СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИГОДНОСТИ ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ РАБОТЫ В СЛОЖНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ Российский патент 2012 года по МПК A61B5/16 A61B5/02 A61B5/21 

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике состояния человека, и может быть использовано при проведении медицинских обследований с целью выявления лиц, пригодных по состоянию здоровья для выполнения работ, связанных с повышенной опасностью, в частности, для управления транспортными средствами.

Известен способ контроля за функциональным состоянием человека (авторское свидетельство СССР №1692548 А1, А61В 5/02, опубл. 23.11.91. Бюл. №43) путем измерения его физиологических параметров, а именно одновременной регистрации электрокардиограммы, частоты дыхания, артериального давления, реовазограммы, электромиограммы и температуры тела, после чего определяют основные амплитудно-временные параметры электрограмм, их соотношение, отклонение от нормированных значений и по величине наибольшего отклонения от нормированных значений параметров устанавливают функцию, лимитирующую функциональное состояние организма - функцию сердца, кардиореспираторной или сосудистой системы, причем контроль за функциональным состоянием человека проводят при нарушении сердечной деятельности по соотношению общей систолы и длительности кардиоцикла, при нарушении кардиореспираторной системы - по соотношению длительности пневмоцикла и кардиоцикла, при нарушении вазомоторной системы - по величине соотношения анакроты, времени распространения пульсовой волны и длительности кардиоцикла.

Недостатком описанного выше способа является сложность реализации и низкая точность определения степени пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях из-за отсутствия оценки адаптивных ресурсов организма.

Известен способ определения профессиональной пригодности шоферов (авторское свидетельство СССР №1297804, А61В 5/16), который осуществляется путем регистрации электрокардиограммы до и во время психологических тестов, направленных на переключение внимания с оценкой сдвигов частоты пульса и сопоставлением их с эталонными показателями, причем испытуемому дополнительно предъявляют в строгой последовательности психологические тесты, направленные на выявление силы нервной системы, монотонной устойчивости, помехоустойчивости нервной системы, способности к обучению, вероятностному прогнозированию и переключению внимания, соотношения процессов торможения и возбуждения в нервной системе. Полученные данные последовательно сопоставляют с эталонной таблицей и определяют пригодность испытуемого к профессии шофера.

Недостатком данного способа является низкая достоверность определения степени пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях из-за отсутствия оценки адаптивных ресурсов организма.

Известен способ оценки функционального состояния регуляторных систем организма человека (патент РФ №2103911, опубл. 10.02.1998), 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.

В авторском свидетельстве СССР №1782532, А61В 5/02, описан способ определения функционального состояния организма путем регистрации сердечного ритма с последующим определением моды Мо, амплитуды моды АМо и вариационного размаха Δх и сравнением с зоной оптимального регулирования ЗОР. При величине Мо, АМо и Δх выше ЗОР судят о напряжении адаптационных реакций, при их величине ниже ЗОР - об истощении реакции.

Известен способ определения пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях (патент РФ №2238027, опубл. 20.10.2004), состоящий в том, что измеряют значения физиологических параметров {D_i} человека, для каждого измеряемого физиологического параметра D_i определяют границы индивидуальной физиологической нормы в виде максимального (МАХр) и минимального (MINp) допустимых значений этого параметра на основании статистической обработки результатов измерения данного физиологического параметра у человека за фиксированный промежуток времени, измеренные значения физиологических параметров {D_i} сравнивают с индивидуальной физиологической нормой, причем пригодность человека для работы в сложных техногенных условиях определяют в случае, если для каждого измеренного физиологического параметра D_i выполняется условие MINp<D_i<MAXp. В качестве физиологических параметров в данном способе могут быть выбраны: частота сердечных сокращений (ЧСС), систолическое артериальное давление (СД), диастолическое артериальное давление (ДД), среднее гемодинамическое давление (СГД), пульсовое артериальное давление (ПАД), индекс напряженности регуляторных систем организма (индекс Баевского), показатель SDR, рассчитываемый по формуле

где Мо - наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов;

АМо - отношение числа значений кардиоинтервалов, длительность которых равна Мо, к общему числу зарегистированных кардиоинтервалов;

DX - разность между максимальным и минимальным значениями длительности кардиоинтервалов;

и другие.

