СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ОПАСНОГО ГИПОКСИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Российский патент 2015 года по МПК A61B5/476 

Описание патента на изобретение RU2559414C1

Изобретение относится к медицине, в частности к авиационной медицине, и может быть использовано для автоматизированного распознавания опасного гипоксического состояния при выполнении профессиональной деятельности.

Под опасным гипоксическим состоянием понимают такое состояние человека, выполняющего профессиональную деятельность, при котором его надежность, вследствие воздействия гипоксии, снижается до потенциально опасной. Поэтому своевременное распознавание опасного гипоксического состояния имеет существенное значение для представителей профессий, деятельность которых сопряжена с риском гипоксического воздействия (летчики, космонавты, авиационные спасатели, альпинисты и др.). Практика показывает перспективность применения для распознавания опасного гипоксического состояния реакции на гипоксию головного мозга в виде изменений его электрической активности, регистрируемой с помощью электроэнцефалографии.

Из уровня техники известен способ исследования реакции головного мозга человека на гипоксию (патент на изобретение RU №2440024, опубл. 20.01.2012), заключающийся в том, что предварительно измеряют амплитуду волн α-диапазона или β-диапазона электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при спокойном дыхании и при задержке дыхания на вдохе, а реакцию головного мозга на гипоксию исследуют по формуле:

где РГ - реакция на гипоксию, %; ЭЭГ1 - амплитуда волн при спокойном дыхании, мкВ; ЭЭГ2 - амплитуда волн при задержке дыхания, мкВ; 100 - коэффициент для пересчета данных, %. Недостатком этого технического решения является то, что необходимость задержки дыхания на вдохе делает этот способ непригодным для распознавания опасного гипоксического состояния при выполнении профессиональной деятельности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение оперативного распознавания опасного гипоксического состояния человека при выполнении им профессиональной деятельности, не создавая помех ее выполнению.

Решение технической задачи достигается тем, что у человека в процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму, определяя суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ1), затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является оперативное распознавание опасного гипоксического состояния человека при выполнении им профессиональной деятельности.

Реализация заявленного способа распознавания опасного гипоксического состояния заключается в следующем.

1) В головной убор человека, надеваемый при выполнении профессиональной деятельности (например, в защитный шлем), монтируют электроды для регистрации электроэнцефалограммы в соответствии со стандартной системой размещения электродов на поверхности головы «10-20%», рекомендованной Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии. Электроды соединяют с аналого-цифровым преобразователем, осуществляющим запись ЭЭГ в файл с частотой дискретизации 250 Гц. Запись потенциалов с каждого электрода осуществляют относительно нулевого потенциала референта, за который принимают мочку уха или сосцевидный отросток височной кости, расположенный позади уха и содержащий заполненные воздухом костные полости.

2) В процессе профессиональной деятельности в файле с ЭЭГ с помощью «скользящего окна», длительность которого, как правило, составляет 2 минуты, последовательно выделяют участки ЭЭГ, которые подвергают математической обработке.

3) В результате математической обработки каждого участка ЭЭГ определяют суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ1). Затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние.

4) Описанную обработку участков зарегистрированной ЭЭГ реализуют на протяжении выполнения профессиональной деятельности, чем обеспечивают распознавание опасного гипоксического состояния на всем ее протяжении.

Примеры реализации способа.

Пример 1. В результате обработки ЭЭГ, зарегистрированной у летчика электродами, встроенными в защитный шлем, получены значения мощностей ее спектра: TS=70,027 мс2; Тθ=4,366 мс2; Тα=12,651 мс2; Тβ1=53,010 мс2.

Величина критериального показателя, соответствующего этим значениям

Выполнено условие К<0, следовательно, опасного гипоксического состояния нет.

Пример 2. В результате обработки ЭЭГ, зарегистрированной у горного стрелка электродами, встроенными в каску, получены значения мощностей ее спектра: TS=76,824 мс2; Тθ=17,486 мс2; Тα=22,428 мс2; Тβ1=36,910 мс2.

Величина критериального показателя, соответствующего этим значениям

Выполнено условие К>0, следовательно, у горного стрелка развивается опасное гипоксическое состояние, требуется принятие экстренных мер для его купирования.

Верификация способа осуществлена при проведении экспериментального полунатурного моделирования воздействия на человека гипоксической газовой среды. В экспериментах с участием 12 практически здоровых испытателей, выполняющих операцию двухкоординатного слежения за маневрирующей целью, выполнено 52 исследования - при различном содержании кислорода во вдыхаемом воздухе с различными временами пребывания в таких условиях регистрировали ЭЭГ (рассчитывали величину критериального показателя К) и, выполняя церебральную оксиметрию, неинвазивно определяли регионарную оксигенацию головного мозга.

Церебральная оксиметрия основана на регистрации инфракрасного излучения ближней области (длина волны 730 и 810 нм) двумя фотодиодами, за счет чего обеспечивается регистрация сигнала от мозга, не смешанного с сигналами от экстрацеребральных тканей. Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин поглощают инфракрасное излучение с разной длиной волны. Поскольку в корковых отделах головного мозга 70-80% крови является венозной, то показания церебрального оксиметра отражают, в основном, насыщение кислородом гемоглобина венозной крови мозга.

Церебральная оксиметрия осуществлялась аппаратом INVOS 3100 фирмы SOMANETICS США. Датчик церебрального оксиметра располагали на коже лобной области на границе волосистой части головы в лобно-височной области с ипси- и контрлатеральной сторон. После подключения датчика к прибору на экран в постоянном режиме выводится показатель насыщения головного мозга кислородом (rSO2).

