СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК A61B5/452 A61B5/205 

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии и клинической медицине, и может быть использовано для прогнозирования кризисных состояний здоровья, в производственных условиях и в быту - для оценки психоэмоциональных перегрузок, а также для контроля нагрузок при спортивных тренировках.

Наиболее близким аналогом является известный способ оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека, включающий регистрацию электрокардиограммы пациента с последующим выделением R-зубцов и фиксацией их положения во времени, измерением RR-интервалов и формированием множества RR-интервалов, осуществляют их статистическую обработку, вычисляют значение амплитуды моды Амо и моды распределения межсистолических интервалов Мо, с учетом которых определяют индекс перенапряжения регуляторных систем, по которому осуществляют оценку функционального состояния регуляторных систем организма пациента (см. RU 2103911 С1, 10.02.1998).

Известный способ не обеспечивает достаточную точность при оценке уровня нервно-психологического перенапряжения, поскольку в недостаточной степени учитывает информацию о тонусе артериальных сосудов в организме.

Известный способ не обеспечивает достаточную точность при оценке уровня нервно-психологического перенапряжения, поскольку не учитывает информацию о симпатоадреналовом тонусе в организме.

Устройство, реализующее известный способ оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека, является наиболее близким аналогом предлагаемого устройства. Известное устройство содержит блок регистрации электрокардиограммы, блок обработки данных и блок вычислений, выходом подключенный к блоку оценки. Известное устройство не обеспечивает достаточную точность при оценке уровня нервно-психологического напряжения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека за счет использования интегрального показателя психоэмоционального перенапряжения человека, позволяющего учитывать информацию о симпатоадреналовом тонусе в организме, поступающую одновременно от двух практически независимых источников, а также индивидуальные особенности организма человека.

Это достигается тем, что в способе оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека, заключающемся в том, что регистрируют электрокардиограмму испытуемого с последующим выделением R-зубцов и фиксацией их положения во времени, измерением RR-интервалов и формированием множества RR-интервалов, осуществляют их статистическую обработку, вычисляют значение амплитуды моды Амо и моды распределения межсистолических интервалов Мо, с учетом которых определяют индекс напряжения регуляторных систем, по которому осуществляют оценку функционального состояния регуляторных систем организма пациента, согласно изобретению, что предварительно в состоянии наибольшего комфорта испытуемого одновременно регистрируют его электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, измеряют индекс сосудистого тонуса ВПС как промежуток времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания и формируют множество его значений, осуществляют его статистическую обработку с последующим вычислением значения моды Мо_ВПСН для состояния покоя пациента, для оценки текущего функционального состояния регуляторных систем пациента у него одновременно регистрируют электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, по которым формируют множества RR-интервалов и интервалов времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания, осуществляют его статистическую обработку и вычисляют значение Амо, Мо и Мо_ВПС для текущего состояния испытуемого, а также дополнительно измеряют значения соседних кардиоинтервалов, формируют множество их значений и вычисляют среднеквадратическое отклонение СКОП, после чего определяют значение индекса вариационной пульсометрии CAT по формуле:

CAT=0,1×Амо×Мо/СКОП,

с учетом которого вычисляют интегральный индекс напряжения регуляторных систем ИПС испытуемого по формуле:

ИПС=(САТ)×[1+(Мо_ВПВН-Мо_ВПС)/Мо_ВПС],

и оценивают состояние регуляторных систем организма испытуемого как соответствующее нервно-психическому напряжению, характерному для состояния покоя или при работе без существенных психических нагрузок, при значениях ИПС в пределах от 40 до 300, нервно-психическому напряжению, при значительных нагрузках - в пределах от 300 до 900, нервно-психическому перенапряжению, свидетельствующему о необходимости отдыха, - в пределах от 900 до 3000, нервно-психическому перенапряжению, опасному для здоровья, - в пределах от 3000 - 10000 и истощению, свидетельствующему о необходимости срочного выхода из текущего состояния с обязательным обращением к врачу-кардиологу за консультацией, - при значениях выше 10000.