Наиболее близким по совокупности признаков и выбранным за прототип является способ определения пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях (патент РФ №2339308, опубл. 27.11.2008), состоящий в том, что измеряют значения физиологических параметров {D_i} человека, для каждого измеряемого физиологического параметра D_i определяют границы индивидуальной физиологической нормы в виде максимального (МАХр) и минимального (MINp) допустимых значений этого параметра на основании статистической обработки результатов измерения данного физиологического параметра у человека, определяют границы групповой нормы адаптивной физиологической реакции в виде максимального (MAXg) и минимального (MINg) допустимых значений этого параметра на основании статистической обработки результатов измерения данного физиологического параметра у группы людей, работающих в сложных техногенных условиях, а пригодность человека для работы в сложных техногенных условиях определяют в случае, если для каждого измеренного физиологического параметра D_i выполняется условие MIN<D_i<MAX, где значение MIN равно максимальному из значений величин MINp и MINg, а значение МАХ равно минимальному из значений величин МАХр и MAXg.

В результате практического применения прототипа выявлена возможность существенного повышения эффективности диагностики при определении степени пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях. Таким образом, основным недостатком прототипа по сравнению с заявляемым изобретением является низкая эффективность диагностики.

Заявляемый способ направлен на повышение эффективности диагностики при определении степени пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет одновременного повышения чувствительности и специфичности диагностики.

Проблема определения степени пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях имеет огромное значение в современной жизни общества. Решение этой проблемы является чрезвычайно важным для обеспечения безопасности людей. В условиях постоянного увеличения техногенной нагрузки на человека его физическое и психическое состояние оказывают существенное влияние на протекание технологических процессов. Ряд этих процессов является потенциально опасным и может привести к возникновению катастроф с необратимыми экологическими последствиями для жизни людей.

Достоверное определение физиологического и психического состояния человека в свою очередь также является сложной технической, медицинской и психологической проблемой. Сам человек является чрезвычайно сложной биологической системой, функционирование которой продолжает оставаться недостаточно изученным. Современная наука о человеке позволяет диагностировать лишь частные проявления нездоровья, которые проявляются в отклонениях отдельных физиологических параметров от среднестатистической нормы. При этом само понятие нормы носит весьма специфический глубоко индивидуальный характер. Кроме того, норма определяется не только в отношении самого человека, но и характера его трудовой деятельности.

При определении степени пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях, когда его ошибочные действия могут привести к тяжелым последствиям для самого работника, окружающих его людей, окружающей среды и т.п., многократно возрастают требования к достоверности информации, на основе которой необходимо принимать решение допускать человека к выполнению сложных и/или рискованных работ или нет. При этом решающую роль играют не только параметры его здоровья (физиологические параметры), измеренные непосредственно перед началом выполнения работ, но также возможность их изменения непосредственно во время выполнения работы. Как известно, физиологические параметры индивидуумов не являются одинаковыми и постоянными во времени. Для каждого человека существуют диапазоны изменения таких параметров, как частота сердечных сокращений, артериальное давление, в пределах которых его физиологическое состояние может быть охарактеризовано как нормальное. При этом задача определения границ индивидуальной физиологической нормы для испытуемого субъекта приобретает ключевое значение. Другими словами, чем точнее определены диапазоны изменения физиологических параметров, в пределах которых физиологическое состояние человека характеризуется как нормальное, а сам человек может быть признан пригодным для выполнения работ, тем меньше степень риска, связанного с возможностью допуска к работам человека, физиологическое состояние которого не адекватно предъявляемым для данной работы требованиям.

Для любого из известных способов определения функционального состояния человека важно в результате определить, имеются ли отклонения указанного состояния от нормы и какова величина этого отклонения. Способ определения степени пригодности человека для работы решает несколько иную задачу. С его помощью необходимо не только выявить людей, не способных по состоянию своего здоровья в данное время выполнять определенные трудовые функции, но и обеспечить допуск к работе тех из них, которые в данное время здоровы и будут оставаться здоровыми в ближайшем будущем. Эта специфическая задача характеризуется двумя важными критериями: чувствительностью и специфичностью. Под чувствительностью в данном случае понимается надежность выявления нездоровых людей из числа действительно больных, а под специфичностью - надежность выявления здоровых людей из числа действительно здоровых. Чувствительность и специфичность совместно определяют эффективность диагностики, которая может быть рассчитана, например, как их средняя величина. В идеальном случае чувствительность и специфичность должны быть равны единицам, однако, ввиду отсутствия на сегодняшний день достоверных знаний о связях между доступными определению физиологическими параметрами человека и его здоровьем в целом, эффективность диагностики самых надежных из известных авторам диагностических методов не превышает значения 0.65.

