Изобретение относится к области медицины, в частности гипербарическая оксигенация (ГБО), водолазная, авиационная, клиническая и спортивная (восстановительная) медицины и может быть использовано для прогноза устойчивости организма к токсическому действию кислорода на человека, в нормобарических или гипербарических условиях газовой и водной среды.
В последние десятилетия активно развиваются области деятельности человека, связанные с пребыванием в условиях повышенного давления газовой или водной среды, а также с дыханием газовыми смесями с повышенным содержанием кислорода.
Среди них строительные и геологоразведочные работы, добыча полезных ископаемых на океаническом шельфе, промысел морепродуктов и обслуживание судов и гидротехнических сооружений водолазами. Широкую популярность приобретают рекреационный и спортивный дайвинг по всему миру.
Отдельно следует упомянуть о водолазной подготовке сотрудников силовых структур. Для одних подводные погружения предоставляют скрытность и автономность, не сравнимые ни с одним другим способом вывода сил, и, следовательно, обязывают уметь защищаться от этого других.
Обогащенные кислородом искусственные дыхательные смеси применяют пилоты самолетов, альпинисты, спортсмены. В условиях повышенного давления газовой среды работают шахтеры, строители тоннелей, метрополитена и других подземных и подводных сооружений.
Широкое применение нашли кислородные смеси и кислород в клинической и спортивной (восстановительной) медицине.
Миллионы жизней, в том числе в период пандемии новой коронавирусной инфекции, были спасены благодаря кислородотерапии. Многие больные хроническими заболеваниями улучшили качество жизни и продлили свои годы. Все большее значение приобретает оксигенобаротерапия. Она применяется как методика выбора при отравлениях гемоглобинтоксичными ядами, анаэробных хирургических инфекциях, расширяется перечень показаний в неврологии и нейрохирургии, онкологии, трансплантологии, оториноларингологии, кардиологии, травматологии педиатрии и восстановительной медицине.
Оксигенобаротерапия или ГБО - это дыхание 100% кислородом под давлением, превышающим 1 Ата, по медицинским показаниям. Данный метод появился как направление водолазной медицины, и в настоящее время широко используется в терапевтических целях для лечения большого количества патологических состояний (Пустовойт В.И. & Никонов Р.В., 2022).
Спортивный дайвинг широко распространен в мире и активно развивается в России. С каждым годом увеличивается количество подводных соревнований с использованием кислорода, который под повышенным давлением водной среды неблагоприятно действует на организм дайверов (Пустовойт В.И. и др., 2019, 2021; Самойлов А.С. и др., 2020).
В 2003 году были получены данные, подтверждающие снижение тонуса вегетативной нервной системы в условиях повышенного парциального давления кислорода. Такие изменения носят персонифицированный характер, связанный с особенностями обследуемых лиц, направленный на защиту организма от токсических внешних факторов (Смолин и др., 2003; Ciarlone G. E. и др., 2019; Yamazaki и др., 2003). Кислород является ядом хроноконцентрационного действия и токсичен для любых клеток организма. При этом в зависимости от преобладающих проявлений отечественные авторы выделяют три клинические формы отравления кислородом: судорожную (поражение центральной нервной системы), легочную и сосудистую (Смолин и др., 2003). Также повышенное парциальное давление кислорода оказывает деструктивное воздействие на другие органы и ткани, степень выраженности которого зависит от многих факторов, обсуждаемых ниже (Jones и др., 2022).
При дыхании чистым кислородом или смесью с его повышенным содержанием увеличивается концентрация этого газа в артериальной крови и возрастает количество окисленного гемоглобина (Пустовойт В.И. & Никонов Р.В., 2022). Эти процессы снижают активность хеморецепторов и дыхательного центра, что подтверждается снижением частоты сердечных сокращений (ЧСС). Связанный в организме оксигемоглобин способствует нарушению эвакуации СО2 из тканей в легкие, накоплению угольной кислоты и смещению кислотно-основного баланса в сторону ацидоза (Jones и др., 2022). Данные изменения в организме приводят к расширению сосудов головного мозга (Chen и др., 2019). Накопление СО2 и водородных ионов стимулирует дыхательный центр и периферические хеморецепторы, повышая минутный объем дыхания и сердечный выброс (СВ) (Mathieu и др., 2017). В результате усиления элиминации СО2 снижается его напряжение в крови и центральной нервной системе, и, как следствие, сосуды головного мозга сужаются и нарушается транспорт кислорода в мозг и другие ткани (Mathieu и др., 2017). Развивается гипероксическая гипоксия (De Wolde и др., 2021).