Способ осуществляется с помощью устройства для оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека, содержащее блок регистрации электрокардиограммы, блок обработки данных и блок вычислений, выходом подключенный к блоку оценки, и блок аналого-цифрового преобразования, в которое, согласно изобретению, дополнительно введены блок регистрации пульсовых колебаний, выходы которого соединены с соответствующими входами блока аналого-цифрового преобразования, выходами подключенного через блок обработки данных к входам блока вычислений, и индикатор для отображения состояния регуляторных систем испытуемого, подключенный к выходу блока оценки, выполненного с возможностью оценки состояния регуляторных систем организма по значениям интегрального индекса напряжения регуляторных систем ИПС, при этом блоки обработки и вычислений выполнены на базе микропроцессора с программным обеспечением возможности формирования значений множества RR-интервалов и интервалов времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания, осуществления их статистической обработки и вычисления значений Амо, Мо и Мо_ВПСН для состояния человека в покое, Мо_ВПС для текущего состояния человека, формирования множества значений соседних кардиоинтервалов и вычисления среднеквадратичного отклонения СКОП, значения индекса вариационной пульсометрии CAT и интегрального индекса напряжения регуляторных систем ИПС.

При этом блок регистрации пульсовых колебаний выполнен в виде оптронного датчика с возможностью его крепления на пальце руки испытуемого, а блок регистрации электрокардиограммы выполнен с возможностью регистрации электрокардиоимпульсов в одном отведении.

Психоэмоциональный стресс является адаптивной комплексной реакцией организма на затруднительную ситуацию. Обычно в рамках этой реакции все физиологические системы настраиваются на более высокий уровень энергетических затрат, который и обеспечивает адекватное функционирование организма в стрессовых условиях. Однако не каждый организм может перенести стрессовое перенапряжение, особенно длительное, без риска возникновения кризисных состояний здоровья (инфаркта, инсульта, язвенной болезни и др.) В этой связи становится актуальным поиск объективного показателя уровня напряжения функциональных систем организма. При этом важно, чтобы искомый показатель мог быть измерен в бытовых условиях без применения сложной диагностической техники.

Известно, что одним из наиболее практических показателей для вычисления индекса психоэмоционального стресса служит динамический ряд кардиоинтервалов, а в основу соответствующих расчетов положена хорошо известная методология вариационной пульсометрии или анализ вариативности ритма сердца.

Предлагаемый способ усиливает корреляцию показателей вариационной пульсометрии с уровнем нервно-психического напряжения за счет того, что учитывает информацию о симпатоадреналовом тонусе в организме испытуемого, поступающую одновременно от двух практически независимых источников. Кроме того, особенностью способа является возможность использования для вычисления интегрального индекса стрессового напряжения испытуемого индивидуальной особенности организма, что повышает точность оценки стрессового напряжения регуляторных систем организма испытуемого.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека.

Устройство для оценки функционального состояния регуляторных систем реализует предлагаемый способ и содержит блок 1 регистрации электрокардиограммы и блок 2 регистрации пульсовых колебаний, подключенные к блоку 3 аналого-цифрового преобразования, последовательно соединенные блок 4 обработки данных, блок 5 вычислений и блок 6 оценки, выход которого соединен с индикатором 7 для отображения состояния регуляторных систем испытуемого. При этом выходы блока 3 аналого-цифрового преобразования соединены с входами блока 4 обработки данных.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в состоянии наибольшего комфорта у испытуемого одновременно регистрируют с помощью блока 1 стандартную электрокардиограмму в одном отведении, а с помощью блока 2 - фотоплетизмограмму. В блоке 3 цифроаналогового преобразования осуществляют преобразования аналоговых сигналов в цифровые сигналы. Сигналы в цифровой форме подаются на соответствующие входы блока 4 обработки данных. В блоке 4 измеряют индекс сосудистого тонуса ВПС как промежуток времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания. Таким образом, накапливается ряд значений ВПС не менее 200, для которых строится распределение. По распределению в блоке 5 вычислений определяют значение моды Мо_ВПСН в мс. Значение моды Мо_ВПСН характеризует индекс сосудистого тонуса ВПС для состояния покоя испытуемого.

Для оценки текущего функционального состояния регуляторных систем организма испытуемого у него аналогичным образом одновременно с помощью блоков 1 и 2 регистрируют электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, по которым в блоке 4 формируют множества RR-интервалов и интервалов от пика очередного R-зубца кардиограммы до следующего за ним пульсового колебания, после чего осуществляют их статистическую обработку. Затем в блоке 5 вычисляют значение Амо, Мо и Мо_ВПС для текущего состояния испытуемого. В блоке 4 обработки данных дополнительно измеряют значения соседних кардиоинтервалов, формируют множество их значений и в блоке 5 вычисляют среднеквадратическое отклонение СКОП. После чего вычисляют значение индекса вариационной пульсометрии CAT по формуле:

CAT=0,1×Амо×Мо/СКОП,

а также вычисляют интегральный индекс напряжения регуляторных систем ИПС по формуле:

ИПС=(САТ)×[1+(Мо_ВПВН-Мо_ВПС)/Мо_ВПС].

