Инновационные технологии в физиотерапии

Инновационные технологии — совокупность методов и средств, поддерживающих этапы реализации принципиально новых действующих процессов и средств (технологий). Такие технологии включают в себя  технические и иные (организационные, физические, химические, биологические, психологические, социологические и др.) приемы.

В последнее десятилетие в мире наблюдается настоящий бум физиотерапии, который обусловлен бурным научно-техническим прогрессом в области электроники, развитием нанотехнологий и созданием принципиально новых источников различных физических полей, которые нашли свое применение и в физиотерапии.

Инновационные технологии в этой области включают в себя высокотехнологичные физиотерапевтические технологии; управляющие (маркетинговые, информационные и обучающие) технологии и физиоэкономику.

Высокотехнологичная физиотерапевтическая помощь

Парк современной физиотерапевтической аппаратуры достигает сегодня 12 млн. и продолжает интенсивно увеличиваться. Удельный вес физиотерапевтической аппаратуры в структуре новых медицинских технологий достигает 20%. Развитие новых технологий идет по пяти основным направлениям, включающим:

• использование микропроцессорных информационных технологий;
• разработку многофункциональных физиотера­певтических аппаратов-комбайнов;
• применение нанотехнологий;
• внедрение аппаратов с биологической обратной связью;
• разработку новых лечебных физических факторов  и их сочетаний;
• роботизированную физиотерапию.

Микропроцессорные информационные технологии — программно-аппаратные средства и устройства, функционирующие на базе микропроцессорной, вычислительной техники, а также современные средства и системы информационного обмена, обеспечивающие операции по сбору, продуцированию, накоплению, хранению, обработке, передаче информации.

К таким технологиям в физиотерапии относятся ЭВМ, устройства ввода-вывода информации, средства ввода и манипулирования текстовой и графической информацией, средства архивного хранения больших объемов информации и другое периферийное оборудование современных ЭВМ; устройства для преобразования электрических сигналов в сигналы других видов энергии (электромагнитной, механической, тепловой), данных из графической формы в цифровую и обратно; средства и устройства манипулирования аудиовизуальной информацией, системы искусственного интеллекта; системы машинной графики и другие программные комплексы.

На грани третьего тысячелетия компьютеры вошли в нашу жизнь, проникнув во все ее сферы, включая и физиотерапию. Ускорение научно-технического прогресса, основанное на внедрении в физиотерапию автоматизированных систем, микропроцессорных средств и устройств программного управления привело к тому, что микропроцессоры и микропроцессорные системы являются в настоящее время наиболее массовыми средствами медицинской техники.

Внедрение в практику аппаратов с микропроцессорным управлением функций обеспечивает нужную последовательность выполнения предписанных физиотерапевтических процедур (без перенастройки аппарата) и автоматический контроль лечебных эффектов. Микропроцессоры позволили кардинально расширить технические возможности аппаратов по генерации необходимых физических факторов с требуемыми характеристиками; диапазон вариабельности параметров генерируемого фактора и способов его передачи/доставки к тканям, а также обеспечили оптимальные эргономические и эксплуатационные характеристики и сервисные возможности аппаратов.

Это позволило создать аппараты с новыми возможностями, реализованными, например, в низкочастотной электротерапии. Такие аппараты  имеют:

•  Более 25 форм токов;

•  До 8 независимых электротерапевтических каналов;

•  Дисплей высокого разрешения (цветной или монохромный);

•  Более 200 готовых терапевтических программ;

•  Более 100 протоколов, определяемых пользователем;

•  Технологию «Quick-Link» — быстрый доступ к 10 часто используемым терапевтическим программам.

•  Клиническую библиотеку, содержащую анатомические и патофизиологические атласы.

•  Систему электронных карт пациента и управления данными пациента.

Таким образом, широкое включение микропроцессорных технологий управления функциями аппаратов позволило существенно расширить их функциональные возможности. Использование новых технологий привело к существенному падению цен на рынке аналогичных аппаратов-комбайнов в 3–5 раз и позволило расширить их выбор.

