіперкапнічного стимулу дихання, а також сприяє поліпшенню тканевого дихання, зокрема поліпшенню кисневого забезпечення міокарда, а також призводить до накопичення деякої кількості двоокису вуглецю в буферних системах організму (переважно, в буферних системах крові). При цьому слід відзначити, що завдяки можливості, зумовленій наявністю в регульованому індивідуальному тренажері - модифікаторі 16 газового складу атмосфери пристосування 19 для перерозподілу потоків, забезпечено широкий діапазон зміни складу газового середовища, яке надається пацієнту для дихання, тобто індивідуальної адаптації режиму Р2 при проведенні тренувань (в апаратному комплексі, що розглядається, може бути використано регульовані індивідуальні тренажери - модифікатори газового складу атмосфери різних модифікацій серії RITMA, розробка яких виконана раніше в Лабораторії "Динамічні моделі", Лтд., м.Севастополь). В процесі здійснення режиму Р2 рекомендоване значення та значення, що відповідно встановлюється в тренажері модифікаторі 16 складу атмосферного газового середовища, співвідношення потоків модифікованого та атмосферного газових середовищ змінюється у часі, інформація про що надається за допомогою пристосування 17 для представлення, наприклад, у графічній формі, інформації про рекомендовану залежність зміни у часі вказаного співвідношення, яку або формують попередньо до початку тренувань, зокрема, у поточному циклі (в цьому разі пристосування 17 може бути виконане, наприклад, у вигляді індивідуальної картки пацієнта з можливістю відображення на ній призначаємої лікарем рекомендованої залежності вказаного співвідношення), або формують з оперативним коригуванням безпосередньо у процесі тренувань, наприклад, в реальному часі (зокрема, з використанням інформації, яка формується за допомогою блоку 1 визначення параметрів поточного стану кардіореспіраторної системи пацієнта та/або пристрою 19 формування інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку). Після завершення часового інтервалу здійснення режиму Р2 пацієнт починає виконання режиму Р3 - режиму біоадаптивного керування, яке орієнтоване на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта. При цьому, мета тренування, зокрема, полягає у збільшенні ритмічності дихання, у досягненні необхідної доцільної послідовності стадій дихання (наприклад, при засвоєнні повного дихання) та у збільшенні інтенсивності дихання (легеневої вентиляції) пацієнта, у зв'язку з чим досягнуте у нього на момент завершення часового інтервалу здійснення режиму Р2 (режиму незалежної від вольових зусиль пацієнта зміни його респіраторної активності) підвищення інтенсивності дихання, що зумовлено гіперкапнічним стимулом дихання, є корисним, бо збігається з напрямком бажаної зміни цього показника поточного стану організму пацієнта при здійсненні режиму Р3 біоадаптивного керування, орієнтованого на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта. Збільшення інтенсивності дихання за рахунок вольових зусиль пацієнта під час виконання режиму Р3 біоадаптивного керування перевищує значення, що адекватне рівню енерговитрат пацієнта, та метаболічному запиту у цьому режимі, що викликає відповідне "вимивання" двоокису вуглецю, але завдяки наявності в буферних системах організму раніше - під час здійснення розглянутого вище режиму Р2 - накопиченого надлишку двоокису вуглецю, в організмі пацієнта не виникає стан гіпервентиляційної гіпокапнії та пов'язаних з ним порушень та негативних змін, а створення помірної (у межах фізіологічної норми) гіперкапнії навпаки створює ефект синергізму у поєднанні з впливом біоадаптивного керування, орієнтованого на поліпшення функціонального стану кардіореспіраторної системи з використанням інформації про поточне значення сигналу зворотного зв'язку, що формується в пристрої 9 (фіг.1) блоку 8 (за результатами вимірювань поточних параметрів функціонального стану кардіореспіраторної системи пацієнта, які здійснюються за допомогою пристроїв 2 - 6 блоку 1) та надається йому за допомогою пристосування 11 для представлення вказаної інформації пацієнту з впливом сигналу зворотного зв'язку на його зоровий та слуховий аналізатори (завдяки функціонуванню дисплею 12 та електроакустичного перетворювача 13). Після закінчення часового Інтервалу здійснення режиму Р3 біоадаптивного керування пацієнт здійснює режим Р4 фіксації результатів та/або відпочинку, після завершення якого виконання поточного циклу тренувань закінчується і починається здійснення слідуючого циклу тренувань (фіг.4) з реалізацією режимів у розглянутій вище послідовності.
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюVereshchahin Viacheslav Leonidovych, Soloviova Yevheniia Volodymyrivna, Babov Kostiantyn Dmytrovych
Автори російськоюВерещагин Вячеслав Леонидович, Соловьева Евгения Владимировна, Бабов Константин Дмитриевич
МПК / Мітки
МПК: A61B 5/022
Мітки: системі, використанні, кардіореспіраторної, способу, зміни, стану, біоадаптивного, функціонального, апаратний, заснований, комплекс, здійснення, спосіб, керування
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-25099-sposib-zmini-funkcionalnogo-stanu-kardiorespiratorno-sistemi-zasnovanijj-na-vikoristanni-bioadaptivnogo-keruvannya-ta-aparatnijj-kompleks-zdijjsnennya-sposobu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб зміни функціонального стану кардіореспіраторної системи, заснований на використанні біоадаптивного керування, та апаратний комплекс здійснення способу</a>
Попередній патент: Пружно-захисний механізм бітерного вала викопуючого пристрою
Наступний патент: Регулятор тиску
Випадковий патент: Пристрій для контролю робочого ресурсу електричного двигуна постійного струму