В блоке 6 оценки оценивают состояние регуляторных систем организма испытуемого как соответствующее нормативному нервно-психическому напряжению, характерному для состояния покоя или при работе без существенных психических нагрузок, при значениях ИПС в пределах от 40 до 300, рабочему нервно-психическому напряжению, при значительных нагрузках - в пределах от 300 до 900, нервно-психическому перенапряжению, свидетельствующему о необходимости отдыха, - в пределах от 900 до 3000, нервно-психическому перенапряжению, опасному для здоровья, - в пределах от 3000 - 10000 и истощению, свидетельствующему о необходимости срочного выхода из текущего состояния с обязательным обращением к врачу-кардиологу за консультацией, - при значениях выше 10000. Полученные численные значения отображают на индикаторе 7.

В качестве блока 2 регистрации пульсовых колебаний используют оптоэлектронный датчик, который размещают на пальце испытуемого.

Блок 4 обработки и блок 5 вычислений могут быть выполнены на базе микропроцессора, в программу которого заложены операции обработки и вычислений в соответствии с предлагаемым способом.

Изобретение имеет большое практическое значение. Основными потребителями данного устройства могут быть условно здоровые люди, но систематически подвергающиеся повышенным психоэмоциональным и физическим нагрузкам, а также люди с хроническими заболеваниями, для которых повышение психоэмоциональных нагрузок является дополнительным фактором риска кризисных состояний. Используя устройство для оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека, можно организовать индивидуальный мониторинг функциональных состояний, что позволит избежать критических для здоровья психоэмоциональных перегрузок.

Для подтверждения возможности достижения указанного технического результата были проведены испытания в рамках лабораторного тестирования на базе Кабинета функциональной диагностики кафедры физиологии биофака МГУ им. М.В.Ломоносова. Испытуемыми были студенты и молодые сотрудники МГУ - 27 человек в возрасте от 18 до 35 лет. Испытуемые были отобраны по следующим критериям:

1. Отсутствие жалоб на здоровье и функциональное состояние в течение последних 2-х недель до тестирования.

2. Отсутствие диагностических заболеваний сердечно-сосудистой системы.

3. Благоприятное психическое состояние на момент тестирования, что контролировалось по оценкам психометрии в тестах САН и Спилбергера-Ханина.

Собственно тестирование включало в себя два периода деятельности испытуемого: спокойное бодрствование и пять рабочих состояний, различающихся по уровню нервно-психического напряжения, постепенно нарастающего в ходе непрерывной (40 мин) тестовой деятельности операторского типа.

Операторская задача состояла в том, чтобы в потоке цифровых комбинаций, предъявляемых на экране монитора в быстром темпе, отмечать нажатием кнопки моменты появления только заранее обусловленных комбинаций.

При выполнении операторской деятельности у каждого испытуемого регистрировали электрокардиограмму и фотоплетизмограмму, при обработке регистрируемых сигналов вычисление ИПС (по 200 кардиоинтервалам) проводилось 1 раз до выполнения операторской работы и 5 раз через 5, 10, 20, 30 и 40 минут после начала операторской деятельности.

Вычисляли три индекса: ИН - индекс Баевского по известной методике, CAT - индекс симпатоадреналового тонуса и интегральный индекс ИПС в соответствии с предлагаемой методикой. Полученные данные усреднялись для 27 человек. Результаты отображены на диаграмме (см. фиг.2), где по вертикали отложены величины измерения соответствующих индексов в процентах от уровня спокойного бодрствования (до операторской деятельности).

Как видно из представленной диаграммы, с ростом продолжительности операторской деятельности все индексы постепенно увеличиваются, однако в наибольшей степени это увеличение заметно для индекса ИПС. Кроме того, именно этот индекс начинает увеличиваться практически с пятой минуты операторской деятельности, когда другие индексы еще остаются без изменений.

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии и клинической медицине, и может быть использовано для прогнозирования кризисных состояний здоровья, в производственных условиях и в быту - для оценки психоэмоциональных перегрузок, а также для контроля нагрузок при спортивных тренировках. Способ заключается в том, что предварительно в состоянии наибольшего комфорта испытуемого регистрируют его электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, измеряют индекс сосудистого тонуса ВПС как промежуток времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания и формируют множество его значений, осуществляют его статистическую обработку с последующим вычислением значения моды Мо_ВПСН для состояния покоя пациента, для оценки текущего функционального состояния регуляторных систем пациента у него одновременно регистрируют электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, по которым формируют множества RR-интервалов и интервалов времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания, осуществляют его статистическую обработку и вычисляют значение Амо, Мо и Мо_ВПС для текущего состояния испытуемого, а также дополнительно измеряют значения соседних кардиоинтервалов, формируют множество их значений и вычисляют среднеквадратическое отклонение СКОП, после чего определяют значение индекса вариационной пульсоаметрии CAT по формуле:

CAT=0,1×Амо×Мо/СКОП,

а также интегральный индекс напряжения регуляторных систем ИПС испытуемого по формуле:

ИПС=(САТ)×[1+(Мо_ВПВН-Мо_ВПС)/Мо_ВПС],

и оценивают состояние регуляторных систем организма испытуемого как соответствующее нормативному нервно-психическому напряжению, характерному для состояния покоя или при работе без существенных психических нагрузок, при значениях ИПС в пределах от 40 до 300, рабочему нервно-психическому напряжению, при значительных нагрузках - в пределах от 300 до 900, нервно-психическому перенапряжению, свидетельствующему о необходимости отдыха, - в пределах от 900 до 3000, нервно-психическому перенапряжению, опасному для здоровья, - в пределах от 3000-10000 и истощению, свидетельствующему о необходимости срочного выхода из текущего состояния с обязательным обращением к врачу-кардиологу за консультацией, - при значениях выше 10000. Устройство содержит блок регистрации электрокардиограммы, блок обработки данных и блок вычислений, выходом подключенный к блоку оценки, а также блок регистрации пульсовых колебаний, блок аналого-цифрового преобразования, соответствующие входы которого соединены с выходами блока регистрации электрокардиограммы и блока регистрации пульсовых колебаний, а выходы - через блок обработки данных к входам блока вычислений, и индикатор для отображения состояния регуляторных систем испытуемого, при этом блоки обработки и вычислений выполнены на базе микропроцессора, на выходе которого формируются сигналы, соответствующие значению интегрального индекса напряжения регуляторных систем ИПС испытуемого. Блок регистрации пульсовых колебаний выполнен в виде оптронного датчика, закрепленного на пальце руки испытуемого, а блок регистрации электрокардиограммы выполнен с возможностью регистрации электрокардиоимпульсов в одном отведении. Заявленные способ и устройство обеспечивают повышение точности оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека за счет использования интегрального показателя психоэмоционального напряжения человека, позволяющего учитывать информацию о симпатоадреналовом тонусе в организме, поступающую одновременно от двух практически независимых источников, а также индивидуальные особенности организма человека. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека, заключающийся в том, что регистрируют электрокардиограмму испытуемого с последующим выделением R-зубцов и фиксацией их положения во времени, измерением RR-интервалов и формированием множества RR-интервалов, осуществляют их статистическую обработку, вычисляют значение амплитуды моды Амо и моды распределения межсистолических интервалов Мо, с учетом которых определяют индекс напряжения регуляторных систем, по которому осуществляют оценку функционального состояния регуляторных систем организма пациента, отличающийся тем, что предварительно в состоянии наибольшего комфорта испытуемого одновременно регистрируют его электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, измеряют индекс сосудистого тонуса ВПС как промежуток времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания и формируют множество его значений, осуществляют его статистическую обработку с последующим вычислением значения моды Мо_ВПСН для состояния покоя пациента, для оценки текущего функционального состояния регуляторных систем пациента у него одновременно регистрируют электрокардиограмму в одном отведении и фотоплетизмограмму, по которым формируют множества RR-интервалов и интервалов времени от пика очередного R-зубца до следующего за ним пульсового колебания, осуществляют его статистическую обработку и вычисляют значение Амо, Мо и Мо_ВПС для текущего состояния испытуемого, а также дополнительно измеряют значения соседних кардиоинтервалов, формируют множество их значений и вычисляют среднеквадратическое отклонение СКОП, после чего определяют значение индекса вариационной пульсометрии CAT по формуле:

CAT=0,1·Амо·Мо/СКОП,

с учетом которого вычисляют интегральный индекс напряжения регуляторных систем ИПС испытуемого по формуле:

ИПС=(САТ)·[1+(МО_впвн-Мо_впс)/Мо_впс],

и оценивают состояние регуляторных систем организма испытуемого как соответствующее нервно-психическому напряжению, характерному для состояния покоя или при работе без существенных психических нагрузок, при значениях ИПС в пределах от 40 до 300, нервно-психическому напряжению - при значительных нагрузках в пределах от 300 до 900, нервно-психическому перенапряжению, свидетельствующему о необходимости отдыха, - в пределах от 900 до 3000, нервно-психическому перенапряжению, опасному для здоровья, - в пределах от 3000-10000 и истощению, свидетельствующему о необходимости срочного выхода из текущего состояния с обязательным обращением к врачу-кардиологу за консультацией, - при значениях выше 10000.