Многофункциональные физиотера­певтические аппараты-комбайны

Микропроцессоры позволяют на единой технологической схемотехнической базе за счет программирования создавать различные типы аппаратов. Вслед за появлением микропроцессоров в физиотерапии были разработаны и получили широкое развитие специальные многофункциональные аппараты-комбайны,  включающие блоки для различных видов физиотерапии (электротерапия, лазеротерапия, ультразвуковая терапия, локальная баротерапия) (см. рис.), используемые при лечении большого количества больных с различными заболеваниями.

Единая платформа обеспечивает удобство и наглядность управления (кнопки, индикаторы, дисплей) аппарата, его высокую мобильность (возможность перемещения аппарата), надежность конструктивных элементов и соединений, где наиболее часто возможны поломки, возможность настройки и самотестирования аппарата (автоматический/полуавтоматический/ручной), возможность автономного питания, память на индивидуальные программы с рекомендуемыми параметрами воздействия по различным заболеваниям.

Многофункциональные физиотера­певтические аппараты-комбайны по­зволяют проводить параллельное (сочетанное) или последовательное (комбинированное) воздей­ствие несколькими физическими факторами. Сегодня на рынке физиотерапевтической аппаратуры преобладают аппараты-комбайны, обладающие возможностью проведения различных мето­дов низкочастотной электротерапии и ультразвуковой терапии, электро- и вакуум-терапии или их сочетаниями. Имеются успешные попытки комбинирования в одном аппарате методов низкочастотной электро- и магнитотерапии, ваккум- и ультразвуковой терапии. Преимущество аппа­ратов-комбайнов состоит в их относительной компактности и многофункциональности.

Реализация блочного принципа формирования аппаратов-комбайнов позволяет уменьшить их габаритные размеры при значительном расширении их функциональных возможностей и сочетании более двух лечебных физических факторов.

Нанотехнологии — это технологии, оперирующие материей с линейными размерами порядка нанометра (атомами). Практический аспект нанотехнологий в физиотерапии включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и наночастицами (с линейными размерами менее 100 нм). Речь идет о воздействии на уровне отдельных атомов.

Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул или агрегатов молекул. Такими устройствами в физиотерапии являются лазеры третьего поколения. Временные параметры импульсов инфракрасного лазерного излучения находятся в милли- и наносекундном интервале, что сопоставимо с временем активного состояния биологических молекул, взаимодействующих в пространственном интервале 10^-8 – 10^-9м.

Новые лечебные физические факторы

Современные высокотехнологичные виды физиотерапевтической помощи включают методы экстракорпорального воздействия на кровь, фотохимиотерапию с внутренним и наружным применением фотосенсибилизаторов, селективную средне- и длинноволновую ультрафиолетовую терапию, бальнеофотохимиотерапию (ПУВА-ванны) и другие физические методы, входящие в состав многокомпонентной заместительной терапии.

В последние десятилетия на отечественном рынке аппаратуры появились аппараты, реализующие принципиально новые методы лечения. Среди них разработанные в нашем регионе методы биоуправляемой аэроинотерапии, галотерапии, тонкослойной пелоидотерапии, вибровакуумтерапии, ион-параметрической магнитотерапии, микрополяризации, общей и локальной воздушной криотерапии, ударной контрпульсации, селективной хромотерапии, холодной плазматерапии, озоновых ванн. Успешно применяются недавно апробированные методы низкочастотной магнитотерапии и импульсной магнитотерапии головного мозга, дистанционной ударно-волновой терапии, МЭШ-небулайзерной ингаляционной терапии и другие.

К числу инновационных технологий последнего десятилетия следует отнести разработку аппаратуры для воздушной криотерапии, аппараты с биоуправлением (биоуправляемая транскраниальная электростимуляция и фонопедическая электростимуляция).

Среди ведущих тенденций технологического развития физиотерапевтической аппаратуры следует отметить повышение ее мобильности, использование современной элементной базы и сенсорных панелей управления, уменьшение ее габаритных размеров.

Аппараты с биологической обратной связью

Биологическая обратная связь (англ. biofeedback) — технология, включающая в себя комплекс лечебных процедур, в ходе которых осуществляется воздействие на пациента посредством внешней цепи обратной связи, организованной преимущественно с помощью микропроцессорной или компьютерной техники с закономерным изменением параметров лечебных физических факторов в зависимости от состояния и изменения тех или иных характеристик собственных тканей пациента.

