Рассматривая разработку аппаратных средств для КВЧ-терапии в историческом аспекте, следует выделить четыре основных направления. Первое связано с использованием узко направленных частот в аппаратах на лампе обратной волны и диодов Ганна в аппаратах «Явь» московской школы [4] и «Электроника» киевской школы [3]. Второе направление привело к разработке устройств генерации шумоподобных сигналов в КВЧ-диапазоне на базе лавиннопролетных диодов [2,14].
Третье направление работ связано с попыткой дополнительной модуляции шумового сигнала ритмами, связанными с биологическими процессами человека. Так, на базе данных идей [1] разработали миниатюрный информационно-терапевтический автогенератор, излучающий биомодулированный спектр частот в инфракрасном, красном и миллиметровом диапазоне длин волн (МИНИТАГ - Патент № 2156106) для лечения различных заболеваний.
В литературе по экспериментальным исследованиям описаны и попытки модуляции ММ-воздействия пульсовым выбросом конкретного пациента и "чужими биоритмами", предварительно записанными на магнитную ленту [7,15].
Однако синхронизация воздействия с одним лишь важным параметром гемодинамики не может полностью решить проблему оптимизации физиотерапевтического воздействия. Это стало известно из работ четвертого направления, в которых было показано, что биологические коды являются многочастотными, а эффективность их зависит от определенного соотношения в сложномодулированном суммарном сигнале [6]. Данное направление базируется на фундаментальных хронобиологических подходах, учитывающих иерархию управления и цикличность процессов метаболизма в организме человека.
Еще в 1993 г. исследователи [9] впервые разработали, а в последствие запатентовали биотехническую систему [11], работающую на принципах биологической обратной связи и предназначенную для автоматического выбора резонансной частоты в КВЧ-диапазоне. Необходимо подчеркнуть, что в этой работе также впервые было продемонстрировано успешное применение, как широкополосной частотной, так и амплитудной модуляции несущего КВЧ-сигнала биоритмами пациента. Клиническое подтверждение рассмотренных выше идей было получено при лечении осложненной язвенной болезни при помощи биоуправляемого способа миллиметровой терапии [12].
В 1996 г. [10] рассмотрели и запатентовали принципы биоуправления при использовании лавиннопролетных диодов в биотехнической системе «Синхропульсар - ММ» для КВЧ-терапии. В этой системе биологическая обратная связь включает дыхательную и сердечно-сосудистую систему, датчик дыхания и пульса, сумматор, широко импульсный модулятор (ШИМ), волновод с излучателем антенной.
Биоуправление изменением воздействия ЭМИ заключается в циклических колебаниях постоянного напряжения (U = IR) в диапазоне 0,5 - 15,0 В в блоке ШИМ, создаваемых суммарным сигналом пульса и дыхания. В апреле 1997 года, разработанная авторами [10] биоуправляемая система для КВЧ-терапии экспонировалась на международной выставке в Женеве и была отмечена дипломом и награждена серебряной медалью.
Рассмотрен и матричный способ реализации многочастотного миллиметрового воздействия (из трех ЛПД), который также был основан на хронобиологических принципах модуляции с использованием параметров биологической обратной связи. Помимо биоциклических алгоритмов управления биотаймером, в матричной биотехнической системе, на основе детеминированных моделей использовались несколько программ реализации лечения, записанные в ПЗУ [17].
В настоящей работе рассмотрена программоуправляемая биотехническая система, которая содержит блок питания, хрономодули дыхания и пульса, сумматор, матрицу из шести парных лавиннопролетных диодов с различными терапевтическими длинами волн (1. 60,5 ГГц - 4,9 мм; 2. 53,5 ГГц - 5,6 мм; 3. 42,2 ГГц - 7,1 мм), регистр состояния реле, регистр частот, блок реле, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), систему управления, широкоимпульсный модулятор и программы воздействия.
При матричном способе реализации миллиметрового излучения коммутация излучающих пар генераторов формируется программно в виде последовательных квадриг. При этом коммутируют четыре генератора так, что два с одной частотой устанавливают в противоположных вершинах шестиугольника, а два других - с другой частотой, также в противоположных вершинах шестиугольника. В результате взаимодействия разных частот вблизи центра виртуального нуля образуется спектр, модулированных пульсом и дыханием, биений равных разности частот излучающих генераторов. Таких новых частот может быть три: 0,7 мм; 1,5 мм и 2,2 мм. [16].
В разработанной нами биотехнической системе, при последовательной коммутации по три ЛПД, расположенных под углом 120 градусов (60-53-42 и 42-60-53), в антенне-ДНК и резонаторах гистонах получают вращающееся электромагнитное поле крайне высокой частоты, промодулированное дополнительно ритмами пульса и дыхания. Реализация воздействия осуществляется в программно-управляемом режиме, обеспечивающем изменения частоты и длительности импульсов воздействия в такт с ударами пульса и дыханием пациента. Биологическая обратная связь включает дыхательную и сердечно-сосудистую систему, датчик дыхания и пульса, сумматор, программно-запоминающее устройство, электронный коммутатор, регистр выборки длительности излучения, матрицу с 6-тью излучателями.
