СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СТРЕССА Российский патент 2000 года по МПК A61B5/02 

Предлагаемое изобретение относится к медицине и может быть использовано в кардиологии, эндокринологии, физиологии, функциональной диагностике, спорте, педагогике, психологии, криминалистике, а также в быту для самооценки функционального состояния организма.

Стресс (от англ. stress - напряжение) означает активацию неспецифических приспособительно-регуляторных механизмов, направленных на восстановление гомеостаза, то есть постоянства внутренней среды организма при действии на него чрезвычайных или патологических факторов (П.Д. Горизонтов, Ю.Г. Бобков. Стресс. В кн.: БМЭ. М.: изд. "Советская энциклопедия", 1985, т. 24, с. 309 - 316). Термин "стресс" введен в литературу в 1936 г. Г. Селье, который определил его как состояние организма, возникающее при предъявлении к нему любых требований (Ганс Селье. История синдрома адаптации. Ж. невропатологии и психиатрии, 1955, т. 55, N 3, с. 223).

Различают эмоциональный, физический, холодовой, иммобилизационный стресс и так далее (Л.Д. Гиссен. Время стрессов. М.: изд. "Физкультура и спорт", 1990).

Определение уровня стресса является актуальной теоретической и практической задачей, решение которой позволит объективно оценивать функциональное состояние организма, а также степень воздействия на него различных физиологических и патологических факторов.

Известен способ определения уровня стресса (Н.М. Амосов, Я.А.Бендет. Физическая активность и сердце. Киев.: изд. "Здоровья"), 1989), включающий одновременное измерение любым методом частоты сердечных сокращений (f, мин^-1) и артериального давления (АД, мм рт. ст.) с последующим расчетом так называемого двойного произведения (ДП, усл. ед.) по уравнению
ДП = f • САД • 10^-2
где САД - систолическое АД. Считается, что в покое ДП составляет 70 - 80 усл. ед., увеличиваясь при повышении уровня стресса. Недостатком способа является его низкая достоверность из-за недоучета индивидуальных различий f и САД. В результате этого у разных людей с неодинаковым уровнем стресса может оказаться одинаковым ДП и наоборот.

Наиболее близким к заявляемому является "Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы" (Ю.Р. Шейх-Заде, С.П. Цветковский. Патент РФ N 2013990. МКИ (5) A 61 B 5/02, Зарегистрирован в Госреестре изобретений 15.06.1994), включающий измерение параметров АД, запись сфигмограммы в течение одного дыхательного цикла, определение среднего значения одного кардиоцикла (T, мс), измерение времени нарастания пульсового АД (t, мс) и определение функционального состояния сердечно-сосудистой системы, оцениваемого как оптимальное, нормальное, удовлетворительное и неудовлетворительное при значениях t соответственно < 105, 106 - 140, 141 - 155 и > 155 мс. В соответствии с формулой изобретения выраженность функционального стресса (S, усл. ед.) оценивают по уравнению
S = 23,6 • ПАД • ДАД / {T • (0,001 • ПАД + 0,9591)} - 5
при t < 155 мс и по уравнению
S = 22,9 • ПАД • ДАД • (0,007 ПАД + 0,6892)/T - 41
при t > 155 мс, где ПАД и ДАД - соответственно пульсовое и диастолическое АД. Нормальному уровню стресса в покое соответствуют значения S от 0 до 50 усл. ед.

К недостаткам способа относятся его сложность, связанная с регистрацией сфигмограммы и обработкой ее параметров, а также недоучет индивидуальных различий АД и f, используемых для определения уровня стресса. Так, например, с возрастом диастолическое давление (ДАД) закономерно увеличивается, в связи с чем при одинаковой выраженности стресса величина последнего у пожилых людей будет выражаться большими цифрами, чем у молодых.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности определения уровня стресса.