Выраженность токсического действия кислорода зависит от уровня сатурации кислорода в ткани, определяющегося рядом факторов, основными из которых являются его парциальное давление во вдыхаемой смеси, длительность экспозиции, характеристики центрального и местного кровотока, уровень метаболизма ткани и проницаемость капилляров (Gottfried и др., 2021). Парциальное давление кислорода в альвеолярном газе выше, чем в артериальной крови, так объясняется выраженное повреждающее действие на легкие и легочная форма отравления кислородом. Однако парциальное давление кислорода, равное 300 кПа, достаточно быстро вызывает развитие судорожной формы отравления, что объясняется высокой чувствительностью нейронов головного мозга.
Реакциям основных органов и систем присуща определенная стадийность. При воздействии умеренной или слабой гипероксии для центральной нервной системы характерно сначала преобладание процессов возбуждения, а затем - торможения. На кратковременное воздействие повышенного парциального давления кислорода сердечно-сосудистая система реагирует снижением ЧСС, артериального давления пульсового, ударного объема (УО) и СВ. Удлиняется интервал Р-Q, укорачивается Q-T. Частота дыхания становится меньше, как и объем легочной вентиляции, при длительной гипероксии снижается жизненный объем легких и дыхание учащается. Сужаются также сосуды сетчатки, головного мозга, почек, сердца, кожи (Бобров Ю.М. и др., 2015).
Эти реакции обусловлены повышением тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и носят приспособительный характер, так как направлены главным образом на защиту от чрезмерного поступления кислорода в организм. Данные механизмы в организме обследуемых лиц расцениваются как компенсаторные (до токсическая стадия), но при длительной экспозиции повышенного парциального давления кислорода возникает парадоксальная гипероксическая гипоксия, с последующим развитием адаптационной стрессовой реакции, характеризующейся увеличением ЧСС, УО, пульсового артериального давления, СВ и, как следствие, изменением тонуса периферических сосудов под действием вегетативной нервной системы (Пустовойт В.И. & Никонов Р.В., 2022; Самойлов А.С. и др., 2020, 2022; Шитов А. Ю. и др., 2009; Ciarlone G. E. и др., 2019; Mathieu и др., 2017; Yamazaki и др., 2003).
Ответ центральной нервной системы на влияние повышенного парциального давления О2 принято разделять на две стадии: до- и пред- токсическая. Дотоксическая фаза, или период физиологического воздействия кислорода, характеризуется улучшением самочувствия, когнитивных функций и памяти, возрастает скорость психомоторных реакций, отсутствуют нарушения сложно координированных двигательных актов. Предтоксической стадии присуще нарушение тонкой координации движений, увеличение количества ошибок вследствие снижения внимания. Причиной таких изменений является активация подкорковых образований мозга и функционального разобщения отделов мозга.
Единичные очаги судорожной активности синхронизируются и развивается характерный для токсической стадии эпилептиформный судорожный припадок. Также развиваются нарушения дыхания и сердечного ритма, рвота, непроизвольные мочеиспускание и дефекация, обильное слюноотделение и другие явления, обусловленные гипертонусом симпатического отдела вегетативной нервной системы. При прогрессировании отравляющего действия кислорода судорожные реакции ослабевают, дыхание и сердечная деятельность постепенно угнетаются.
По настоящее время, остается актуальным направлением своевременное определение индивидуальной устойчивости человека к токсическому действию кислорода. Новые технологии предоставляют возможность своевременно определить развитие в организме обследуемого признаки токсического действия кислорода.
Российскими врачами широко используется методика определения индивидуальной устойчивости к токсическому действию кислорода, разработанная в Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (Шитов А. Ю. и др., 2009). Методика аускультативного измерения артериального давления базируется на оценке показателей сердечно-сосудистой системы (систолическое, диастолическое и пульсовое артериальное давление, ЧСС, УО и СВ или минутный объем кровообращения) во время ГБО в барокамере при абсолютном давлении газовой среды 0,25 Мпа (Бобров Ю.М. и др., 2015). Данная методика основана на теории спазма периферических сосудов, в результате активации вегетативной нервной системы, под воздействием повышенного парциального давления кислорода (Ciarlone G. E. и др., 2019; Hirayanagi K. и др., 2003).
Главным недостатком данной методики является низкая специфичность и чувствительность, в результате субъективности врача при измерении пульса и артериального давления. Также незначительное увеличение СВ на 1-2% от начального значения не отражает общей тенденции и зачастую интерпритируется как погрешность при измерении, а также изотермическим эффектом или психоэмоциональным напряжением обследуемого лица, но тем не менее формально служит поводом для прекращения проведения процедуры обследования с последующим формированием неверного заключения (Самойлов А.С. и др., 2020).