Отец современной кибернетики Норберт Винер определил «обратную связь» как способ регулирования на основе непрерывного поступления новой информации о функционировании системы  Предпосылки развития БОС-технологий:

– появление новых компьютерных технологий, позволяющих регистрировать, обрабатывать и математически анализировать физиологический сигнал в режиме реального времени.

– возможность восстановления механизмов деятельности регуляторных систем организма, нарушение которых является ведущим звеном патогенеза многих заболеваний.

БОС является нефармакологическим методом лечения с использованием специальной аппаратуры для регистрации, усиления и «обратного возврата» пациенту физиологической информации (Американская ассоциация прикладной психофизиологии и биологической обратной связи (AAPB)).

Суть БОС-метода состоит в модуляции параметров действующих лечебных физических факторов в зависимости от динамики текущих значений его физиологических показателей, определяемых клиническим протоколом (протокол — совокупность условий, регламентирующих проведение БОС-процедуры). В этом смысле все БОС-протоколы разделяются на две большие группы:

— нейрональная БОС («neurofeedback», «neurotherapy», англ.) — модуляция характеристик ЛФФ различными параметрами ЭЭГ головного мозга (амплитуда, мощность, когерентность и т.д. основных ритмов ЭЭГ). Обозначается также термином БОС («biofeedback», англ.) —направление, модуляция характеристик лечебных физических факторов показателями вегетативной (симпатико-парасимпатической) активации (проводимость кожи, кардиограмма, частота сердечных сокращений, дыхание, электромиограмма, температура, фотоплетизмограмма и др.).

По современным представлениям, регуляторные изменения в деятельности вегетативной нервной системы, обусловленные сильным и/или хроническим стрессом, представляют собой один из важнейших компонентов патогенеза.

В физиотерапии используется несколько видов биологической обратной связи, которая обеспечивается измерениями характеристик следующих сигналов:

— импеданса кожи (отражает уровень кровотока и метаболизма);

— электромиограммы (отражает непроизвольные фибрилляции мышечных волокон);

— лазерной допплеровской  флоуметрии (оценка микроциркуляции);

— высокочастотной ультразвуковой допплерометрометрии (оценка капиллярного кровотока);

— полярографии (оценка напряжения кислорода);

— термографии  (оценка поверхностной температуры кожи);

— инфракрасной спектрорадиометрии (оценка температуры внутренних органов);

— пликометрии (оценка степени гидратации кожи);

— электрокардиографии (оценка биоэлектрогенеза сердца);

— электроэнцефалографии (оценка биоэлектрогенеза мозга).

БОС, основанная на измерении электрического сопротивления кожи. Реализована в аппаратах динамической электронейростимуляции и биоуправляемой низкочастотной магнитотерапии.

В первом из них проводится воздействие на нервные проводники импульсными токами, параметры которых меняются в зависимости от импеданса тканей в зоне воздействия.
Серии  импульсов тока различной частоты, которая изменяется в зависимости от величины емкостного сопротивления тканей в зоне воздействия, избирательно воздействуют на чувствительные и двигательные нервные проводники кожи и проходящие в их составе трофические волокна. При воздействии импульсами переменного тока, сопоставимыми по своим параметрам (форме, амплитуде и частоте) с потенциалом действия одиночных нервных волокон определенного типа, происходит их возбуждение, что приводит к локальным изменениям микроциркуляции и трофики кожи как за счет местных (развивающихся по механизму аксон-рефлекса), так и сегментарно-рефлекторных реакций. Следующее за ними нарастание емкостного сопротивления подэлектродных тканей приводит к снижению частоты импульсов переменного тока. Следовательно, динамика параметров биоуправляемого воздействия определяется изменениями электрических свойств тканей больного (ДЭНАС-технология).

Во втором индукторы преобразуют импульсные сигналы в сложномодулированное электромагнитное поле, параметры которого автоматически изменяются блоком биорегуляции, включенным последовательно с датчиком обратной связи. В результате на ткани пациента воздействуют сложномодулированные электромагнитные поля с изменяющимися амплитудно-частотными характеристиками. Датчик обратной связи может работать автономно (в режиме биорегуляции) и при этом по шкале импеданса тканей оценивать функциональные характеристики тканей, определяемые скоростью микроциркуляции и  уровнем метаболизма.