Для достижения цели в качестве исходных параметров определяют массу тела (M, кг) путем взвешивания, частоту сердечных сокращений (f, мин^-1) любым методом и пульсовое АД (ПАД, мм рт.ст.) любым методом, после чего рассчитывают уровень стресса (S, усл. ед.) по умолчанию:
S = f • ПАД • M^1/3 • K,
где K - коэффициент, составляющий для мужчин и женщин соответственно 0,8244 • 10^-4 и 0,9357 • 10^-4. Согласно проведенным нами исследованиям, в условиях физиологического покоя (т.е. в состоянии бодрствования при отсутствии физических и эмоциональных нагрузок) нормальный уровень стресса составляет 0,88 - 1,12 усл. ед.

Теоретической предпосылкой способа является очевидная корреляция между напряжением функциональных систем организма и уровнем его энергозатрат. В то же время уровень энергозатрат тесно коррелирует с минутным объемом крови (МОК) (А. Гайтон. Физиология кровообращения. Минутный объем сердца и его регуляция. М. : изд. "Медицина, 1969), описываемым уравнением: МОК = f • V, где V - ударный объем сердца. Согласно законам гемодинамики V в свою очередь хорошо коррелирует с ПАД, тогда как ДАД отражает величину периферического сопротивления сосудов, а САД - работу сердца по перекачиванию крови (Б. Фолков, Э. Нил. Кровообращение. М.: изд. "Медицина, 1976). Поэтому двойное произведение (см. аналог N 1) отражает не уровень стресса, а мобилизацию миокарда, которая может быть увеличена и без выраженного стресса, например при гипертонической болезни. В связи с этим правильнее определять выраженность стресса по произведению ПАД • f, коррелирующему с МОК и, следовательно, с энергозатратами организма. Примечательно, что ПАД в состоянии покоя составляет 40 - 45 мм рт. ст. и мало зависит от вида, пола, роста, возраста и массы организма, но закономерно увеличивается во время стресса. В то же время величина f в состоянии покоя сильно зависит от размеров организма, находясь в экспоненциальной зависимости от массы тела М (К. Шмидт-Ниельсен. Размеры животных: почему они так важны? М.: изд. "Мир", 1987). Если учесть, что в покое V = K₁ • M (К. Шмидт-Ниельсен, 1987), а МОК = K₂ • M^2/3 (М.М. Повжитков. рефлекторная регуляция гемодинамики. Киев: изд. "Наукова Думка", 1975), то f покоя равна K₂ • M^2/3/K₂ • M = K₃/M^1/3, где K₁, K₂ и K₃ - константы. Поэтому нормирование исходной f по массе тела путем умножения f на M^1/3 позволяет сравнивать выраженность стресса у людей, отличающихся своими размерами и исходной f, а исключение ДАД из расчетов устраняет погрешность, обусловленную возрастом испытуемых.

Для проверки изложенной гипотезы были обследованы 28 мужчин в возрасте 19 - 25 лет и 28 женщин в возрасте 19 - 27 лет. При этом средняя масса тела у мужчин составила 76,19 ± 2,37 кг, а у женщин 60,10 ± 2,24 кг ( x ± S_x). У всех испытуемых, находившихся в условиях покоя (т.е. в положении лежа, при температуре комфорта и отсутствии эмоциональных раздражителей) измеряли f, ПАД, а также энергозатраты методом Крога (Е.Б. Бабский и соавт. Физиология человека. М.: изд. "Медицина", 1966). Как показал анализ результатов, искомые показатели составили для мужчин и женщин соответственно 62,95 ± 1,40 мин^-1, 45,6 ± 1,0 мм рт. ст., 5,61 ± 0,13 кДж/мин и 70,07 ± 1,92 мин^-1, 39,1 ± 0,9 мм рт. ст., 4,22 ± 0,10 кДж/мин. После этого в каждом случае измеряли отклонение уровня энергозатрат от должной величины основного обмена, определяемой по Гаррису - Бенедикту (П.Е. Сыркина. Газовый анализ в медицине. М. : "Медгиз", 1956), и находили коэффициент корреляции между вариабельностью энергозатрат и произведением П = f • ПАД • M^1/3, составлявшим у мужчин и женщин соответственно 1213 ± 46 и 1069 ± 40 усл. ед. При этом коэффициент корреляции оказался равным 0,66 ± 0,11 (p < 0,001) у мужчин и 0,68 ± 0,10 (p < 0,001) у женщин, подтвердив таким образом справедливость обсуждаемой гипотезы. Чтобы привести значение П к единому уровню в условиях покоя в расчетную формулу были введены коэффициенты 0,8244 • 10^-4 (для мужчин) и 0,9357 • 10^-4 (для женщин), после чего она приобрела вид
S = f • ПАД • M^1/3 • K,
где S - уровень испытываемого стресса (усл. ед.), f - частота сердечных сокращений (мин^-1), ПАД - пульсовое АД (мм рт. ст.), M - масса тела (кг), K - нормирующий коэффициент.

