СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОПЕРАТОРА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Российский патент 2007 года по МПК A61B5/02 A61B5/04 

Заявляемый способ относится к области оценки функционального состояния оператора по ритму сердца. Изобретение относится к прикладной физиологии и может быть использовано в амбулаторной практике, в условиях реанимации, в спортивной, авиационной и космической медицине, в быту.

Известен ряд способов оценки функционального состояния по ритму сердца (Баевский P.M. и др. Математический анализ изменения сердечного ритма при стрессе. - М., 1984, с.62-92). В их основу положено вычисление статистических, гистрографических и спектральных показателей ряда кардиоинтервалов. Например, в способе оценки переносимости человеком-оператором физических воздействий, включающем регистрацию последовательности интервалов R-R ЭКГ в одном из отведений при проведении тестового воздействия определяют последовательность разностей длительности соседних интервалов R -R ЭКГ при длине последовательности примерно 20, рассчитывают показатель F по формуле, приведенной в патенте 2006203, и по величине показателя более 0,4 судят о хорошей от 0,4 до 0,25 - сниженной, менее 0,25 - плохой переносимости физической нагрузки (патент РФ №2006203, А61В 5/02, опубл. 1994.01.30).

Недостатком известного способа является то, что он:

а) неприменим для выполнения оперативного контроля функционального состояния, в частности для контроля функциональных возможностей оператора в режиме непрерывного мониторинга в темпе реального времени без ограничения по продолжительности проведения контроля, поскольку для получения оценки переносимости физической нагрузки требуется каждый раз заново формировать полный набор массива, включающий примерно 20 кардиоинтервалов и наличие возможного существенного разброса показателей от одного цикла обработки результатов к последующему не из-за изменения функционального состояния исследуемого, а как следствие обработки нестационарного массива кардиоинтервалов.

б) оценка переносимости физической нагрузки проводится по шкале измерения с рангом не выше шкалы интервалов, в силу чего известный способ имеет ряд ограничений, как по точности измерения, так по возможности наиболее полного использования математического аппарата в интересах извлечения из ритма сердца дополнительной, полезной для практики номенклатуры свойств функционального состояния (информации);

в) оценка переносимости человеком-оператором физических воздействий проводится по шкале с рангом не выше шкалы интервалов, и «норма» назначается по коллективной шкале рангов, в связи с чем известный метод не учитывает индивидуальные особенности организма исследуемого, что снижает функциональные возможности известного метода.

Известен способ оценки функционального состояния регуляторных систем организма биологического объекта, включающий измерение электроактивности сердца с выделением органической последовательной выборки RR-интервалов ритма электроактивности сердца, выделение R-зубцов и фиксацию их положения во времени, измерение длительности RR-интервалов ритма электроактивности сердца, формирование последовательного ряда цифровых кодов, соответствующих величинам измеренных длительностей RR-интервалов, математическую обработку ряда путем формирования кодов, соответствующих статистическим и гистографическим показателям последовательного ряда цифровых кодов, включающих математическое ожидание и моду, отражающих активность гуморального канала регуляции сердечного ритма, среднеквадратическое отклонение и вариационный размах, характеризующие активность вагусной регуляции сердечного ритма, амплитуду моды, связанную с активностью симпатической регуляции сердечного ритма, индекс напряжения регуляторных систем, а также коэффициент вариации, являющийся нормированным показателем суммарной активности регуляторных систем, преобразование последовательного ряда цифровых кодов в периодическую кривую с последующим проведением ее спектрального анализа с определением мощности колебаний на участках спектра, соответствующих дыхательным волнам и медленным волнам первого и второго порядка, формирование на основе всех вышеуказанных показателей кодов, по балльной шкале соответствующих показателю суммарного эффекта регуляции, характеризующему степень отклонения ритма сердца от физиологической нормы, показателю функции автоматизма, характеризующему степень нарушения автоматизма сердца, показателю вегетативного гомеостаза, характеризующему степень преобладания симпатической или парасимпатической нервной системы, показателю устойчивости регуляции, характеризующему перестройку кровообращения на новый уровень функционирования, показателю активности подкорковых нервных центров, характеризующему степень проявления активности модуляторного сердечнососудистого центра, и формирование на их основе кода, соответствующего интегральному показателю активности регуляторных систем, по которому осуществляют оценку функционального состояния регуляторных систем организма биологического объекта, в котором ограничение последовательной выборки RR-интервалов осуществляют по времени, проводя измерения электроактивности сердца в течение по меньшей мере двух минут, перед математической обработкой последовательного ряда цифровых кодов, соответствующих величинам измеренных длительностей RR-интервалов, проводят фильтрацию этого ряда путем сравнения каждого последующего кода с предыдущим и отбора для дальнейшей статистической обработки и спектрального анализа кодов, составляющих 0,8 1,2 от предыдущих, а по кодам, не соответствующим указанному диапазону, определяют количество экстрасистол и используют его для уточнения оценки функций автоматизма, при этом активность подкорковых нервных центров оценивают по отношению мощности медленных волн второго порядка к суммарной мощности колебаний спектра. Назначением известного способа является формирование кода, соответствующего интегральному показателю активности регуляторных систем с выделением отдельных состояний и характеристик системы регуляции ритма сердца. В основу его реализации положено формирование выборки ряда кардиоинтервалов T_RR, требующее по времени не менее 2 минут, с последующей обработкой данных для получения целевого эффекта (патент РФ №2103911, А61В 5/04, опубл. 1998.02.10).

