способ повышения устойчивости человека к влиянию гравитационного ускорения голова - ноги на организм оператора

Формула изобретения

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕЛОВЕКА К ВЛИЯНИЮ ГРАВИТАЦИОННОГО УСКОРЕНИЯ ГОЛОВА - НОГИ НА ОРГАНИЗМ ОПЕРАТОРА, включающий напряжение мышц туловища и ног, отличающийся тем, что, с целью предотвращения обморока, нарушений сердечного ритма и снижения мышечных энергозатрат, до полета определяют критические показатели частоты сердечных сокращений и величину снижения кровенаполнения головы, осуществляют динамический контроль за указанными показателями во время полета и с учетом уменьшения интервала между ними напрягают мышцы или изменяют режим полета.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, преимущественно авиационной, и может быть использовано у пилотов и космонавтов как при реальных полетных перегрузках "голова-ноги", так и при подготовке к ним или иным воздействиям на центрифуге.

Известен способ повышения устойчивости человека к влиянию гравитационного ускорения "голова-ноги" на организм оператора, например пилота, путем фиксирования его в определенном положении в кабине, например летательного аппарата. Однако он неэффективен при возрастании этих перегрузок из-за оттока крови в нижнюю часть тела, обескровливая тем самым головной мозг.

Наиболее близким техническим решением является аналогичный способ, по которому оператор перед указанным усреднением напрягает мышцы туловища и ног.

К недостаткам предлагаемого способа следует отнести угрозу обморока вследствие недостаточного или избыточного напряжения мышц, либо из-за неприемлемого для пилота режима полета, а также угрозу нарушений сердечного ритма и излишних энергозатрат при излишнем напряжении мышц, не соответствующим выраженности реакции организма на перегрузку.

Цель предлагаемого способа - предотвращение обморока, нарушений сердечного ритма и снижения мышечных энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что до полета определяют критические для организма оператора показатели частоты сердечных сокращений и величину снижения кровенаполнения головы, осуществляют динамический контроль за указанными показателями во время полета и с учетом интервала между критическими и текущими показателями с определенным усилием напрягают мышцы туловища и ног, в том числе способствующие задержке дыхания и при недостаточной эффективности этого изменяют режим полета для уменьшения величины перегрузки.

Способ осуществляют следующим образом. При снаряжении оператора, например, к полету, на мягкие ткани головы симметрично слева и справа помещают датчики для регистрации реограммы и пульсограммы. Это могут быть как датчики ушной пульсограммы, так и датчики фронто-мастоидального отведения реограммы головного мозга. По усредненным данным нескольких сердечных циклов определяют частоту сердечных сокращений и реографические индексы слева и справа. На пульте оператора выставляют две светящиеся полосы.

Одна характеризует безопасный диапазон частоты сердечных сокращений. Ее правый край (или левый) - неподвижный обозначает выставленную предельно безопасную частоту сердечных сокращений, полученную по той или иной методике, например расчетным путем, вычитая из числа 200 возраст в годах. Другой край этой полосы - подвижный автоматически отражает частоту сердечных сокращений оператора на данный момент. При ее замедлении полоса удлинится, при повышении частоты сердечных сокращений она начнет укорачиваться так, что при достижении предельно безопасной частоты сердечных сокращений полоса превратится в точки и одновременно раздастся частый прерывистый звук - дублирование сигнала о достижении критической частоты сердечных сокращений.

Другая полоса характеризует безопасный диапазон величины реографического индекса. На подвижном крае этой полосы фигурирует величина реографического индекса (меньшего из двух - левой и правой половины головы), на неподвижном находится значение, меньшее величины указанного индекса в 1,3 - 1,5 раза. Таким образом, если реографический индекс первоначально выбранного полушария растет, то полоса удлиняется, если снижается - укорачивается, превращаясь в точку при снижении до критической величины с одновременным подстраховывающим редким прерывистым звуком. Для большей надежности предусмотрена третья полоса - для второй половины головы - ее реографического индекса с теми же правилами функционирования. Звук при этом раздается при исчезновении одной из этих двух полос.

Если одновременно включены частый и редкий прерывистые звуки, то они сливаются в непрерывный, говорящий о достижении предельных критических значений как частоты сердечных сокращений, так и реографического индекса.

При воздействии перегрузки "голова-ноги" во время полета или на центрифуге оператор напрягает мышцы, контролируя длину полос указанных, увеличивая напряжение мышц по мере укорочения этих полос. При опасном укорочении их оператор предельно напрягает мышцы, при недостаточной эффективности этого использует прием натуживания, либо чередует эти приемы, в зависимости от их эффективности, определяемой удлинением полос. Если все приемы оказались безрезультатны и полосы превратились в точки - предвестники потери сознания и неэффективности работы сердца, следствием чего может быть потеря управления пилотируемым средством, оператор изменением эволюции его движения уменьшает величину перегрузки, что позволяет превратить точки в полосы и обеспечить управляемость полета.