По мере увеличения применения обогащенных кислородом искусственных дыхательных смесей все актуальнее становится проблема диагностики, лечения и профилактики отравления кислородом.
Персонифицированная оценка устойчивости организма к токсическому действию кислорода, не подменяет клиническую диагностику, а является лишь дополнительным диагностическим инструментом, позволяющим в короткое время, дистанционно определить переносимость процедуры, выявить формирующийся патологический процесс на самом раннем этапе и инициировать прекращение лечебно-диагностических мероприятий в точке максимальной безопасности для обследуемого лица или пациента.
Предложенный способ определения устойчивости организма обследуемых лиц дает возможность за счет объединения нескольких критериев в единую модель оперативно и при минимальных временных и инструментальных затратах оценить вероятное токсическое действие кислорода на человека.
В основе данной методики заложен метод вариабельности сердечного ритма (ВСР) с обработкой кардиоинтервалов в программе Kubios HRV Standard ver. 3.4.1 («Scientific Research - Kubios HRV», б. д.). Данная программа разработана в соответствии с требованиями стандартов Европейского Кардиологического Общества и Северо-Американского общества стимуляции и электрофизиологии.
Цель изобретения: разработка прогностической модели определения устойчивости организма к токсическому действию кислорода, основанной на минимальном и достаточном числе наиболее простых и стандартных показателей ВСР и не требующей высокой квалификации медицинского персонала и дорогостоящих инструментальных методов исследования.
Способ прогнозирования устойчивости организма обследуемого лица к токсическому действию кислорода, включает проведение анализа ВСР, отличается от него тем, что определяются следующие показатели:
• Среди линейных параметров ВСР: PNS index (ед) индекс активности парасимпатической нервной системы; SNS index (ед) индекс активности симпатической нервной системы; Mean RR (мс) среднюю длину интервала RR; Mean HR - средняя частота сердечных сокращений (уд/мин); Stress index - корень квадратный из индекса напряжения регуляторных систем по Баевскому или стресс-индекс (ед); STD RR (мс) - стандартное отклонение межударных интервалов; STD HR (уд/мин) - стандартное отклонение частоты сердечных сокращений; HR min и HR max (уд/мин) - минимальная и максимальная частота сердечных сокращений; RMSSD (мс) - среднеквадратичное значение различия последовательных интервалов RR; NN50 (ед) - количество последовательных интервалов RR, которые отличаются более чем на 50 мс; pNN50 (%) - процент последовательных интервалов RR, которые отличаются более чем на 50 мс; RR triangular index (ед) - треугольный индекс ВСР, целое от деления плотности интервальной гистограммы RR на свою высоту; TINN (мс) - базовую ширину (ширину основания) гистограммы интервала RR.
• В частотной области определяется: VLF (Гц) - пиковая частота очень низкочастотного диапазона; LF (Гц) - пиковая частота низкочастотного диапазона; HF (Гц) - пиковая частота высокочастотного диапазона; VLF (мс2) - абсолютная мощность очень низкочастотного (0-0,04 Гц) диапазона; LF (мс2) - абсолютная мощность низкочастотного (0,04-0,15 Гц) диапазона; HF (мс2) - абсолютная мощность высокочастотного (0,15-0,4 Гц) диапазона; VLFlog (Гц) -логарифм мощности очень низкочастотного диапазона; LFlog (Гц) - логарифм мощности низкочастотного диапазона; logHF (Гц) - логарифм мощности высокочастотного диапазона; VLF (%) - относительная мощность очень низкочастотного (0-0,04 Гц) диапазона; LF ( %) - относительная мощность низкочастотного (0,04-0,15 Гц) диапазона; HF (%) - относительная мощность высокочастотного (0,15-0,4 Гц) диапазона; LF (н.е.) - относительная мощность низкочастотного (0,04- 0,15 Гц) диапазона в нормальных единицах измерения; HF (н.е.) - относительная мощность высокочастотного (0,15-0,4 Гц) диапазона в нормальных единицах измерения; Total power (мс2) - общая мощность спектра ВСР; LF/HF ratio (ед.) - отношение мощности низкочастотного диапазона к мощности высокочастотного диапазона.