Недостатком данного способа является то, что он:

а) также неприменим для выполнения оперативного контроля функционального состояния, в частности для контроля функциональных возможностей оператора, в режиме непрерывного мониторинга в темпе реального времени без ограничения по продолжительности проведения контроля, поскольку для получения оценки активности регуляторных систем требуется каждый раз заново формировать полный набор массива, занимающий по времени не менее 2 минут, и наличия возможного существенного разброса показателей от одного цикла обработки результатов к последующему не из-за изменения функционального состояния исследуемого, а как следствие обработки нестационарного массива кардиоинтервалов.

б) оценка активности регуляторных систем с выделением отдельных состояний и характеристик системы регуляции ритма сердца проводится по шкале с рангом не выше шкалы интервалов, в силу чего известный способ имеет ряд ограничений как по точности измерения, так по возможности наиболее полного использования математического аппарата в интересах извлечения из ритма сердца дополнительной полезной для практики номенклатуры свойств функционального состояния.

в) оценка активности регуляторных систем с выделением отдельных состояний и характеристик системы регуляции ритма сердца проводится по шкале с рангом не выше шкалы интервалов и «норма» назначается по коллективной шкале рангов, в связи с чем известный метод не учитывает индивидуальные особенности организма исследуемого, что снижает функциональные возможности известного метода.

В основу изобретения положено решение задачи оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности (функциональных возможностей) организма по ритму сердца на основе непрерывного мониторинга электрокардиограммы (ЭКГ) без ограничений по времени. Достижение поставленной цели обеспечивается выполнением трех взаимно дополняющих друг друга операций:

а) обеспечение оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора на основе обработки ограниченного по объему процесса кардиоинтервалов (20-25 интервалов RR) с использованием цифровой фильтрации для исключения методических погрешностей, связанных с нестационарностью процессов кардиоинтервалов и последующей, после выполнения цикла обработки, скользящей регистрации;

б) вычисления характеристик потенциальных ресурсов работоспособности в любой точке континуума функциональных состояний с учетом режимов труда и отдыха оператора посредством использования формализованного аналитического описания характеристик уровня функционирования организма по ритму сердца и ее производных в виде уровней напряженности, потенциальных ресурсов работоспособности и психофизиологических затрат на достижение целевой функции трудовой деятельности оператора;