БОС, основанная на измерении мышечного напряжения. Принципиальной особенностью метода ЭМГ–БОС является то, что восстановление функционального состояния мышц, ответственных за двигательный дефект, проводится под контролем специальных аппаратов с биологической обратной связью по электромиограмме. Аппараты воспринимают биопотенциалы контролируемой мышцы и отражают изменения амплитуды, огибающей электромиограмму при её сокращении и расслаблении соответствующими изменениями сигналов обратной связи (светового, звукового, графики компьютерной игры). Все аппараты имеют градуированный усилитель ЭМГ-сигнала, благодаря которому возможен точный подбор уровня нагрузки в соответствии с сократительной способностью тренируемой мышцы.

Такая связь реализована в аппаратах-комбайнах в качестве фактора, автоматически дозирующего параметры процедур по тремору и фибрилляциям стимулируемых мышечных волокон.

БОС, основанная на измерении качества биоэлектрической волновой активности мозга. Основана на изменении параметров центральной импульсной электротерапии в зависимости от спектральных характеристик волновой активности головного мозга. Такие воздействия позволяют достичь у пациентов быстрой и глубокой релаксации, улучшения качества ночного сна.

БОС, основанная на измерении вариабельности сердечного ритма, реализована в методах усиленной наружной контрпульсации, синхронизированного лечебного периодического воздействия на ткани нижних конечностей и малого таза пациента манжетами со сжатым воздухом

Под действием периодической синхронизированной компрессии нижних конечностей от периферии к центру в раннюю диастолу происходит увеличение скорости кровотока в венозном русле. В результате усиливается ретроградный артериальный кровоток и увеличивается диастолическое давление в аорте, а в раннюю систолу при быстром спуске воздуха из манжет увеличивается венозный возврат к правым отделам сердца, снижается сосудистое сопротивление и уменьшается нагрузка на сердце. Периодическое растяжение кардиомиоцитов приводит к повышению перфузионного давления в коронарных артериях, усилению их сократительной способности (закон Франка-Старлинга) и активации ангионеогенеза коронарных артерий с формированием новых коллатералей, улучшения эндотелиальной функции и увеличению коронарной перфузии ишемизированного участка миокарда.

При локальном увеличении атмосферного давления (барокомпрессия) снижается градиент гидростатического давления и происходит уменьшение фильтрации жидкости и транспорта газов через стенку эндотелия. За счет увеличения локального кровотока и лимфотока происходит дренирование межклеточных пространств и уменьшение отека тканей. Сочетание периодов локального повышения атмосферного давления способствует улучшению тонуса сосудов мышечного типа и селективной проницаемости капилляров. Это приводит к увеличению скорости транскапиллярного обмена веществ и конвекционного потока жидкости между кровью и интерстицием и  улучшению кровоснабжения скелетных мышц и эндотелия артерий  эластического типа и вен.

По окончании курса процедур значимо снижается потребность в медикаментах, уменьшается функциональный класс стенокардии напряжения, улучшается качество жизни пациентов кардиологического профиля.

БОС, основанная на измерении температуры кожи. Температура кожи является интегральным показателем уровня метаболизма и кровотока в кожных покровах. Метод реализуется при использовании высокоинтенсивной электромагнитотерапии и лазеротерапии.

Робототизированная физиотерапия

Робототизированная физиотерапия включает использование для выполнения процедур роботов.  Сегодня в физиотерапии имеются успешные попытки применения основных компонентов интеллектуальных роботов — от сенсорных систем до систем приводов.

Тенденциями развития интеллектуальной робототехники в физиотерапии являются миниатюризация, бионическая робототехника, групповое управление.

Среди успешно апробированных направлений следует отметить роботы-массажеры, роботы тренажеры и многофункциональные механокинетические системы.

Автор: Г.Н.Пономаренко, д. м. н., главный физиотерапевт МО РФ,  начальник кафедры курортологии и физиотерапии, Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова, Санкт-Петербург

Статья опубликована в №3(5) 2010 журнала «Санаторно-курортное оснащение»

(Пока никто не голосовал)

Загрузка...