•Из нелинейных показателей определяется SD1 (мс) - стандартное отклонение перпендикулярной линии идентичности на графике Пуанкаре; SD2 (мс) - стандартное отклонение вдоль линии идентичности на графике Пуанкаре; SD2/SD1 ratio (ед) - отношение SD2 к SD1; ApEn (ед) - approximate entropy - приближенная энтропия, которая отражает регулярность и сложность временных рядов межударных интервалов; SampEn (ед) - sample entropy - выборочная энтропия, которая измеряет регулярность и сложность временных рядов межударных интервалов выборки; alpha 1 (ед) - бестрендовый анализ колебаний, описывающий краткосрочные колебания; alpha 2 (ед) - бестрендовый анализ колебаний, описывающий долгосрочные колебания.
Далее рассчитывают линейно-дискриминантную функцию (ЛДФ) по формулам:
ЛДФ1=-372,5+21,75×X1+14,86×X2+37,1×X3+2,32×X4+0,21×X5+(-41,75×X6)+34,25×X7+643,55×X8+0,01×X9+55,32×X10
ЛДФ2=-336,54+17,11×X1+13,84×X2+31,02×X3+2,06×X4+0,23×X5+(-39,42×X6)+36,15×X7+637,34×X8+0,07×X9+63,4×X10
ЛДФ3=-317,97+11,39×X1+12,6×X2+27,87×X3+1,8×X4+0,03×X5+(-18,77×X6)+39,66×X7+849,99×X8+0,2×X9+72,14×X10
Где: Х1 VLF (log); Х2 Stress index; Х3 SD2/SD1 ratio; Х4 NNxx (beats); Х5 Max HR (beats/min); Х6 alpha 2; Х7 LF (log); Х8 VLF (Hz); Х9 - LF/HF ratio; Х10 Approximate entropy (ApEn).
при ЛДФ1> ЛДФ2 и ЛДФ3 наибольшая вероятность, что у обследуемого лица низкой уровень устойчивости организм к токсическому действию кислорода;
при ЛДФ2> ЛДФ1 и ЛДФ3 наибольшая вероятность, что у обследуемого лица средний уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода;
при ЛДФ3> ЛДФ1 и ЛДФ2 наибольшая вероятность, что у обследуемого лица высокий уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода.
Приводим примеры практической реализации №1:
Дайвер В., 26 лет, при определении устойчивости к токсическому действию кислорода в барокамере под абсолютным давлением 0,25 МПа и дыханием 100% медицинским кислородом через специальную маску, подключенную к изолированному кислородному контуру (выдох производился в окружающую среду), проходил обследование. Медицинский работник каждые 15 минут производил измерения артериального давления, пульса и делал расчет СВ обследуемого лица, оценивал субъективные и объективные признаки токсического действия кислорода. Через 30 минут у дайвера зарегистрировано увеличение СВ и появилась жалоба на дискомфорт в груди. Дайвера В. перевели на обычное дыхание с 21% содержанием кислорода и по режиму вывели из барокамеры. После выхода из барокамеры общее состояние удовлетворительное, температура тела 36,7°С, сознание ясное, слизистая ротовой полости розовая. Тоны сердца - ясные, звучные, шумов нет. ЧСС-79 уд/мин, АД=121/70 мм. рт. ст. В лёгких при аускультации дыхание везикулярное, хрипов нет, ЧД-12 в минуту. Обследуемый, считает себя практически здоровым.
По результатам обследования методом ВСР: PNS index - -0,46 (ед); SNS index - 0,33 (ед); Mean RR - 1066,94 (мс); Mean HR - 56,24 (уд/мин); Stress index - 13,97 (ед); STD RR - 23,72 (мс); STD HR - 1,23 (уд/мин); HR min - 46,61, HR max - 81,25 (уд/мин); RMSSD - 8,79 (мс); NN50 - 0 (уд) ; pNN50 - 0(%); RR triangular index - 4,91 (ед); TINN - 133 (мс); VLF - 0,02 (Гц); LF - 0,05 (Гц); HF - 0,16 (Гц); VLF - 150,13 (мс2); LF - 234,14 (мс2); HF - 9,97 (мс2); logVLF - 5,01 (Гц); logLF - 5,46 (Гц); HF - 2,3 (Гц); VLF - 38,08 (%);LF - 59,39 ( %); HF - 2.53 (%); LF - 95,91 (н.е.); HF - 4,08 (н.е.); Total power - 394,24 (мс2 ); LF/HF ratio - 23,48; SD1 - 6,23 (мс); SD2 - 32,94 (мс); SD2/SD1 ratio -5,29 ; ApEn - 0,52 (ед); SampEn - 0,45 (ед); alpha 1 - 1,79 (ед); alpha 2 - 0,75(ед).