Решение задачи повышения эффективности диагностики за исключением случаев привлечения к ее решению людей, обладающих экстрасенсорными способностями (эти случаи в настоящее время, очевидно, нельзя рассматривать в качестве научно обоснованных), лежит в плоскости накопления статистической информации о связях между наблюдаемыми, регистрируемыми и вычисляемыми физиологическими параметрами человека и состоянием его здоровья, устанавливаемым с помощью традиционных медицинских технологий.

Авторами настоящего изобретения в течение нескольких предшествующих лет проведена работа по сбору информации о физиологических параметрах людей, занятых на железнодорожном транспорте РФ. С помощью разработанной авторами автоматизированной системы предрейсовых медицинских осмотров АСПО наблюдениям были подвергнуты несколько десятков тысяч работников локомотивных бригад всех действующих отделений РЖД, в результате чего была сформирована база данных, включающая несколько миллионов записей их физиологических параметров (систолическое и диастолическое кровяное давление, параметры кардиоинтервалов и др.), а также сведения о выданных им больничных листах.

Содержащиеся в указанной базе данных сведения были подвергнуты авторами регрессионному анализу, в результате которого удалось установить достоверные связи между зарегистрированными и вычисленными на их основе физиологическими параметрами и состоянием здоровья людей.

Сущность изобретения заключается в определении индивидуальных и групповых значений физиологических норм как результата многократного, продолжающегося в течение длительного времени процесса физиологического мониторинга состояния группы людей, работающих в сложных техногенных условиях с последующим сравнением значений физиологических параметров индивидуума с граничными значениями этих норм.

В результате указанного сравнения авторы предлагают формировать дискриминантную функцию , включающую значения F_i, равные 0 или 1, если для некого физиологического параметра D_i выполняется или, соответственно, не выполняется условие MIN<D_i<MAX, где значение MIN равно максимальному из значений величин MINp и MINg, а значение МАХ равно минимальному из значений величин МАХр и MAXg, где МАХр и MINp - максимальное и минимальное допустимые значения индивидуальной физиологической нормы человека, а MAXg и MINg - максимальное и минимальное допустимые значения групповой физиологической нормы, рассчитанные на основании статистической обработки данных за период наблюдений. Коэффициенты С_i характеризуют значимость вклада того или иного физиологического параметра в значение дискриминантной функции G, принимающие значения 0<С_i<0.5. Пригодность человека для работы в сложных техногенных условиях определяют в тех случаях, когда значение величины G не превышает выбранного порогового значения G_пop.В настоящем изобретении авторы предлагают значение коэффициентов С_i определять равным максимальному из двух чисел {0 и (EFF_i-K)}, где EFF_i - диагностическая эффективность по физиологическому параметру D_i, а K- коэффициент, значения которого удовлетворяют условию 0.5<K<0.65, причем значение диагностической эффективности EFF_i по физиологическому параметру D_i рассчитывать на основании статистической обработки результатов определения данного физиологического параметра у человека, например, как среднее арифметическое значений диагностической чувствительности и специфичности, причем диагностическую чувствительность определять как отношение количества всех случаев, когда F_i=1, к количеству случаев определения человека непригодным для работы в сложных техногенных условиях, а диагностическую специфичность определять как отношение количества всех случаев, когда F_i=0, к количеству случаев определения человека пригодным для работы в сложных техногенных условиях.

Авторами предложен минимально допустимый набор из 9 физиологических параметров, с соответствующими коэффициентами значимости С_i:

D₁ - среднюю частоту сердечных сокращений ЧСС, при 0<C₁<0.35;

D₂ - систолическое давление СД, при 0<С₂<0.2;

D₃ - диастолическое давление ДД, при 0.05≤С₃<0.25;

D₄ - пульсовое давление (СД-ДД), при 0<С₄<0.15;

D₅ - среднее давление 2*ДД/3+СД/3, при 0.05≤С₅<0.25;

D₆ - редуцированное давление (СД+ДД)/(СД-ДД), при 0<С₆<0.1;