в) использования в качестве «нормы» индивидуальных характеристик функционального состояния по шкале отношений (функциональной шкале измерения), соответствующих функциональному покою, которые определяются, как правило, в стационарных условиях, исключающих нарушение режима и состояние здоровья, без воздействия на организм возмущающих воздействий.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что в способе оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора в процессе его деятельности, включающем измерение электроактивности сердца с выделением органической последовательной выборки RR-интервалов ритма электроактивности сердца с отбраковкой логическим фильтром экстрасистол и артефактов при наборе ограниченного по объему массива и математическую обработку набранного массива, в интересах обеспечения оперативности контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора осуществляют набор ограниченного по объему массива кардиоинтервалов (в количестве 20-25 RR-интервалов) и скользящую регистрацию, для чего после подготовительного режима по набору массива из 20-25 RR-интервалов и его математической обработки сдвигают содержимое ячеек оперативной памяти ЭВМ на одну ячейку влево для освобождения места для ввода очередного кардиоинтервала, вводят на освободившее место очередной выделенный из ЭКГ кардиоинтервал и повторяют математическую обработку вновь образованного массива, при этом для обеспечения стабильности результатов вычисления параметров массива от цикла к циклу для случаев, соответствующих адекватным функциональным состояниям, а не проявлениям возмущающего воздействия нестационарности, используют цифровую фильтрацию фильтрами 1 разности (для устранения переходных процессов) и текущего среднего по 3 и 5 (для устранения дыхательной аритмии), затем используют полученные результаты для математической обработки, в основу которой положено использование комплексной характеристики перенастройки уровня функционирования сердечно-сосудистой системы по ритму сердца N_фс(N_m(MT_rr), N_v(VT_rr)), позволяющей расчет любой точки континуума функциональных состояний режимов труда и отдыха оператора в виде

N_фс(N_m(MT_rr), N_v(VT_rr))=N_m(MT_rr)+jN_v(VT_rr)=N_A(N_m,N_v)·exp jf,

которая включает следующие компоненты:a) системообразующие характеристики, включающие уровень активации N_A(N_m,N_v), отражающий

текущий потенциал уровня функционирования сердечно-сосудистой системы, как ее реакцию на воздействие внешних или внутренних раздражителей, по установлению соответствующей частоты сердечных сокращений и уровня стабилизации сердечного ритма:

где N_m (MT_rr) - уровень настройки, отражающий частоту сердечных сокращений в относительных единицах в диапазоне от 0 до 1:

где MT_rr - среднее исходного не фильтрованного процесса кардиоинтервалов;

A_m и B_m - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

N_v(VT_rr)- уровень регуляции, отражающий стабилизацию сердечного ритма:

где A_v и B_v - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

где - мера скорости создания энтропии

преобразованного (фильтрованного) процесса, отражающая уровень организации исследуемого процесса;

- дисперсия преобразования процесса;

f_c -ширина существенного спектра частот преобразованного процесса, отражающая меру гладкости исследуемого процесса:

где - максимальное значение нормированной спектральной плотности;

- погрешность измерения;

- фазовый угол отражающий соотношение между уровнями регуляции и настройки

б) производные характеристики функционального состояния:

- уровень напряженности - U как мера расхождения между уровнями активации соответствующими текущему состоянию и состоянию функционального покоя;

где

N_A(N_m,N_v)_тек - уровень активации, соответствующий текущему функциональному состоянию;

N_A(N_m,N_v)_ФП - уровень активации, соответствующий функциональному покою, который, как правило, определяется в стационарных условиях, позволяющих исключить влияние нарушения режима, состояния здоровья и посторонних раздражителей;

А_U и B_U - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

- показатель потенциальных ресурсов работоспособности NF, отражающий запас функциональных резервов организма:

NF=KU·KF,

где KU - запас функциональных ресурсов по напряженности:

KU=1-U.

KF - запас функциональных ресурсов по фазе, отражающий тип активации (адекватной мобилизации или динамического раз баланса):

- запас функциональных ресурсов по фазе,

где

A_ϕ и B_ϕ -нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

- показатель загрузки организма на достижение целевой функции назначения S:

S=1-NF.

В качестве нормы для отсчета текущего функционального состояния принимают индивидуальные характеристики оператора, отражающие его состояние функционального покоя. Особенностью формирования системообразующих и производных характеристик модели оценивания уровня функционирования организма является то, что все их показатели нормированы в диапазоне от 0 до 1,0, как и весь диапазон (континуум) функциональных состояний организма, с учетом режимов труда и отдыха операторов (см. чертеж, на котором проиллюстрирован способ формирования и вид шкал индикации контроля функционального состояния и потенциальных ресурсов работоспособности оператора в режиме реального времени). Построение системы контроля функционального состояния на основе нормирования показателей уровня функционирования сердечно-сосудистой системы с учетом режимов труда и отдыха, как и всего диапазона (континуума) функциональных состояний организма, позволило сформировать шкалу измерения функциональных состояний организма по уровню иерархии выше, чем в известных способах оценки функциональных состояний - шкалу отношений (функциональную шкалу), обладающую более высоким рангом иерархии и повышенными функциональными возможностями как по точности измерения, так и использованию выполнения необходимых математических преобразований для формирования производных характеристик функционального состояния.