Для определения устойчивости к токсическому действию кислорода выполнялось решение дифференциальной задачи по формулам ЛДФ, подставлялись включённые в модель признаков значения, полученные при обследовании конкретного человека, и производилось решение уравнений.
ЛДФ1=-372,5+21,75×5,01+14,86×13,97+37,1×5,29+2,32×0+0,21×81,25+(-41,75×0,75) +34,25×5,46+643,55×0,02+0,01×23,48+55,32×0,52 = 354,90
ЛДФ2=-336,54+17,11×5,01+13,84×13,97+31,02×5,29+2,06×0+0,23×81,25+(-39,42×0,75) +36,15×5,46+637,34×0,02+0,07×23,48+63,4×0,52 = 340,41
ЛДФ3=-317,97+11,39×5,01+12,6×13,97+27,87×5,29+1,8×0+0,03×81,25+(-18,77×0,75) +39,66×5,46+849,99×0,02+0,2×23,48+72,14×0,52 = 326,56
Из решения дифференциальной задачи видим, что ЛДФ1> ЛДФ2 и ЛДФ3. Значит, обследуемое лицо относится к первой группе неустойчивых дайверов к токсическому действию кислорода, для которой значения ЛДФ наибольшее. Таким образом, обследуемый дайвер соответствует неустойчивому типу людей к токсическому действию кислорода.
Приводим примеры практической реализации №2:
Шахтер К., 29 лет, при определении устойчивости к токсическому действию кислорода в барокамере под абсолютным давлением 0,25 МПа и дыханием 100% медицинским кислородом через специальную маску, подключенную к изолированному кислородному контуру (выдох производился в окружающую среду), проходил обследование. Медицинский работник каждые 15 минут производил измерения артериального давления, пульса и делал расчет СВ обследуемого лица, оценивал субъективные и объективные признаки токсического действия кислорода. Через 60 минут у шахтера К. зарегистрировано увеличение СВ. Обследуемого перевели на обычное дыхание с 21% содержанием кислорода и по режиму вывели из барокамеры. После выхода из барокамеры общее состояние удовлетворительное, температура тела 36,3°С, сознание ясное, слизистая ротовой полости розовая. Тоны сердца - ясные, звучные, шумов нет. ЧСС-77 уд/мин, АД=127/66 мм. рт. ст. В лёгких при аускультации дыхание везикулярное, хрипов нет, ЧД-13 в минуту. Обследуемый, считает себя здоровым.
По результатам обследования методом ВСР: PNS index - 0,69 (ед); SNS index - -0,70 (ед); Mean RR - 1166,18 (мс); Mean HR - 51,45 (удар/мин); Stress index - 10,52 (ед); STD RR - 33,62 (мс); STD HR - 1,49 (удар/минута); HR min - 43,58 (удар/минута); HR max - 64,62 (удар/минута); RMSSD - 28,1 (мс); NN50 - 20; pNN50 - 7,72 (%); RR triangular index - 9,63 (ед); TINN - 165 (мс); VLF - 0,04 (Гц); LF - 0,08 (Гц); HF - 0,19 (Гц); VLF - 116,14 (мс2); LF - 611,15 (мс2); HF - 245,31 (мс2); logVLF - 4,75 (Гц); logLF - 6,41 (Гц); logHF - 5,5 (Гц); VLF - 11,94 (%); LF - 62,83( %); HF - 25,22 (%); LF - 71,35 ( н.е.); HF - 28,64 (н.е.); Total power - 972,69 (мс2 ); LF/HF ratio - 2,49 (ед); SD1 - 19,91 (мс); SD2 - 43,14 (мс); SD2/SD1 ratio - 2,167 (ед); ApEn - 0,87 (ед); SampEn - 1,32 (ед); alpha 1 - 1,17 (ед); alpha 2 - 0,23 (ед).
Для определения устойчивости к токсическому действию кислорода выполнялось решение дифференциальной задачи по формулам ЛДФ, подставлялись включённые в модель признаков значения, полученные при обследовании конкретного человека, и производилось решение уравнений.
