Адаптивна лазерна терапія
The article describes a method and device capable of improving the quality of laser-therapy procedures based on the recovery of the body after stress. The experiment was conducted on 13 healthy volunteers aged 20-55 years. The oxygen content of the blood, the dynamics of cellular immunity, and the t...
Saved in:
| Date: | 2018 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/129327 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System research and information technologies |
| Download file: |  |
Institution
System research and information technologies| _version_ | 1867334339796140032 |
|---|---|
| author | Borozenets, Danylo A. |
| author_facet | Borozenets, Danylo A. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Danylo A. Borozenets",
"institution": "Национальный технический университет Украины \"Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского\", Киев"
}
] |
| author_sort | Borozenets, Danylo A. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-01-17T13:31:43Z |
| description | The article describes a method and device capable of improving the quality of laser-therapy procedures based on the recovery of the body after stress. The experiment was conducted on 13 healthy volunteers aged 20-55 years. The oxygen content of the blood, the dynamics of cellular immunity, and the transition of the gel to the sol were assessed during adverse environmental changes in the body. Tests were conducted in various modes from continuous supply of emission to pulsed with different frequencies and, as a result, coincided with the predicted results. For middle-aged people, who were the subjects of these experiments, there was a positive dynamics of recovery of the cellular immunity, pressure and oxygen content in the blood with regular procedures, although the latter has a temporary effect. The conclusions outline the capabilities of the system and suggest ways for improvement. |
| doi_str_mv | 10.20535/SRIT.2308-8893.2018.3.12 |
| first_indexed | 2025-07-17T10:23:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
Д.А. Борозенец, 2018
Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 3 133
УДК 612.15
DOI: 10.20535/SRIT.2308-8893.2018.3.12
АДАПТИВНАЯ ЛАЗЕРНАЯ ТЕРАПИЯ
Д.А. БОРОЗЕНЕЦ
Аннотация. Описан метод и прибор, способный повысить качество проводи-
мых лазеротерапевтических процедур, на примере восстановления организма
после стресса. Разработана методика расчёта оптимальной программы лече-
ния. Эксперимент проведен на 13 здоровых добровольцах возрастом 20–55
лет. Оценены содержание кислорода в крови, динамика клеточного иммуните-
та и переход геля в золь во время неблагоприятных для организма изменений в
окружающей среде. Тесты проведены в различных режимах от непрерывной
подачи излучения до импульсного с различной частотой, в итоге результат
совпал с прогнозируемым. Для лиц среднего возраста, над которыми проведе-
ны эксперименты, наблюдалась положительная динамика восстановления кле-
точного иммунитета, давления и содержания кислорода в крови при регуляр-
ном проведении процедур, хотя последний имел временный эффект.
Изложены возможности системы и предложены методики усовершенствова-
ния метода и прибора.
Ключевые слова: пульсовая волна, адаптивная лазерная терапия, освечивание
крови.
ВВЕДЕНИЕ
Лазерная терапия имеет огромный потенциал в излечении и предупрежде-
нии воспалительных процессов и снижении уровня стресса, а также стиму-
лирует иммунитет, активизирует эндокринные органы, способствует реге-
неративным процессам в организме. При этом лазерная терапия является
простой и доступной процедурой из-за низкой стоимости аппаратов и их
обслуживания.
Она способна не только снизить, но и в ряде случаев заменить медика-
ментозную терапию. В будущем возможен симбиоз лазерной терапии с дру-
гими методиками, такими как радиология, за счет схожести принципов воз-
действия [1].
Как и при медикаментозной терапии, устранение симптомов с помо-
щью лазерной терапии не гарантирует того, что лечение будет иметь сис-
темный характер и нормализирует работу целевого органа.
АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПУБЛИКАЦИЙ
Довольно распространённым методом лазерной терапии является внутри-
венное лазерное освечивание крови (ВЛОК), заявленный рядом авторов в
качестве универсального и эффективного. Помимо «классического» вариан-
та ВЛОК с использованием красного лазера (630 нм), всё более широко
применяется методика лазерного ультрафиолетового освечивания крови
(ЛУФОК) — длина волны 365–400 нм, и ВЛОК-525 в зелёной области спек-
Д.А. Борозенец
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 3 134
тра — длина волы 525 нм [2]. Однако параметры лазерной терапии могут
оказывать различный эффект, вплоть до его полного отсутствия для различ-
ных групп пациентов. И даже для одного и того же пациента процедура
проявляет разную степень эффективности в разное время суток и времени
года. При использовании постоянных частот лазерного спектра случается,
что излучение не способно воздействовать на целевой орган в полной мере
из-за периодических процессов в организме, таких как пульс, дыхание, тре-
мор [3].