Использование последовательной фильтрации исходного массива кардиоинтервалов цифровым фильтром 1 разности обеспечивает устранение влияния нестационарности процесса кардиоинтервалов в виде переходных процессов, вызванных перенастройкой уровня активации в ходе контроля функциональных возможностей организма, а фильтрами текущего среднего по 3 и 5 обеспечивает устранение влияния нестационарности процесса кардиоинтервалов в виде проявления дыхательной аритмии, что вместе взятое позволяет извлекать содержащую в процессе кардиоинтервалов информацию о функциональном состоянии организма в интересах оценки потенциальных ресурсов работоспособности оператора посредством использования математического аппарата теории стационарных процессов с наименьшими методическими погрешностями.

Способ оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора в процессе его деятельности осуществляется следующим образом. Выполняют съем электрокардиограммы, выделение из нее кардиоинтервалов (интервалов RR), с отбраковкой логическим фильтром экстрасистол и артефактов. В интересах выполнения оперативного контроля ограничиваются набором массива из 20 -25 кардиоинтервалов с применением после их обработки скользящей регистрации. Сущность скользящей регистрации заключается в обеспечении сдвига содержимого ячеек оперативной памяти ЭВМ после обработки исходного массива на одну ячейку влево для освобождения места для ввода очередного кардиоинтервала, ввода на освободившее место очередного выделенного из ЭКГ кардиоинтервала и обработки вновь сформированного массива. Следует отметить, что указанный алгоритм обработки является корректным при обработке стационарных процессов кардиоинтервалов. В противном случае рассчитанные значения параметров предыдущего цикла массива могут существенно отличаться от расчетных параметров последующего цикла не за счет изменения характеристик функционального состояния, а за счет методических погрешностей вычисления параметров, в общем случае, нестационарных процессов кардиоинтервалов. Для устранения указанного недостатка в процессе каждого цикла обработки используют цифровую фильтрацию для преобразования исходного нестационарного процесса в квазистационарный (приблизительно стационарный) с использованием фильтров 1 разности (для устранения переходных процессов) и текущего среднего по 3 и 5 (для устранения дыхательной аритмии), что позволяет использование в процессе обработки массива кардиоинтервалов математического аппарата теории стационарных процессов.

Порядок обработки набранного массива кардиоинтервалов в каждом цикле заключается в следующем. В процессе каждого цикла обработки сформированных массивов вычисляют параметры процесса кардиоинтервалов: математическое ожидание, дисперсию, среднеквадратическое отклонение, ширину существенного спектра частот и обобщенную информационную характеристику процесса кардиоинтервалов - меру скорости создания разнообразия процесса кардиоинтервалов. На основе указанных параметров формируют комплексную характеристику перенастройки уровня функционирования сердечно-сосудистой системы по ритму сердца N_фс(N_m(MT_rr), N_v(VT_rr)), позволяющую расчет любой точки континуума функциональных состояний режимов труда и отдыха в виде

N_фс(N_m(MT_rr), N_v(VT_rr))=N_m(MT_rr)+jN_v(VT_rr)=N_A(N_m,N_v)·exp jf,

которая включает следующие компоненты:

а) системообразующие характеристики:

- уровень активации N_A(N_m,N_v), по аналогии с потенциалом электрического поля отражает текущий потенциал уровня функционирования сердечно-сосудистой системы как ее реакцию на воздействие внешних или внутренних раздражителей по установлению соответствующей частоты сердечных сокращений и уровня стабилизации сердечного ритма:

где N_m(MT_rr) - уровень настройки как составная компонента уровня активации, отражающий частоту сердечных сокращений в относительных единицах в диапазоне от 0 до 1

где MT_rr - среднее исходного (не фильтрованного) процесса кардиоинтервалов;

A_m и B_m - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1.

N_v(T_rr) - уровень регуляции как составная компонента уровня активации, отражающий уровень стабилизации сердечного ритма

где - мера скорости создания энтропии преобразованного (фильтрованного) процесса, отражающая уровень организации исследуемого процесса.

