Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ ОРГАНИЗМА

Изобретение относится к области спортивной медицины и может применяться для повышения функциональных резервов организма при интенсивных тренировочных и соревновательных нагрузках, а также при создании медицинских приборов, используемых для профилактики и лечения заболеваний органов дыхания.

Из уровня техники известно устройство звукового массажа легких с ингаляционной терапией (патент на изобретение RU 2393839, опубл. 10.07.2010), содержащее небулайзерную камеру, корпус и наконечник, причем корпус разделен звукопроницаемой и герметичной диафрагмой на переднюю и заднюю камеры, при этом задняя камера включает динамическую головку и два отверстия для сообщения с атмосферным воздухом, а передняя через переходник соединена с тройником, имеющим отверстие для сообщения с атмосферным воздухом, к которому подсоединены небулайзерная камера ультразвукового или пневматического ингалятора и наконечник. Недостатком этого устройства является необходимость определения силы и частоты звука по ощущению руками вибрации поверхности грудной стенки вибрации - что является субъективным и не отражает биофизические характеристики дыхательной системы.

Технической задачей заявляемого изобретения является развитие арсенала немедикаментозных способов повышения функциональных резервов организма.

Решение технической задачи обеспечивается за счет того, что пациенту проводят курс из пяти сеансов, включающих три процедуры звуковой стимуляции дыхательной системы на резонансных частотах длительностью по три минуты с минутным перерывом между процедурами, в каждой из которых в ротовую полость пациента через загубник, герметично сочлененный с концом волновода, другой конец которого оборудован сабвуфером, соединенным с генератором сигнала сканирующей частоты, подают стимулирующий сигнал, обеспечивая дыхание пациента синхронно с изменением частоты подаваемого сигнала так, что при увеличении частоты сигнала пациент производит выдох, а при уменьшении - вдох, причем диапазон частот стимулирующего сигнала включает частоты, на которых его поглощение дыхательной системой пациента отличается от измеренных непосредственно перед стимуляцией значений максимального поглощения сигнала не более чем в 1,4 раза.

Для определения диапазона сканирования непосредственно перед сеансом стимуляции производится измерение частотных характеристик поглощения дыхательной системы пациента. С этой целью используется зондирующий полигармонический сигнал в диапазоне частот от 10 Гц до 50 Гц. Зондирующий полигармонический звуковой сигнал включает набор тональных сигналов с регулируемым шагом по частоте, составляющим, как правило, 4 Гц.

Для удобства контроля за синхронностью дыхания может быть использован визуальный сигнал со светового табло, так что при включении красной лампы пациент производит выдох, а при включении синей лампы - вдох.

Для безопасности сеансов звуковой стимуляции амплитуда звукового давления стимулирующего сигнала, как правило, не превышает 130 дБ.

Один сеанс звуковой стимуляции, как правило, состоит из трех процедур продолжительностью по три минуты каждая с интервалом между процедурами не менее 1 минуты.

Для удобства контроля состояния пациента, как правило, используют пульсоксиметр с регистрацией частоты сердечных сокращений и показателя насыщения крови кислородом.

Для регистрации повышения функциональных резервов организма, как правило, до и после каждой процедуры измеряют жизненную емкость легких.

Технический результат, обеспечиваемый названной совокупностью признаков, заключается в повышении функциональных резервов организма за счет раскрытия резервных альвеол в результате звуковой стимуляции дыхательной системы на резонансных частотах.

Реализация заявляемого способа повышения функциональных резервов организма заключается в следующем.

1) Пациента усаживают на стул (на табурет, в кресло и т.п.), в его ротовую полость устанавливают загубник, контролируя при этом положение языка так, чтобы он не перекрывал сечение загубника и надгортанник. Загубник герметично сочленен с концом волновода, другой конец которого оборудован (сабвуфером) громкоговорителем, соединенным с генератором полигармонических сигналов звуковой частоты. В двух точках боковой поверхности волновода установлены измерительные микрофоны так, чтобы:

а) расстояние от любого микрофона до конца волновода превышало 5 диаметров волновода;

расстояние между микрофонами L удовлетворяло соотношению:

,

где с - скорость звука в воздухе (340 м/с), и - минимальная и максимальная частота диапазона обследования в Гц;

б) из сабвуфера в волновод подают зондирующий полигармонический звуковой сигнал, образованный набором тональных сигналов, одновременно в компьютер через аналого-цифровой преобразователь передают информацию с двух измерительных микрофонов.