Врачи не имеют четкой информации о том, какая именно часть лазер-
ной энергии достигает целевой области, как она воздействует на соседние
ткани, теряются ли свойства лучей, такие как монохроматичность, поляри-
зация и когерентность [4, 5], а также нет четкого представления о механизме
лечения каждого конкретного заболевания, необходимом спектре излуче-
ния, невозможности оценивать терапевтический эффект в режиме реального
времени [6]. В итоге это делает невозможным подбор индивидуальной про-
граммы для каждого отдельного пациента, что существенно снижает эффек-
тивность лечения. Таким образом, проблема дозиметрии и выбора опти-
мальных параметров лазеротерапии является очень важной при проведении
процедур лазерной терапии. Это обусловливает необходимость ввода био-
логической обратной связи [7, 8], которая позволит учесть изменения в ор-
ганизме во время проведения процедур.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Разработать систему, которая позволит осуществлять автоматическую син-
хронизацию лазерной установки с ритмами пациента при изменении крово-
снабжения тканей в режиме реального времени. Сконструировать прибор,
способный реагировать на изменения показателей крови и на их основе ди-
намически изменять программу лечения и оценивать ее эффективность.
Сформировать базу оптимальных параметров для проведения процедур ла-
зерной терапии на основе полученных результатов.
ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
Для изучения этой проблемы был разработан прибор, условно состоящий из
трех частей:
1) модуля автоматического измерения и регистрации пульсовой волны
(рис. 1);
2) модуля обработки полученного сигнала и составления программы
лечения на основе разбиения сигнала R-R на интервалы с их последующим
анализом;
3) модуля управления статическими параметрами.
Для регистрации пульсовой волны использовался отражательный дат-
чик HLC1395-002, неинвертирующий усилитель, собран на LM358, модуля-
тор сигнала на основе транзистора 74HCT14D, управляемого мультивибра-
тором на триггере Шмидта для связи с персональным компьютером.
Адаптивная лазерная терапия
Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 3 135
Полосовой фильтр обеспечивает пропускание от низких (~0,2 Гц) до
высоких (~26 Гц) частот.
Для реализации модуля управления и модуля генерации программы ле-
чения был выбран микроконтроллер Atmega328 на базе Arduino, который
может подключатся к компьютеру с помощью порта USB или аудиовхода
микрофона.
Регистрация проводилась методом инфракрасной плетизмографии на
отражение и просвет в конечностях.
Анализ результатов и их классификация проводились с помощью алго-
ритмов динамического программирования (DTW) и непрерывного вейвлет-
преобразования (CWT) на трех основных паттернах (рис. 2):
1) пульсовая волна в норме;
2) высокого периферического сопротивления;
3) низкого периферического сопротивления.
Исследования проводили на 13 здоровых добровольцах (6 женщин и
7 мужчин в возрасте от 20 до 55 лет) в течение одного месяца. Для выявле-
ния недельных различий результатов проводились еженедельные процедуры
сеансами по 20 мин и соответствующими максимумами мощностей
0,5 мВт/см2, 1мВт/см2, 5мВт/см2[9] с учетом количества крови в участке
в определенный момент времени и использованием двух основных методик
Рис. 1. Схема регистратора пульсовой волны
C3
R1
R4
R16 R13
R2
R5
R3
R9
R10
R11
R6 R8
R14
R12 R5
R15
C3 C3
C3
C3
C3
S1
HLC1395-002
Uпит
gnd
1
2
3
Рис. 2. Типы паттернов: 1 — пульсовая волна в норме; 2 — высокое пери-
ферическое сопротивление; 3 — низкое периферическое сопротивление
Д.А. Борозенец
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 3 136
лазерной терапии и двух таких же с добавлением обратной связи по пульсо-
вой волне.