П р и м е р 1. Оператору, тренируемому к выработке навыка мышечного напряжения с помощью центрифуги, перед нагрузкой (по предлагаемому способу), слева и справа помещают на голову датчики для регистрации пульсограммы и кровенаполнения мягких тканей головы с помощью реографического индекса по усредненным данным 4 сердечных циклов.

При определении исходных величин реографического индекса оказалось, что он составляет для левой половины головы 1,4, а правой - 1,35. Эти сведения автоматически заносятся в блок памяти электронных приборов.

По инструкции оператор вычисляет величину, соответствующую разнице числа 200 и своего возраста в годах (30 лет), набирает на пульте полученную величину 170 уд/мин - максимально целесообразную величину частоты сердечных сокращений - и тем самым вводит и эту информацию в блок памяти.

Оператору на пульте видны 2 светящиеся полосы, вертикально и горизонтально расположенные. Одна из них характеризует возможный для данного оператора диапазон частоты сердечных сокращений. Один край, например правый (если полосы горизонтальны), стабильно находится на показателе 170, левый - на величине 70 - показателе частоты сердечных сокращений оператора в данное время.

Другая полоса характеризует кровенаполнение мягких тканей головы (головного мозга). Поскольку эта полоса отражает более узкий (более опасный) диапазон из двух возможных (для левой и правой половины головы), то в данный момент на полосе запечатлен реографический индекс правой половины головы. Правый ее конец находится по величине на минимально допустимом уровне 1,04 (1,35: 1,3), а левый - на исходном, полученном для этого полушария, уровне 1,35.

При перегрузке на центрифуге обычным путем оператор произвольно, часто заведомо сильнее, чем нужно, напрягает мышцы, чем вызывает излишние энерготраты организма. Если же он, не напрягаясь, потеряет сознание, то тренировка сорвется.

При использовании способа оператор наблюдает при перегрузке за длиной полос и напрягает мышцы лишь при укорочении полос, усиливая напряжение при значительном укорочении, т. е. осуществляя обратную связь меж длиной полос и интенсивностью напряжения мышц.

Во время перегрузки 2 ед. правые концы полос стабильны, а левые - сместились вправо за счет повышения частоты сердечных сокращений до 80, а реографического индекса - снижения - до 1,3. Видя это, оператор сидит, не напрягаясь, бережет силы для перегрузки 4 ед.

Перегрузка 4 ед. вызывает смещение правого края полосы реографического индекса вправо до величины 1,08 (1,4: 1,3), а левого - до величины 1,2. Это происходит потому, что в данный момент реографический индекс реограммы левой половины головы составляет 1,2 и следовательно интервал безопасности уже 0,12 (1,2-1,08), чем у правой половины головы 0,2 (1,24-1,04). Поэтому полоса характеризует левую половину головы. Поскольку в дальнейшем критичным так и осталось левая половина головы - до конца центрифугирования - правая сторона полосы определялась величиной 1,08.

Пытаясь увеличить интервал безопасности реографического индекса, тем самым улучшить кровоснабжение мозга, оператор задерживает дыхание и тужится. Вслед за этим левый край полосы реографического индекса смещается влево - интервал безопасности стал 0,2, т. е. кровоснабжение головного мозга улучшилось. Однако левый край полосы частоты сердечных сокращений сместился вправо до 160 уд/мин, сузив этим интервал безопасности до 10. Для исправления этого оператор, напрягая мышцы туловища и ног, стал адекватно дышать - без задержки дыхания. Благоприятность этого приема проявилась в снижении частоты сердечных сокращений до 130 уд/мин при сохранении показателя реографического индекса.

Продержавшись в таком стабилизированном состоянии до конца тренировки оператор выполнил задание, избежав обморока от перегрузки, предотвратив излишние энерготраты, сумев избавиться от нарушений сердечного ритма.

П р и м е р 2. При пилотировании самолета пилот слышит редкий прерывистый звук. Взглянув на полосы, он видит вместо полосы точку, характеризующую критическую величину реографического индекса. Чтоб избежать обморока, пилот усиливает напряжение мышц, сохраняя дыхание. Через 3 с звук исчез, но через 30 с появился вновь - частый прерывистый - признак опасного возрастания частоты сердечных сокращений. В ответ на этот пилот уменьшает напряжение мышц и натуживается. Через 4 с звук исчез. При выполнении петли Нестерова пилот услышал непрерывный звук на пульте вместо полос были точки - признак того, что и реографический индекс и частота сердечных сокращений достигли критических значений. Пилот напрягается, натуживается, но звук не исчезает. Спустя 5 с пилот уменьшает крутизну эволюции самолета, снизив тем самым, величину перегрузки и звук исчезает - угроза обморока и неконтролируемого полета миновали. (56) Авиационная медицина, М. : 1986, с. 97.