В общем случае, чем больше V_x, тем ниже уровень организации сердечного ритма. Для состояния функционального покоя уровень организации сердечного ритма ниже, чем для случая повышенного уровня активации и выше, чем для случая монотонии и сна;

- дисперсия преобразованного процесса,

f_c - ширина существенного спектра частот преобразованного процесса, отражающая меру «гладкость» регулируемого процесса;

где - максимальное значение нормированной спектральной плотности;

- погрешность измерения;

- фазовый угол , отражающий соотношение между уровнями регуляции и настройки:

б) производные характеристики функционального состояния:

- уровень напряженности - U, характеризующий меру расхождения между уровнями активации (разности потенциалов уровня функционирования сердечно-сосудистой системы), соответствующих текущему состоянию и состоянию функционального покоя;

где

N_A(N_m,N_v)_тек - уровень активации, соответствующий текущему функциональному состоянию;

N_A(N_m,N_v)_ФП - уровень активации, соответствующий функциональному покою, который определяется заранее по соответствующей методике в интересах формирования индивидуального психофизиологического паспорта.

А_U и B_U - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1.

- показателя потенциальных ресурсов работоспособности NF, отражающего запас неиспользованных функциональных резервов:

где KU - запас функциональных ресурсов по напряженности:

KU=1-U;

KF - запас функциональных ресурсов по фазе, отражающий возможности организма по перенастройке уровня функционирования по типу адекватной мобилизации или динамического разбаланса

- запас функциональных ресурсов по фазе,

где

- показателя загрузки организма на достижение целевой функции назначения S

Представление системообразующих и производных показателей характеристик функционального состояния в нормированном виде (в диапазоне от 0 до 1,0), как и всего диапазона (континуума) функциональных состояний организма, с учетом режимов труда и отдыха операторов (см. чертеж), позволило сформировать шкалу по уровню иерархии выше, чем в известных способах оценки функциональных состояний, - шкалу отношений (функциональную шкалу). Функциональная шкала обладает более высоким рангом иерархии и повышенными функциональными возможностями как по точности измерения, так и использованию проведения с ее показателями необходимых математических преобразований, как в рассматриваемом случае для формирования из системообразующих производные характеристики функционального состояния.

Предлагаемый способ оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора в процессе его деятельности содержит два режима работы:

- режим «Паспорт» предназначен для определения индивидуальных характеристик оператора, соответствующих его состоянию функционального покоя, не связанных с выполнением профессиональной деятельности. Как правило, его используют в стационарных условиях, исключающих нарушение режима, состояния здоровья и воздействий внешних и внутренних раздражителей.

- режим «Контроль» предназначен для оперативного контроля характеристик функционального состояния оператора в виде напряженности и потенциальных ресурсов работоспособности в процессе профессиональной деятельности и апостериорно, после завершения контроля деятельности - цены затрат на достижение целевой функции назначения.

Для удобства практического использования предлагаемого способа оперативного контроля функционального состояния оператора формируется единая групповая шкала функциональных состояний режимов труда и отдыха оператора в диапазоне от 0 до 1. Она отражает в относительных единицах общую картину континуума возможных функциональных состояний для системообразующих характеристик текущего уровня функционирования сердечно-сосудистой системы по ритму сердца (уровней настройки, регуляции и активации) чертеж, а. В качестве реперных точек групповой шкалы измерения функциональных состояний оператора выбраны:

- функциональный покой 0,3;

- номинальный уровень активации 0,4;

- высокий уровень активации 0,65;

- предельно высокий уровень активации 0,9;

- пониженный уровень активации 0,2;

- предельно низкий уровень активации 0,1.

На чертеже представлен способ формирования и индикация шкал контроля функционального состояния и потенциальных ресурсов работоспособности оператора для различных режимов труда и отдыха. В соответствии с текущими показаниями на шкалах индикаторов отражено текущее функциональное состояние оператора, которое характеризуется: не высокой степенью загруженности, номинальной напряженностью и высокими потенциальными ресурсами работоспособности.