ЛДФ1=-372,5+21,75×4,75+14,86×10,52+37,1×2,17+2,32×20+0,21×64,62+(-41,75×0,23)+34,25×6,42+643,55×0,04+0,01×2,49+55,32×0,87 = 309,19
ЛДФ2=-336,54+17,11×5,01+13,84×13,97+31,02×5,29+2,06×0+0,23×81,25+(-39,42×0,75)+36,15×5,46+637,34×0,02+0,07×23,48+63,4×0,52 = 314,93
ЛДФ3=-317,97+11,39×4,75+12,6×10,52+27,87×2,17+1,8×20+0,03×64,62+(-18,77×0,23)+39,66×6,42+849,99×0,04+0,2×2,49+72,14×0,87 = 311,34
Из решения дифференциальной задачи видим, что ЛДФ2> ЛДФ1 и ЛДФ3. Значит, обследуемое лицо относится ко второй группе среднеустойчивых людей к токсическому действию кислорода, для которой значения ЛДФ наибольшее. Таким образом, обследуемый шахтер соответствует среднеустойчивому типу людей к токсическому действию кислорода.
Приводим примеры практической реализации №3:
Промышленный водолаз О., 33 года, при определении устойчивости к токсическому действию кислорода в барокамере под абсолютным давлением 0,25 МПа и дыханием 100% медицинским кислородом через специальную маску, подключенную к изолированному кислородному контуру (выдох производился в окружающую среду), проходил обследование. Медицинский работник каждые 15 минут производил измерения артериального давления, пульса и делал расчет СВ обследуемого лица, оценивал субъективные и объективные признаки токсического действия кислорода. На всем протяжении обследования у промышленного водолаза показатели СВ регистрировались в пределах фонового измерения. После окончания обследования, водолаза по режиму вывели из барокамеры. После выхода из барокамеры общее состояние хорошее, температура тела 36,5°С, сознание ясное, слизистая ротовой полости розовая. Тоны сердца - ясные, звучные, шумов нет. ЧСС-66 уд/мин, АД=116/67 мм. рт. ст. В лёгких при аускультации дыхание везикулярное, хрипов нет, ЧД-14 в минуту. Обследуемый, считает себя здоровым.
По результатам обследования методом ВСР: PNS index - -0,55 (ед); SNS index - 0,66 (ед); Mean RR - 902,73 (мс); Mean HR - 66,46 (уд/мин); Stress index - 13,53 (ед); STD RR - 24,24 (мс); STD HR - 1,8 (уд/мин); HR min - 59,93 (уд/мин), HR max - 73,42 (уд/мин); RMSSD - 23,59 (мс); NN50 - 10 ; pNN50 - 3,79 (%); RR triangular index - 9,14 (ед); TINN - 211 (мс); VLF - 0,04 (Гц); LF - 0,05 (Гц); HF - 0,15 (Гц); VLF - 111,74 (мс2); LF - 733,93 (мс2); HF - 36,56 (мс2); logVLF - 4,72 (Гц); logLF - 6,6 (Гц); logHF - 3,6 (Гц); VLF - 12,66 (%); LF - 83,19 ( %); HF - 4,14 (%); LF - 95,25 (н.е.); HF - 4,74 (н.е.); Total power - 882,23 (мс2); LF/HF ratio - 20,07 (ед); SD1 - 16,53 (мс); SD2 - 41,04 (мс); SD2/SD1 ratio - 2,48; ApEn - 0,86 (ед); SampEn - 1,14 (ед); alpha 1 - 1,03 (ед); alpha 2 - 0,21 (ед).
Для определения устойчивости к токсическому действию кислорода выполнялось решение дифференциальной задачи по формулам ЛДФ, подставлялись включённые в модель признаков значения, полученные при обследовании конкретного человека, и производилось решение уравнений.
ЛДФ1=-372,5+21,75×4,72+14,86×8,43+37,1×2,48+2,32×10+0,21×52,97+(-41,75×0,21) + 34,25×6,6+643,55×0,04+0,01×20,08+55,32×0,86 = 354,90
ЛДФ2=-336,54+17,11×4,72+13,84×8,43+31,02×2,48+2,06×10+0,23×52,97+ (-39,42×0,21) + 36,15×6,6+637,34×0,04+0,07×20,08+63,4×0,86 = 340,41
ЛДФ3=-317,97+11,39×4,72+12,6×8,43+27,87×2,48+1,8×10+0,03×52,97+(-18,77×0,21) + 39,66×6,6+849,99×0,04+0,2×20,08+72,14×0,86 = 326,56
Из решения дифференциальной задачи видим, что ЛДФ3> ЛДФ2 и ЛДФ1. Значит, обследуемое лицо относится к третий группе устойчивых людей к токсическому действию кислорода, для которой значения ЛДФ наибольшее. Таким образом, обследуемый водолаз соответствует устойчивому типу людей к токсическому действию кислорода.
Формулы для вычисления значений ЛДФ получены в результате анализа 255 обследований методом ВСР после ГБО процедуры. Различным предикатным значениям дана оценка, с целью выявления наиболее значимых из них для последующего включения в модель диагностики уровня устойчивости организма к токсическому действию кислорода. Это дало возможность разработать модель линейно дискриминантной функции.