На протяжении эксперимента оценивались: содержание кислорода в
крови при помощи инфракрасного и ультрафиолетового датчика на отраже-
ние; реакция иммунитета оценивалась с помощью дифференциальной тер-
мометрии при отсутствии каких-либо симптомов болезни, переход геля в
золь методом скоростной киносъёмки на лазерном проекционном микро-
скопе. Помимо этого, раз в неделю проводился общий анализ крови. Парал-
лельно регистрировались источники неблагоприятных эффектов, таких как
резкая смена погодных условий, эмоциональный стресс и пр. Отмечалось
наличие или отсутствие корреляции с последующими сеансами лазерной
терапии на протяжении трех дней с оценкой эффекта.
Разработанный метод позволяет минимизировать рассеивание лазерной
энергии на соседние ткани путем синхронизации интенсивности лазерного
излучения с количеством крови в целевом участке и позволяет внедрить
собственную логику в процесс лечения, что повышает качество исследова-
ний влияния конкретно сконфигурированных лазерных установок на раз-
личные ткани человеческого организма. К сожалению, процесс таких иссле-
дований занимает длительное время, так как нет лазеров с управляемой
спектральной характеристикой. Отсутствие лазерных установок с настраи-
ваемыми спектральными характеристиками восполняется использованием
нескольких установок.
Зарегистрированный сигнал и его характеристики совпадают с сигна-
лом, полученным при кардиографическом исследовании, за исключением
случаев, когда пациентом были произведены механические движения, на-
блюдается некоторое смещение во времени Δt, которое объясняется време-
нем прохождения пульсовой волны до целевой точки (рис. 3).
Модуль обработки сигнала распознает корректный тип пульсовой вол-
ны в 89% случаев без ошибок 2-го рода (когда сигнал, не принадлежащий к
определенному классу, классифицируется как принадлежащий). Это являет-
ся отличным результатом для систем, в которых пульсовая волна несет кор-
ректировочную функцию. В будущем возможно улучшение данного модуля
в аппаратной части путем увеличения количества различных датчиков и за-
мены микроконтроллера на более продуктивный. В программном обеспече-
нии можно расширять базы паттернов и добавлять новые методы класси-
фикации и фильтрации.
Рис. 3. Зарегистрированный сигнал пульсовой волны длительностью 25 с
Адаптивная лазерная терапия
Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 3 137
Минимальная частота допустимых импульсов — 10 кГц, поскольку бо-
лее низкая частота способна совпадать с ритмами внутриклеточных процес-
сов и метаболизма, вызывая нарушение временного согласования [10]. Оп-
тимальная частота импульсов составила 23 кГц; она не воспринимается
клетками как дискретные и соответствует максимуму образования синглет-
ного кислорода. Снижение концентрации кальция в цитоплазме при этом
составляет менее 1мкМ и усиливает энергетический обмен в клетке.
При проведении сеансов лазерной терапии с использованием инфра-
красной лазерной установки с биосинхронизацией непосредственно после
существенных изменений эмоционального состояния человека наблюдаются
положительные изменения в организме, нормализуются давление, содержа-
ние кислорода в крови и клеточный иммунитет. Данный метод имеет пре-
имущество перед классическими методами. Особенно это заметно для по-
жилых пациентов, в то время как эффект менее значителен для молодых во
всех случаях, описанных в табл. 1.
Т а б л и ц а 1 . Время нормализации параметров
Время, за которое показатели приобретают норму, ч
Параметр Без лазерной
терапии
Классический
подход
С использованием
биосинхронизации
Давление 90 78 65
Содержание
кислорода
30 9 7
Клеточный
иммунитет
112 90 75
Следует отметить, что нормализация кислорода имеет кратковремен-
ный характер, и уже на следующий день отмечалось снижение сатурации на
1–1,5%, зарегистрированное до стресса. Замечена положительная динамика
улучшения клеточного иммунитета при систематическом проведении лазе-
ротерапевтических процедур у лиц, у которых наблюдалось его снижение.
Отмечены незначительные колебания во время восстановительного процес-
са, характер которых установить не удалось.
Таким образом, разработаны параметры лазерной терапии для профи-
лактики стрессов на основе следующих критериев.
1. Максимальная степень разжижения цитоплазмы в компартментах
клетки, оценивая по увеличению амплитуды агрегации-дезагрегации внут-
риклеточных микроструктур.
2. Увеличение и восстановление спектра ритмов микроциркуляции.
3. Повышение клеточного иммунитета по показателям дифференци-
альной термометрии между зонами подключичной впадины и проекцией
тимуса.