Биоуправление изменением воздействия ЭМИ заключается в циклических переключениях ЛПД - генераторов различной частоты синхронно в такт с ударами пульса внутри дыхательного цикла, с изменением скважности (Q=T/tu) несущей терапевтической частоты : в момент систолы и на вдохе длительность импульсов наибольшая, а в момент диастолы и выдоха- наименьшая.
,
а длительность КВЧ-импульсов при выдохе:
,
где R - режим воздействия;
Т - период воздействия; n - номер удара пульса в фазе дыхания;
P -приращение к длительности КВЧ-импульса, зависящее от периода воздействия (Т) и количества ударов пульса (N), приходящихся на весь дыхательный цикл:
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Бессонов А.Е.; Криворучко В.И.; Конягин Б.А.; Куликов А.П.; Тычко А.П. Патент № 2156106 «Устройство для исследования спектров сигналов информационного гомеостаза объектов» от 20.09.2000 г.
- Влияние магнитотерапии и КВЧ-пунктуры на показатели микроциркуляции у рабочих виброопасных профессий с артериальной гипертонией /Дробышев В.А., Иванилов Е.А., Карева Н.П., Шелепова Н.В. и др. //Труды V Всероссийского съезда физиотерапевтов и курортологов и Российского научного форума "Физические факторы и здоровье человека"- Москва, 2002. - С.110-111.
- Л.Г. Гассанов, О.И. Писанко, В.И. Пясецкий Аппараты «Электроника-КВЧ» и их применение в биологии и медицине. - Киев: Общество «Знание», 1990. - 26с.
- Голант М.Б. Использование КВЧ-радиофизики и КВЧ-техники в информационной медицине как путь совершенствования диагностики и лечения (подход к проблеме) //Миллиметровые волны в биологии и медицине. - Москва, 1993.- N 2. - С. 71-75.
- Девятков Н.Д., Бецкий О.В. Особенности взаимодействия миллиметрового излучения низкой интенсивности с биологическими объектами //Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине. - М.,1985. - С. 6 - 20.
- Комаров Ф.И., Загускин С.Л., Рапопорт С.И. Хронобиологическое направление в медицине: биоуправляемая хронофизиотерапия //Терапевтический архив. - 1994. - N8. - С. 3-6.
- Неганов В.А. Особенности воздействия электромагнитных волн КВЧ диапазона на биологические объекты: основные направления научных исследований и тенденции в разработках КВЧ аппаратуры //Вестник новых медицинских технологий. - 1994. -Т.I. - N 2. - С.13-18.
- Попов Б.М., Воторопин С.Д. Применение электромагнитных волн миллиметрового диапазона в лечении тяжелого осложнения сахарного диабета-гангрены стопы //Миллиметровые волны в биологии и медицине. - 1995. - Москва,1995. - N 5. - С.49 - 51.
- Пятакович Ф.А., Якунченко Т.И., Загускин С.Л. Автоматический выбор резонансной частоты при воздействии на человека электромагнитных излучений миллиметрового диапазона волн //Рассеяние электромагнитных волн. - Таганрог,1993. - N9. -С.125-126.
- Пятакович Ф.А., Якунченко Т.И. Патент № 2124909 от 20 января 1999 г. на изобретение «Синхропульсар - ММ» для КВЧ-терапии. Приоритет от 6 мая 1996 г.
- Пятакович Ф.А., Якунченко Т.И. Патент № 2212879 от 27 сентября 2003 г. на изобретение Способ лечения осложненной язвенной болезни желудка и 12-ти перстной кишки при помощи биоуправляемой миллиметровой терапии. Приоритет от 25.01.2002 г.
- Пятакович, Ф.А., Якунченко Т.И. Клиническая оценка эффективности биоуправляемой системы ММ-терапии, работающей на лампе обратной волны //Миллиметровые волны в биологии и медицине 1997. - № 9-10. - С.39-45.
- Серебряков С.Н., Ромашкина Т.С., Руев В.В. Физические факторы в лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки //Труды V Всероссийского съезда физиотерапевтов и курортологов и Российского научного форума "Физические факторы и здоровье человека." - Москва, 2002. - С.446-449.
- Терапевтическая аппаратура для лечения облучением энергией электромагнитных колебаний на фиксированных частотах в диапазоне КВЧ /Дедик Ю.В., Федоров А.С., Янченко С.Г. и др. //Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине. - М.,1985. - С.277-280.
- Хадарцев А.А., Яшин А.А. Новые медицинские технологии лечения заболеваний внутренних органов и их аппаратное обеспечение //Вестник новых медицинских технологий. - Калуга,1996.- N2. - С.6-9.
- М.В. Швец, Ф.А. Пятакович. Использование моделей релаксации для циклического управления в компьютерной биотехнической системе матричной миллиметровой терапии //Компьютерное моделирование 2004. Труды 5-й Международной научно-технической конференции. Часть 2. - Санкт-Петербург. - 2004. - С.62-64.
- Якунченко Т.И., Пятакович Ф.А., Крупенькина Л.А.. Биотехническая система поличастотного миллиметрового воздействия //Труды V Всероссийского съезда физиотерапевтов и курортологов и Российский научный форум «Физические факторы и здоровье человека». - Москва, 2002. - С. 380-381.