Изобретение относится к области оценки функционального состояния оператора по ритму сердца и может быть использовано в амбулаторной практике, в условиях реанимации, в спортивной, авиационной и космической медицине, в быту. В основу изобретения положено решение задачи оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности (функциональных возможностей) организма по ритму сердца на основе непрерывного мониторинга электрокардиограммы (ЭКГ) без ограничений по времени. Способ обеспечивается выполнением трех взаимно дополняющих друг друга операций: а) обеспечение оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора на основе обработки ограниченного по объему процесса кардиоинтервалов (20-25 интервалов RR) с использованием цифровой фильтрации для исключения методических погрешностей, связанных с нестационарностью процессов кардиоинтервалов и последующей, после выполнения цикла обработки, скользящей регистрации; б) вычисления характеристик потенциальных ресурсов работоспособности в любой точке континуума функциональных состояний с учетом режимов труда и отдыха оператора посредством использования формализованного аналитического описания характеристик уровня функционирования организма по ритму сердца и ее производных в виде уровней напряженности, потенциальных ресурсов работоспособности и психофизиологических затрат на достижение целевой функции трудовой деятельности оператора; в) использования в качестве «нормы» индивидуальных характеристик функционального состояния по шкале отношений (функциональной шкале измерения), соответствующих функциональному покою, которые определяются, как правило, в стационарных условиях, исключающих нарушение режима и состояние здоровья, без воздействия на организм возмущающих воздействий. Способ обладает расширенными возможностями применения. 1 ил.

1. Способ оперативного контроля потенциальных ресурсов работоспособности оператора в процессе его деятельности, включающий измерение электроактивности сердца с выделением последовательной выборки RR-интервалов ритма электроактивности сердца с отбраковкой экстрасистол и артефактов при наборе объема массива кардиоинтервалов и математическую обработку набранного массива, отличающийся тем, что осуществляют набор ограниченного по объему массива кардиоинтервалов в количестве 20-25 RR-интервалов и осуществляют их регистрацию, для чего после математической обработки массива путем сдвига содержимого ячеек оперативной памяти ЭВМ осуществляют ввод очередного выделенного кардиоинтервала, и повторяют математическую обработку вновь образованного массива, затем используют полученные результаты для формирования комплексной характеристики перенастройки уровня функционирования сердечно-сосудистой системы по ритму сердца N_фс(N_m(МТ_rr), N_v(VT_rr)), которую используют для расчета любой точки континуума функциональных состояний режимов труда и отдыха оператора в виде:

N_фс(N_m(MT_rr), N_v(VT_rr))=N_m(MT_rr)+jN_v(VT_rr)=N_A(N_m, N_v)*expjf, включающую как системные характеристики функционального состояния:

N_А (N_m, N_v) - уровень активации, отражающий текущий потенциал уровня функционирования сердечно-сосудистой системы, как ее реакцию на воздействие внешних или внутренних раздражителей, по установлению соответствующей частоты сердечных сокращений и уровня стабилизации сердечного ритма:

где N_m(MT_rr) - уровень настройки, отражающий частоту сердечных сокращений в относительных единицах в диапазоне от 0 до 1;

где MT_rr - среднее исходного не фильтрованного процесса кардиоинтервалов;

A_m и B_m - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

N_v(VT_rr) - уровень регуляции, отражающий стабилизацию сердечного ритма:

где A_v и B_v - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

где - мера скорости создания энтропии преобразованного (фильтрованного) процесса, отражающая уровень организации исследуемого процесса, где

σ²(х) - дисперсия преобразованного процесса,

f_c - ширина существенного спектра частот преобразованного процесса, отражающая меру гладкости исследуемого процесса:

где S_max(ω) - максимальное значение нормированной спектральной плотности;

Δδ² - погрешность измерения;

фазовый угол ϕ_тек, отражающий соотношение между уровнями регуляции и настройки:

так и производные характеристики функционального состояния:

U - уровень напряженности, как мера расхождения между уровнями активации, соответствующих текущему состоянию и состоянию функционального покоя, при этом

где

N_А(N_m, N_v)_тек - уровень активации, соответствующий текущему функциональному состоянию;

N_А(N_m, N_v)_ФП - уровень активации, соответствующий состоянию функционального покоя, A_U и B_U - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

NF - показатель потенциальных ресурсов работоспособности, отражающий запас функциональных резервов организма:

NF=KU·KF,

где KU - запас функциональных ресурсов по напряженности:

KU=1-U

KF - запас функциональных ресурсов по фазе, отражающий тип активации (адекватной мобилизации или динамического разбаланса):

где

A_ϕ и B_ϕ - нормирующие коэффициенты для приведения исследуемого показателя к шкале от 0 до 1;

показатель загрузки организма на достижение целевой функции назначения S:

S=1-NF,

при этом в качестве нормы для отсчета текущего функционального состояния принимают индивидуальные характеристики оператора, отражающие его состояние функционального покоя.