4. Нормализация активности супероксиддисмутазы (СОД) эритроцитов
крови.
5. Улучшение вегетативного статуса нормализации отношения частоты
пульса к частоте дыхания.
Д.А. Борозенец
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 3 138
Терапия проходила в четырех основных режимах: статическом непре-
рывном, статическом импульсном, динамическом непрерывном, динамиче-
ском импульсном (табл. 2).
Т а б л и ц а 2 . Сравнение эффектов лазерного облучения разными
методиками
Статистически
непрерывный
Статистически
импульсный
Динамически
непрерывный
Динамически
импульсный Критерии
оптимальности
Эффект лазерной терапии
Переход части
геля в золь
– + + ++
Активность
СОД
+ + + +
Уровень
микроциркуляции
– ++ ++ ++
Продукция
Т-лимфоцитов
– + ++ ++
Нормализация
частоты пульса
+ ++ ++ ++
Нормализация
ритмов
фрактальной
размерности
частоты пульса
++ + – +
Результат обусловлен тем, что в классическом подходе не учтены соот-
ношение поглощения отражение и рассеивания лазерной энергии, индиви-
дуальная дозировка, мощность и спектр излучения; не контролируется его
состояние и ответная реакция организма.
ВЫВОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ
Разработан аппарат адаптивной лазерной терапии, который синхронизиру-
ется пульсовой волной, считываемой в режиме реального времени. Это от-
крывает возможности дальнейших исследований в этой области. Предложе-
ны альтернативные методики проведения терапевтических сеансов, которые
имеют преимущество перед классическим. В дальнейшем возможны усо-
вершенствование аппарата и применение его в других отраслях медицины.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Москвин С.В. Основы лазерной терапии / С.В. Москвин. — Серия «Эффек-
тивная лазерная терапия». — Т. 1. — Тверь: Изд-во «Триада», 2015. —
600 с.
2. Москвин С.В. Эффективность лазерной терапии / С.В. Москвин. — Серия
«Эффективная лазерная терапия». — Т. 2. —Тверь: Изд-во «Триада»,
2014. — 896 с.
Адаптивная лазерная терапия
Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 3 139
3. Загускин С.Л. Биоритмологическоебиоуправление / С.Л. Загускин // В кн.:
Хронобиология и хрономедицина / Под ред. Ф.И. Комарова и
С.И. Рапопорта. — М.: Триада–Х, 2012. — С. 317–328.
4. Загускин С.Л. Критерии оптимальности параметров лазерной терапии /
С.Л. Загускин, С.С Загускина // Материалы Междунар. конф. «Лазерные и
информационные технологии в медицине XXI века», II часть. — СПб.:
МГУ им. И.П.Павлова. — 2014. — С. 349–350.
5. Шалобаев Е.В. Проблемы создания биологических обратных связей и их при-
менение в сканирующих лазерных медицинских установках /
Е.В. Шалобаев, Г.Н. Юркова, Ю.С. Монахов и др. // Известия ОрелГТУ.
Серия. Машиностроение. Приборостроение. –– 2011. — № 4. — С. 94–97.
6. Загускин С. Ритмы клетки и здоровье человека / С. Загускин. — Ростов н/Д:
Изд-во ЮФУ, 2010.
7. Загускин С.Л. Лазерная и биоуправляемая квантовая терапия / С.Л. Загускин,
С.С. Загускина. — М.: Квантовая медицина, 2005. — 220 с.
8. Шалобаев Е.В. Проблемы лазерной терапии / Е.В. Шалобаев, А.В. Дунаев,
О.Д. Козырева // Сб. тр. II Всерос. конгресса молодых ученых. — СПб.:
НИУ ИТМО. — 2013. — С. 66–67.
9. Дунаев А.В. Хронодиагностика с целью индивидуального дозирования лазер-
ной терапии / А.В. Дунаев, С.Л. Загускин // Современные информационные
технологии в диагностических исследованиях: Сб. докл. Междунар. науч.-
практ. конф. (Днепропетровск, 15 марта 2002 г.). — Днепропетровск:
ПОРОГИ, 2010. — С. 113–116.
10. Шалобаев Е.В. Применение биологических обратных связей и средств
томографии в лазерных сканирующих физиотерапевтических установках /
Е.В. Шалобаев, Н.В. Леонтьева, Ю.С. Монахов и др. // Технологии живых
систем. — 2010. — № 4. — С. 66–72.