Критерием опасного гипоксического состояния считали факт снижения величины rSO2 ниже 50%.

Во всех выполненных 52 исследованиях в случаях снижения величины rSO2 ниже 50% (29 случаев) выполнялось условие К>0 - то есть фиксировался факт развития опасного гипоксического состояния. Это же условие (К>0) выполнялось в 4 случаях 50%<rSO2<57%, то есть разработанный способ обеспечивает гипердиагностику, что отвечает требованиям практики. При rSO2>59% (остальные 19 исследований) выполнялось условие К<0 (отсутствие опасного гипоксического состояния).

Полученные результаты свидетельствуют о пригодности разработанного способа для диагностики опасного гипоксического состояния у человека в процессе профессиональной деятельности.

Похожие патенты RU2559414C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ КЛАСТЕРНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ 2014
  • Кукушкин Юрий Александрович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Чистов Станислав Дмитриевич
RU2556503C1
КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА И ОПТИМИЗАЦИИ СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 2014
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Кукушкин Юрий Александрович
  • Фёдоров Максим Викторович
RU2572155C2
ПРОТИВОШУМНЫЕ НАУШНИКИ ДЛЯ ПЕРСОНАЛА ФЛОТА 2014
  • Ворона Александр Александрович
  • Шишов Анатолий Анатольевич
  • Жданько Игорь Михайлович
  • Солдатов Сергей Константинович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Драган Сергей Павлович
  • Зинкин Валерий Николаевич
  • Кукушкин Юрий Александрович
  • Дворников Михаил Вячеславович
  • Писарев Андрей Анатольевич
  • Рыженков Сергей Павлович
RU2547340C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ "УТОМЛЕНИЕ" 2021
  • Ушаков Игорь Борисович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Кукушкин Юрий Александрович
RU2777217C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ "НЕРВНО-ЭМОЦИОНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ" 2021
  • Ушаков Игорь Борисович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Кукушкин Юрий Александрович
RU2777221C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ "ОПЕРАТИВНЫЙ ПОКОЙ" 2021
  • Ушаков Игорь Борисович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Кукушкин Юрий Александрович
RU2782495C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ "ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ" 2021
  • Ушаков Игорь Борисович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Кукушкин Юрий Александрович
RU2776392C1
ПРОТИВОШУМНЫЕ НАУШНИКИ С ИНДИКАТОРОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ 2014
  • Солдатов Сергей Константинович
  • Богомолов Алексей Валерьевич
  • Драган Сергей Павлович
  • Кукушкин Юрий Александрович
  • Зинкин Валерий Николаевич
RU2547341C1
СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ЭПИЛЕПТИФОРМНОЙ АКТИВНОСТИ 2011
  • Котов Дмитрий Валерьевич
  • Казенных Татьяна Валентиновна
  • Рудченко Сергей Александрович
RU2462987C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕАКЦИИ НА ГИПЕРВЕНТИЛЯЦИОННУЮ НАГРУЗКУ У ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ ЛИЦ НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЫ, ХАРАКТЕРИСТИК ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И АКТИВНОСТИ СЕГМЕНТАРНОГО МОТОНЕЙРОННОГО АППАРАТА 2016
  • Зорин Роман Александрович
  • Жаднов Владимир Алексеевич
  • Лапкин Михаил Михайлович
RU2618161C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ОПАСНОГО ГИПОКСИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Изобретение относится к медицине, в частности к авиационной медицине. В процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Определяют суммарную мощность спектра ЭЭГ в диапазоне от 4 до 25 Гц и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц, от 8 до 13 Гц, от 13 до 25 Гц. По полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя К и при выполнении условия К больше 0 фиксируют опасное гипоксическое состояние. Способ позволяет оперативно во время выполнения профессиональной деятельности выявить опасное гипоксическое состояние, что достигается за счет регистрации ЭЭГ и расчета показателя К по данным выявления суммарной мощности электрической активности в указанных диапазонах. 2 пр.

Формула изобретения RU 2 559 414 C1

Способ распознавания опасного гипоксического состояния, характеризующийся тем, что у человека в процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму, определяя суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ1), затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2559414C1

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАКЦИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА НА ГИПОКСИЮ 2010
  • Иржак Лев Исакович
  • Матушкина Валентина Александровна
  • Атуева Гульпият Мухтаралиевна
  • Стахиева Анна Николаевна
RU2440024C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ 2002
  • Мурик С.Э.
  • Шапкин А.Г.
RU2245673C2
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОВНЯ АДАПТАЦИИ ГОРНОСПАСАТЕЛЕЙ К ИНДИВИДУАЛЬНЫМ СРЕДСТВАМ ЗАЩИТЫ 2012
  • Шумейко Надежда Ивановна
  • Флейшман Арнольд Наумович
RU2524770C1
US 2013030267 A1, 31.01.2013
БАЛИОЗ Н.В
и др
Индивидуально-типологические особенности ЭЭГ спортсменов при остром гипоксическом воздействии
Физиология человека
Изложница с суживающимся книзу сечением и с вертикально перемещающимся днищем 1924
  • Волынский С.В.
SU2012A1
Пишущая машина для тюркско-арабского шрифта 1922
  • Мадьярова А.
  • Туганов Т.
SU24A1
BURYKH E.A
Interaction between changes in local and temporospatial spectral EEG

RU 2 559 414 C1

Авторы

Кукушкин Юрий Александрович

Богомолов Алексей Валерьевич

Дворников Михаил Вячеславович

Даты

2015-08-10Публикация

2014-08-27Подача