При этом среднее значение S (x ± S_x) в покое составило для мужчин и женщин соответственно 1,000 ± 0,038 и 1,000 ± 0,040 усл. ед. Как известно, (Г. Ф. Лакин. Биометрия. М.: изд. "Высшая школа, 1980), диапазон ± 3 S_x соответствует точности определения x с вероятностью 99,9%, из чего следует, что исходному уровню напряжения функциональных систем организма соответствуют значения S от 0,88 до 1,12 усл. ед.

Для демонстрации работоспособности способа было проведено исследование группы из 10 студентов-медиков 19 - 24 лет во время практического занятия по физиологии. При этом у каждого студента измеряли массу тела, а также f и ПАД до начала опроса и во время ответа на вопросы по теме занятия. Результаты исследования представлены в таблице, из которой следует, что уровень стресса, наблюдаемый до опроса, был несколько выше среднего уровня, отмечаемого в состоянии полного покоя (см. выше). Отмеченное увеличение уровня стресса носило закономерный характер и было связано с увеличением энергозатрат, обусловленных положением сидя, а также ориентировочной реакцией на исследование. Однако в целом стрессовое влияние обстановки на испытуемых оказалось весьма незначительным. Вместе с тем, во время опроса у всех испытуемых произошло существенное увеличение уровня стресса, обусловленное эмоциональным напряжением, особенно заметным при неточных или неправильных ответах.

Таким образом, проведенное исследование показало, что обычное тестирование знаний на рядовом практическом занятии является достаточно мощным стрессовым фактором, что не всегда осознается и учитывается преподавателем.

Пример конкретного исполнения способа
Испытуемый Золотухин Н.В., 19 лет, за час до занятия прибыл на кафедру, где с помощью медицинских весов ему определили массу тела (M, кг), оказавшуюся равной 66 кг. После этого он лег на кушетку в изолированном помещении и оставался в этом положении 0,5 часа с целью полного физического и эмоционального расслабления. Через пол-часа от начала исследования у испытуемого с помощью автоматического измерителя давления фирмы "Omron" (Япония) измерили частоту сердечных сокращений (f, мин^-1) и АД мм рт. ст.) составившие соответственно 75 мин^-1 и 110/66 мм рт. ст. Пульсовое АД при этом оказалось равным 110 - 66 = 444 мм рт. ст. По уравнению
S = f • ПАД • M^1/3 • 0,8244 • 10^-4
определили уровень стресса (S, усл. ед.), составивший 1,10 усл. ед. После выполнения этого этапа исследования испытуемый пошел на практическое занятие по физиологии, где принял участие в исследовании, представленном в таблице.

Перед тестированием знаний f, пульсовое АД и S составили у испытуемого 78 мин^-1, 113 - 65 = 48 мм рт. ст. и 1,25 усл. ед., а во время опроса соответственно 95 мин^-1, 131-66 = 65 мм рт. ст. и 2,06 усл. ед. Как показал эксперимент, стрессовое влияние обстановочных факторов до тестирования знаний составило 1,25 - 1,10 = 0,15 усл. ед., а сам факт тестирования знаний увеличил уровень стресса еще на 2,06 - 1,25 = 0,81 усл. ед., показав таким образом эффективность заявляемого способа для оценки текущего функционального состояния организма.