D₇ - индекс Баевского Index1=AMo/(2*Mo*DX), где Мо - наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов; АМо - отношение числа значений кардиоинтервалов, длительность которых равна Мо, к общему числу зарегистированных кардиоинтервалов; DX - разность между максимальным и минимальным значениями длительности кардиоинтервалов, при 0.05≤С₇<0.2;

D₈ - индекс системной динамической регуляции (СД+ДД)*Indех1/ЧСС, при 0<C₈<0.15;

D₉ - интеграл нормированной автокорреляционной функции кардиоинтервалов на минимальном временном промежутке от начала регистрации ритма сердечной деятельности человека до момента, когда значение этой функции равно нулю, при 0<С₉<0.15.

Кроме того, предлагаемая в заявляемом способе статистическая обработка результатов определения физиологического параметра D_i у человека может включать вычисление значений его математического ожидания Мр и дисперсии Dp, а границы индивидуальной физиологической нормы (МАХр) и (MINp) физиологического параметра Di можно определять по формулам

MAXp=Mp+2Dp и MINp=Mp-2Dp.

Кроме того, предлагаемая в заявляемом способе статистическая обработка результатов определения физиологического параметра D_i у группы людей, работающих в сложных техногенных условиях, включает вычисление значений его математического ожидания Mg и дисперсии Dg, а границы групповой физиологической нормы (MAXg) и (MINg) физиологического параметра D_i определяют по формулам

MAXg=Mg+2Dg и MINg=Mg-2Dg

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Прежде всего формируют базу данных физиологических параметров групп людей, занятых работой в сложных техногенных условиях (работники диспетчерских служб аэропортов, центра управления космическими полетами, центров управления работой атомных станций и пр.), предпочтительно используя при этом автоматизированную систему АСПО. Затем вычисляют границы индивидуальных и групповых норм этих параметров, проводят анализ сравнения накопленных в базе данных со сведениями о выданных работникам больничных листах, вычисляют коэффициенты значимости С_i каждого отдельного физиологического параметра D_i для каждого работника и определяют индивидуальное пороговое значение дискриминантной функции Gпop.

После этого каждый раз перед началом работы в сложных техногенных условиях проводят определение физиологических параметров человека, вычисляют текущее значение его дискриминантной функции G и сравнивают его с пороговым значением Gпop.Если в результате сравнения текущее значение дискриминантной функции G не превышает Gпop, человека следует признать годным к работе в сложных техногенных условиях.

Заявляемый способ основан на экспериментальных данных, полученных в результате использования автоматизированной системы предрейсового медицинского осмотра работников локомотивных бригад АСПО на Октябрьской железной дороге с 2000 г., Восточно-Сибирской и Южно-Уральской железных дорогах с 2003 г., Красноярской и Калининградской железных дорогах с 2004 г., Московской, Куйбышевской, Северной, Горьковской, Юго-Восточной, Западно-Сибирской, Северо-Кавказской железных дорогах с 2005 г., Приволжской, Свердловской, Забайкальской железных дорогах с 2006 г., Дальневосточной и Сахалинской железных дорогах с 2007 г.

Экспериментальным путем установлены границы допустимых изменений значений коэффициентов значимости 0<С_i<0.5 и коэффициента 0.5<K<0.65.

В результате заявляемый способ показал эффективность диагностики, равную 0.72, что существенно выше, чем у прототипа.

По мнению авторов, совокупность существенных признаков предлагаемого способа является новой и обеспечивает достижение заявленного технического результата.

Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике. Определяют значения физиологических параметров {D_i, для каждого физиологического параметра D_i. Рассчитывают границы индивидуальной физиологической нормы в виде максимального (МАХр) и минимального (MINp) допустимых значений этого параметра. Для каждого D_i определяют границы групповой физиологической нормы в виде максимального (MAXg) и минимального (MINg) допустимых значений этого параметра у группы людей, работающих в сложных техногенных условиях. Определяют значение F_i равным 0 или 1, если для параметра D_i выполняется или, соответственно, не выполняется условие min<D_i<max, где значение MIN равно максимальному из значений величин MINp и MINg, а значение МАХ равно минимальному из значений величин МАХр и MAXg. Пригодность человека для работы в сложных техногенных условиях определяют в тех случаях, когда значение величины G, рассчитанной по формуле , не превышает порогового значения Gпор, где С_i - коэффициенты, значения которых удовлетворяют условию 0<С_i<0.5, N - количество физиологических параметров. Способ позволяет повысить достоверность определения пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ определения пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях, состоящий в том, что определяют значения физиологических параметров {D_i} человека, для каждого физиологического параметра D_i определяют границы индивидуальной физиологической нормы в виде максимального (МАХр) и минимального (MINp) допустимых значений этого параметра на основании статистической обработки результатов определения данного физиологического параметра у человека, для каждого физиологического параметра D_i определяют границы групповой физиологической нормы в виде максимального (MAXg) и минимального (MINg) допустимых значений этого параметра на основании статистической обработки результатов определения данного физиологического параметра у группы людей, работающих в сложных техногенных условиях, отличающийся тем, что определяют значение F_i равным 0 или 1, если для физиологического параметра D_i выполняется или соответственно не выполняется условие MIN<D_i<MAX, где значение MIN равно максимальному из значений величин MINp и MINg, а значение МАХ равно минимальному из значений величин МАХр и MAXg, а пригодность человека для работы в сложных техногенных условиях определяют в тех случаях, когда значение величины G, рассчитанной по формуле , не превышает порогового значения Gпор, где Gпор - пороговое значение величины, определяющей принятие решения о пригодности человека в сложных техногенных условиях, С_i - коэффициенты значимости, значения которых удовлетворяют условию 0<С_i<0,5, причем значение С_i определяют равным максимальному из двух чисел {0 и (EFF_i-K)}, где EFF_i - диагностическая эффективность по физиологическому параметру D_i, а K - коэффициент, значения которого удовлетворяют условию 0,5<K<0,65, причем значение диагностической эффективности EFF_i по физиологическому параметру D_i рассчитывают на основании статистической обработки результатов определения данного физиологического параметра у человека как среднее арифметическое значений диагностической чувствительности и специфичности, причем диагностическую чувствительность определяют как отношение количества всех случаев, когда F_i=1, к количеству случаев определения человека непригодным для работы в сложных техногенных условиях, а диагностическую специфичность определяют как отношение количества всех случаев, когда F_i=0, к количеству случаев определения человека пригодным для работы в сложных техногенных условиях, а в качестве физиологических параметров {D_i} используют:
D₁ - среднюю частоту сердечных сокращений ЧСС, причем 0<C₁<0,35;
D₂ - систолическое давление СД, причем 0<С₂<0,2;
D₃ - диастолическое давление ДД, причем 0,05≤С₃<0,25;
D₄ - пульсовое давление (СД-ДД), причем 0<С₄<0,15;
D₅ - среднее давление 2·ДД/3+СД/3, причем 0,05≤С₅<0,25;
D₆ - редуцированное давление (СД+ДД)/(СД-ДД), причем 0<С₆<0,1;
D₇ - индекс Баевского Index1=AMo/(2·Mo·DX), где Мо - наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов; АМо - отношение числа значений кардиоинтервалов, длительность которых равна Мо, к общему числу зарегистрированных кардиоинтервалов; DX - разность между максимальным и минимальным значениями длительности кардиоинтервалов, причем 0,05≤С₇<0,2;
D₈ - индекс системной динамической регуляции (СД+ДД)·Index1/ЧСС, причем 0<C₈<0,15;
D₉ - интеграл нормированной автокорреляционной функции кардиоинтервалов на минимальном временном промежутке от начала регистрации ритма сердечной деятельности человека до момента, когда значение этой функции равно нулю, причем 0<С9<0,15.

2. Способ определения пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях по п.1, отличающийся тем, что статистическая обработка результатов определения физиологического параметра D_i у человека включает вычисление значений его математического ожидания Мр и дисперсии Dp, а границы индивидуальной физиологической нормы (МАХр) и (MINp) физиологического параметра D_i определяют по формулам
MAXp=Mp+2Dp и MINp=Mp-2Dp.

3. Способ определения пригодности человека для работы в сложных техногенных условиях по п.1, отличающийся тем, что статистическая обработка результатов определения физиологического параметра D_i у группы людей, работающих в сложных техногенных условиях, включает вычисление значений его математического ожидания Mg и дисперсии Dg, а границы групповой физиологической нормы (MAXg) и (MINg) физиологического параметра D_i определяют по формулам
MAXg-Mg+2Dg и MINg=Mg-2Dg.