В качестве предикатных факторов были выбраны следующие показатели: VLF log, stress index, SD2/SD1 ratio, NNxx, max HR, alpha 2, LF log, VLF Hz, LF/HF ratio, ApEn. Данные критерии вошли в состав математико-статистического метода дискриминантного анализа в медицинской практике (Discriminant Analysis) пакета прикладных программ Statistica - 7.
В результате разработана модель прогноза устойчивости организма к токсическому действию кислорода, основанная на трех уровнях - неустойчивые, среднеустойчивые и устойчивые. В качестве математико-статистического метода моделирования избран дискриминантный анализ, основное предназначение которого: выявление предикторов, значимо влияющих на отнесение конкретного человека к одному из уровней устойчивости организма к токсическому действию кислорода, а также вычисление коэффициента для признаков, вошедших в линейную дискриминантную модель с целью последующего проведения дифференциального диагноза для конкретного обследуемого лица.
Дискриминантный анализ показал, что многие результаты ВСР оказались статистически значимыми для определения устойчивости организма к токсическому действию кислорода с градацией на три уровня. Наиболее значимые признаки представлены в таблице 1.
Признаки
Для решения задачи прогноза уровня устойчивости организма к токсическому действию кислорода, в формулы ЛДФ подставляем значения признаков, включённых в модель, полученных при анализе ВСР, и производим решение линейных уравнений, данные которых приведены в первой таблице - «Критерии, включённые в модель диагностики уровня устойчивости организма к токсическому действию О2». Оцениваемый человек должен быть отнесён в ту группу, значения ЛДФ для которой оказалось наибольшим. Так, например, если наибольшей оказывалась ЛДФ1, то для этого обследуемого лица наиболее вероятен неустойчивый уровень организма к токсическому действию кислорода.
По данным, представленным в таблице 2, видим, что в третьей группе предлагаемая модель обеспечивает совпадение прогнозируемого уровня устойчивости организма к токсическому действию кислорода с реальным результатом в 83,3% случаев. Во второй группе совпадение прогнозируемой устойчивости организма к токсическому действию кислорода с реальными результатами составило - 91,8%. В группе с неустойчивым уровнем к токсическому действию кислорода предполагаемая модель обеспечивает прогнозируемое совпадение в 91,7% случаев.
По строкам: классификация соответственно базе данных.
По столбцам: классификация соответственно прогнозу.
Классификационная способность модели определения уровня устойчивости организма к токсическому действию кислорода обеспечивает прогнозируемое совпадение в 89,4% случаев с реальными результатами.
В результате, дискриминантная модель диагностики уровня устойчивости организма к токсическому действию кислорода по данным ВСР, основанная на 10 стандартных показателях (VLF log, stress index, SD2/SD1 ratio, NNxx, max HR, alpha 2, LF log, VLF Hz, LF/HF ratio, ApEn), обладает достаточно высокой информативной способностью (89,4%), и является статистически значимой (p<0,001).
Решение модели может быть осуществлено с помощью элементарного калькулятора. Для упрощения расчёта создан удобный шаблон в форме таблицы Microsoft Excel, написана программа для персонального компьютера с помощью языка Python3 и разработан удобный интерфейс на фреймворке Vue.Js для быстрого добавления данных, который можно открыть на любом современном браузере. Использовать данную модель возможно во время и после проведения процедуры ГБО. Важным моментом является то, что модель разработана на основе базовых результатов обследования методом ВСР, доступных к регистрации с помощью портативной аппаратуры.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОВНЯ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СПОРТСМЕНОВ, ПРИНИМАЮЩИХ УЧАСТИЕ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВИДАХ СПОРТА | 2020 |
|
RU2779991C2 |
| СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОУПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ РИТМА СЕРДЦА С УЧЕТОМ ПСИХОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИЧНОСТИ | 2011 |
|
RU2477619C2 |
| СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА НА ФОНЕ АНТИАРИТМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ | 2018 |
|
RU2707263C2 |
| СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЛАБОСТИ РОДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ | 2011 |