Обрабатывая зарегистрированную информацию, в компьютере для каждой частоты зондирующего полигармонического сигнала в диапазоне от 10 до 50 Гц определяют:

- уровни звукового давления в двух точках волновода (P₁ и P₂) и разность фаз сигналов, регистрируемых измерительными микрофонами на каждой частоте (φ);

- модуль комплексного коэффициента отражения (r) звуковых колебаний для каждой частоты:

,

где N=Р₁/Р₂ - соотношение уровней звукового давления в измерительных микрофонах на каждой частоте, k=2π/λ - волновое число (пространственная частота), L - расстояние между измерительными микрофонами;

- коэффициент поглощения для каждой частоты

α=1-r²;

- комплексный импеданс дыхательного тракта для каждой частоты

Z=R+jY,

где R - резистанс (активная компонента импеданса), Y - реактанс (реактивная компонента импеданса):

, ,

где θ- фаза комплексного коэффициента отражения

θ=arctg[(2NsinkL·(NcoskL-cosφ))/(N²-1-2NcoskL(NcoskL-cos φ))];

в) строят резонансную кривую коэффициента поглощения (α₀) от частоты и по частотной зависимости реактанса (Y) определяют резонансную частоту , на которой реактанс (Y) изменяет знак с отрицательного на положительный, а при ее отсутствии - среднее арифметическое двух смежных частот звукового сигнала, на меньшей из которых знак реактанса отрицательный, а на большей - положительный.

Невозможность определения резонансной частоты свидетельствует о негерметичности сочленения загубника с концом волновода. В этом случае необходимо повторить измерения, устранив нарушения условий их проведения;

г) для резонансной частоты определяют значения коэффициента поглощения (α₀). При корректных измерениях максимум коэффициента поглощения (α₀) достигается на резонансной частоте .

2) Определяют диапазон частот стимулирующего сигнала для конкретного пациента:

среди зарегистрированных значений коэффициента поглощения (α₀) выбирают ближайшее слева (для частот, меньших резонансной частоты) и справа (для частот, больших резонансной частоты) значения коэффициента поглощения, меньшие максимального коэффициента в 1,4 раза - этот диапазон частот стимулирующего сигнала для конкретного пациента.

3) С помощью устройства, описанного в п. 1, пациенту проводят сеанс звуковой стимуляции дыхательной системы на частотах, определенных в п. 2, формируя в волноводе стимулирующий звуковой сигнал на минимальной частоте вычисленного диапазона.

Скорость изменения частоты звукового сигнала определяется ритмом дыхания спортсмена: на фазе выдоха частоту увеличивают от минимального до максимального значения, а на фазе вдоха уменьшают от максимального до минимального значения.

Один сеанс стимуляции состоит из трех процедур длительностью по 3 минуты каждая с минутным перерывом между процедурами. Базовый курс состоит из пяти сеансов.

При этом за счет воздействия на дыхательную систему высокоинтенсивными звуками на резонансных частотах обеспечивается увеличение жизненной емкости легких путем раскрытия резервных альвеол. На резонансе, когда реактивное сопротивление дыхательной системы равно нулю, давление стимулирующего сигнала (падающей волны) из волновода через загубник распространяется по воздушным каналам на всю глубину воздухоносных путей. Звуковое давление с минимальными потерями достигает альвеол, что приводит к их раскрытию, а также к увеличению площади поперечного сечения бронхиол.

Увеличение жизненной емкости легких обеспечивает повышение функциональных резервов организма.

Апробация способа осуществлена на базе отдела экспериментальной спортивной медицины ГНЦ РФ - Федерального медицинского биофизического центра имени А.И. Бурназяна проведены исследования, в которых принимали участие 116 квалифицированных спортсменов. Спортсменам были проведены по пять сеансов звуковой стимуляции в течение двух недель. В результате получено:

1) у 114 человек отмечено выраженное повышение функциональных резервов организма за счет увеличения жизненной емкости легких на 5-15%;

2) у 102 человек отмечено увеличение экскурсии грудной клетки и увеличение времени задержки дыхания на выдохе;

3) у 110 человек отмечено увеличение пиковой мощности при выполнении Вингейт-теста;

4) у 98 человек отмечено снижение максимального кислородного долга после выполнении физической нагрузки не менее чем на 60%;

5) негативных реакций организма на воздействие не отмечено.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что сеансы звуковой стимуляции являются полностью безопасными и способствуют повышению функциональных резервов организма, работоспособности и экономизации функции дыхания пациентов.