По мнению заявителей, достоинствами заявляемого способа являются высокая чувствительность, простота и оперативность, позволяющие использовать способ в любых условиях независимо от массы и возраста испытуемых, а также индивидуальных значений частоты сердечных сокращений и артериального давления в состоянии покоя.

Практическая значимость способа определяется потребностью определения уровня стресса в самых различных сферах человеческой деятельности.

Так, например, в кардиологии объективная оценка деятельности сердца возможна только в условиях покоя, так как во время стресса у больных с недостаточностью кровообращения может наблюдаться мобилизация миокарда до нормального уровня, что в свою очередь может привести к недооценке тяжести патологического процесса.

В эндокринологии стойкое увеличение уровня стресса в условиях полного покоя можно трактовать как признак гиперфункции щитовидной железы, и наоборот, выраженное снижение уровня стресса в условиях покоя должно говорить о гипофункции этой железы.

В области функциональной диагностики определение уровня стресса необходимо для объективной оценки не только кровообращения, но и других систем организма (нервной, пищеварительной, дыхательной и так далее).

В исследованиях по физиологии труда определение уровня стресса необходимо для оценки работоспособности человека и тяжести условий его труда (например, у авиадиспетчеров, работа которых часто служит источником трудовых конфликтов и чрезвычайных происшествий). Кроме того, определение уровня стресса весьма желательно в исследованиях, связанных с профотбором и профориентацией молодежи и специалистов.

В психологии и педагогике определение уровня стресса на стандартные психоэмоциональные нагрузки можно использовать для выявления различных типов нервной системы, а также для совершенствования принципов обучения и воспитания (см. пример конкретного исполнения способа и таблицу).

Определение уровня стресса в спорте позволит оптимизировать и индивидуализировать ход тренировочного процесса, улучшить отбор одаренных спортсменов, и в конечном итоге - добиться более высоких спортивных результатов.

В криминалистике определение уровня стресса может быть одним из ключевых элементов при разработке новых поколений детекторов лжи.

И наконец, простота способа позволяет широко использовать его в быту для оценки текущего состояния организма. Введение показателя стресса в программы автоматических измерителей давления позволит улучшить самоконтроль функционального состояния организма, что в свою очередь будет способствовать оздоровлению образа жизни и увеличению ее продолжительности.

Изобретение относится к медицине в функциональной диагностике. Измеряют массу тела (М, кг), частоту сердечных сокращений (f, мин^-1) и пульсового артериального давления (ПАД, мм рт.ст.). Производят расчет уровня испытываемого стресса (S, усл.ед.) по формуле: S=f•ПАД•M^1/3•К, где К - нормирующий коэффициент. Способ отличается высокой чувствительностью, простотой и доступностью, так как не требует специального дорогостоящего оборудования, может применяться в быту для самооценки функционального состояния организма. 1 табл.

Способ определения уровня стресса, включающий измерение частоты сердечных сокращений и пульсового артериального давления, отличающийся тем, что дополнительно измеряют массу тела, после чего определяют уровень стресса по формуле
S = f • ПАД • М^1/3 • К,
где S - уровень испытываемого стресса, усл.ед.;
f - частота сердечных сокращений, мин^-1;
ПАД - пульсовое артериальное давление, мм рт.ст.;
М - масса тела, кг;
К - нормирующий коэффициент, составляющий для мужчин и женщин соответственно 0,8244 • 10^-4 и 0,9357 • 10^-4,
причем значения S < 1,12 усл.ед. соответствуют нормальному уровню стресса в состоянии покоя, а значения S > 1,12 усл.ед. отражают соответствующее увеличение уровня стресса.