|
RU2478339C1 |
| СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЭПИЗОДОВ ПРЕХОДЯЩЕЙ ИШЕМИИ МИОКАРДА | 2001 |
|
RU2199265C1 |
| Способ лечения больных с повышенной активностью регуляторных систем | 2015 |
|
RU2617197C1 |
| СПОСОБ КЛАСТЕРНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ | 2014 |
|
RU2556503C1 |
| СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ВЕГЕТАТИВНОГО ДИСБАЛАНСА У МУЖЧИН С СИНДРОМОМ ОБСТРУКТИВНОГО АПНОЭ-ГИПОПНОЭ СНА В СОЧЕТАНИИ С АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ | 2015 |
|
RU2609051C1 |
| СПОСОБ ПЛАНИРОВАНИЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ С УЧЕТОМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПАЦИЕНТА | 2007 |
|
RU2354292C1 |
| ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ГОЛОВОКРУЖЕНИЙ | 2013 |
|
RU2577136C2 |
Изобретение относится к области медицины, а именно к водолазной, авиационной и спортивной медицине, и может быть использовано для определения устойчивости организма человека к токсическому действию кислорода. Проводят гипербарическую оксигенацию в барокамере, после чего проводят анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) при помощи программы Kubios HRV. Определяют показатели VLF (log), Stress index, SD2/SD1 ratio, NN50, Max HR, alpha 2, LF (log), VLF (Hz), LF/HF ratio, Approximate entropy (ApEn), рассчитывают линейно-дискриминантные функции (ЛДФ1, ЛДФ2 и ЛДФ3) по формулам. Если ЛДФ1 больше, чем ЛДФ2 и ЛДФ3, то определяют низкий уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода. Если ЛДФ2 больше, чем ЛДФ1 и ЛДФ3, то определяют средний уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода. Если ЛДФ3 больше, чем ЛДФ1 и ЛДФ2, то определяют высокий уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода. Способ обеспечивает оперативную оценку вероятного токсического действия кислорода на человека за счет объединения нескольких критериев в единую модель. 2 табл., 3 пр.
Способ определения устойчивости организма человека к токсическому действию кислорода, заключающийся в том, что проводят гипербарическую оксигенацию в барокамере, после чего проводят анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) при помощи программы Kubios HRV и определяют показатели VLF (log), Stress index, SD2/SD1 ratio, NN50, Max HR, alpha 2, LF (log), VLF (Hz), LF/HF ratio, Approximate entropy (ApEn), рассчитывают линейно-дискриминантные функции (ЛДФ) по формулам
ЛДФ1=-372,5+21,75*X1+14,86*X2+37,1*X3+2,32*X4+0,21*X5-41,75*X6+34,25*X7+643,55*X8+0,01*X9+55,32*X10
ЛДФ2=-336,54+17,11*X1+13,84*X2+31,02*X3+2,06*X4+0,23*X5-39,42*X6+36,15*X7+637,34*X8+0,07*X9+63,4*X10
ЛДФ3=-317,97+11,39*X1+12,6*X2+27,87*X3+1,8*X4+0,03*X5-18,77*X6+39,66*X7+849,99*X8+0,2*X9+72,14*X10,
где
X1 - VLF (log),
X2 - Stress index,
X3 - SD2/SD1 ratio,
X4 - NN50,
X5 - Max HR,
X6 - alpha 2,
X7 - LF (log),
X8 - VLF (Hz),
X9 - LF/HF ratio,
X10 - Approximate entropy (ApEn);
если ЛДФ1 больше, чем ЛДФ2 и ЛДФ3, то определяют низкий уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода;
если ЛДФ2 больше, чем ЛДФ1 и ЛДФ3, то определяют средний уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода;
если ЛДФ3 больше, чем ЛДФ1 и ЛДФ2, то определяют высокий уровень устойчивости организма к токсическому действию кислорода.
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВОДОЛАЗОВ К ТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ АЗОТА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ФУНКЦИЙ ПОЧЕК | 2019 |
|
RU2709469C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВОДОЛАЗОВ К ТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ КИСЛОРОДА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ФУНКЦИЙ ПОЧЕК | 2019 |
|
RU2709477C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВОДОЛАЗОВ К ТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ АЗОТА | 2018 |
|
RU2688788C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕЛОВЕКА К ГИПЕРОКСИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ | 2009 |
|
RU2417788C1 |
| УСТРОЙСТВО для ОЦЕНКИ и ПРОФИЛАКТИКИ | 0 |
|
SU254026A1 |
| САМОЙЛОВ А | |||
| С | |||
| и др | |||
| Применение методики анализа вариабельности сердечного ритма для определения индивидуальной устойчивости к токсическому действию кислорода | |||
| Спортивная медицина: наука и практика | |||
| Способ восстановления спиралей из вольфрамовой проволоки для электрических ламп накаливания, наполненных газом | 1924 |
|
SU2020A1 |