Поступила 19.07.2018
|
| id | journaliasakpiua-article-129327 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:23:57Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/f6/79743392093a42c82dd2c5a6e9dd6bf6.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-1293272019-01-17T13:31:43Z Adaptive laser therapy Адаптивная лазерная терапия Адаптивна лазерна терапія Borozenets, Danylo A. pulse wave adaptive laser therapy blood covering пульсовая волна адаптивная лазерная терапия освечивание крови пульсова хвиля адаптивна лазерна терапія освітлювання крові The article describes a method and device capable of improving the quality of laser-therapy procedures based on the recovery of the body after stress. The experiment was conducted on 13 healthy volunteers aged 20-55 years. The oxygen content of the blood, the dynamics of cellular immunity, and the transition of the gel to the sol were assessed during adverse environmental changes in the body. Tests were conducted in various modes from continuous supply of emission to pulsed with different frequencies and, as a result, coincided with the predicted results. For middle-aged people, who were the subjects of these experiments, there was a positive dynamics of recovery of the cellular immunity, pressure and oxygen content in the blood with regular procedures, although the latter has a temporary effect. The conclusions outline the capabilities of the system and suggest ways for improvement. Описан метод и прибор, способный повысить качество проводимых лазеротерапевтических процедур, на примере восстановления организма после стресса. Разработана методика расчёта оптимальной программы лечения. Эксперимент проведен на 13 здоровых добровольцах возрастом 20–55 лет. Оценены содержание кислорода в крови, динамика клеточного иммунитета и переход геля в золь во время неблагоприятных для организма изменений в окружающей среде. Тесты проведены в различных режимах от непрерывной подачи излучения до импульсного с различной частотой, в итоге результат совпал с прогнозируемым. Для лиц среднего возраста, над которыми проведены эксперименты, наблюдалась положительная динамика восстановления клеточного иммунитета, давления и содержания кислорода в крови при регулярном проведении процедур, хотя последний имел временный эффект. Изложены возможности системы и предложены методики усовершенствования метода и прибора. Описано метод і прилад, здатний підвищити якість проведених лазеротерапевтичних процедур, на прикладі відновлення організму після стресу. Розроблено методику розрахунку оптимальної програми лікування. Експеримент проведено на 13 здорових добровольцях віком 20–55 років. Оцінено вміст кисню в крові, динаміку клітинного імунітету і перехід гелю в золь під час несприятливих для організму змін у навколишньому середовищі. Тести проведено в різних режимах від безперервної подачі випромінювання до імпульсного з різною частотою, у результаті результат збігся з прогнозованим.. Для осіб середнього віку, над якими проведено експерименти, спостерігалась позитивна динаміка відновлення клітинного імунітету, тиску і вмісту кисню в крові за регулярного проведення процедур, хоча останній мав тимчасовий ефект. Викладено можливості системи і запропоновано методики для удосконалення розробленого методу та приладу. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2018-10-16 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/129327 10.20535/SRIT.2308-8893.2018.3.12 System research and information technologies; No. 3 (2018); 133-139 Системные исследования и информационные технологии; № 3 (2018); 133-139 Системні дослідження та інформаційні технології; № 3 (2018); 133-139 2308-8893 1681-6048 ru https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/129327/149363 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | пульсова хвиля адаптивна лазерна терапія освітлювання крові Borozenets, Danylo A. Адаптивна лазерна терапія |
| title | Адаптивна лазерна терапія |
| title_alt | Adaptive laser therapy Адаптивная лазерная терапия |
| title_full | Адаптивна лазерна терапія |
| title_fullStr | Адаптивна лазерна терапія |
| title_full_unstemmed | Адаптивна лазерна терапія |
| title_short | Адаптивна лазерна терапія |
| title_sort | адаптивна лазерна терапія |
| topic | пульсова хвиля адаптивна лазерна терапія освітлювання крові |
| topic_facet | pulse wave adaptive laser therapy blood covering пульсовая волна адаптивная лазерная терапия освечивание крови пульсова хвиля адаптивна лазерна терапія освітлювання крові |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/129327 |
| work_keys_str_mv | AT borozenetsdanyloa adaptivelasertherapy AT borozenetsdanyloa adaptivnaâlazernaâterapiâ AT borozenetsdanyloa adaptivnalazernaterapíâ |