способ определения функционального состояния человека

Формула изобретения

1. Способ определения функционального состояния человека, включающий регистрацию ритма сердечной деятельности и измерение длительности кардиоинтервалов, отличающийся тем, что одновременно с регистрацией ритма сердечной деятельности измеряют значения систолического и диастолического артериального давления, а значение показателя функционального состояния человека (SDR) рассчитывают по формуле:

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;

ADs - значение систолического артериального давления;

ADd - значение диастолического артериального давления и при значениях показателя 75<SDR<300 функциональное состояние человека определяют удовлетворительным.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют значения нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов, определяют значение длительности (DT) минимального промежутка времени от начала регистрации ритма сердечной деятельности человека до момента времени, когда значение нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов равно нулю, после чего рассчитывают величину интеграла (SIT) нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов на временном промежутке DT и по численному значению интеграла SIT определяют состояние центральной нервной системы человека, причем функциональное состояние человека определяют удовлетворительным при выполнении условия: 19<SIT<43.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике состояния человека, и может быть использовано при проведении медицинских обследований с целью прогнозирования влияния неблагоприятных факторов среды на адаптационные возможности организма людей, работающих в условиях, связанных с возникновением экстремальных ситуаций.

Известен способ контроля за функциональным состоянием человека (Авторское свидетельство СССР №169254, А 61 В 5/02, опубл. 23.11.91, бюл. №43) путем регистрации ЭКГ, частоты дыхания, артериального давления, реовазограммы, электромиограммы и температуры тела, с последующим определением основных амплитудно-временных параметров электрограмм, их соотношений и отклонений от нормированных значений, причем по величине наибольшего отклонения от нормированных значений параметров устанавливают функцию, лимитирующую функциональное состояние организма.

Известен способ определения физиологического состояния (патент США №4724845, А 61 В 5/00, опубл. 16.02.88), состоящий в том, что измеряют уровень потребления кислорода организмом испытуемого субъекта, после чего субъекта подвергают стрессовой нагрузке и вновь измеряют уровень потребления кислорода его организмом. По величине изменения уровня потребления кислорода организмом субъекта в спокойном и стрессовом состоянии судят о его психофизиологической устойчивости к стрессу.

Известен способ оценки функционального состояния организма человека (патент РФ №2083155, А 61 В 5/00, опубл. 10.07.1997), включающий регистрацию RR-интервалов интервалограммы и последующее вычисление энтропии длительности RR-интервалов (Е) по формуле:

где m_i - количество RR-интервалов данной длительности в выборке из 100;

m_i/100 - вероятность RR-интервалов данной длительности в выборке из 100;

и при значении 50<Е<70 оценивают функциональное состояние человека как устойчивое.

Известен способ контроля функционального состояния человека (патент РФ №2191539, А 61 В 5/02, опубл. 27.10.2002), заключающийся в том, что регистрируют электрокардиограмму, в каждом кардиоцикле выделяют R-зубец, определяют последовательность RR-интервалов, по которым строят ритмограмму, а по ней определяют последовательность дыхательных волн, причем длительность каждой дыхательной волны определяют числом образующих ее RR-интервалов, которое кодируют частотой звукового диапазона. Последовательность полученных таким образом звуковых частот запоминают, после чего ее воспроизводят, при условии что время воспроизведения каждой из частот одинаково и составляет не менее 50 мс. Функциональное состояние человека данным способом оценивают по продолжительности звукового воспроизведения ритмограммы, полагая его удовлетворительным в случае, если эта продолжительность не превышает 4 с.

Наиболее близким по совокупности признаков и выбранным за прототип является способ определения функционального состояния человека (Баевский P.M. «Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии». М. 1980 г.) путем регистрации ритма его сердечной деятельности, измерения длительности кардиоинтервалов, с последующей статистической обработкой и построением гистограмм, по которым рассчитывают индекс напряженности адаптационных ресурсов организма, используя формулу:

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;

причем функциональное состояние человека оценивается по величине ИН в покое и по характеру изменения значений ИН при приложении физической или эмоциональной нагрузки с учетом величины нагрузки и индивидуальных характеристик человека.

Основным недостатком описанного выше способа является низкая достоверность определения функционального состояния человека и низкая точность ранней диагностики патологических состояний организма и психики, связанные с неустойчивостью показателя ИН к эпизодам нарушения сердечного ритма, проводимости и артефактам записи, а также с отсутствием оценки реакции вегетативной системы на экзогенное воздействие.

Заявляемый способ направлен на достижение технического результата, состоящего в повышении достоверности и точности определения функционального состояния человека.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет получения информации о физиологическом состоянии человека в результате вычисления значения интегрального показателя состояния напряженности адаптационных ресурсов человека и реакции его сосудистой системы на экзогенное воздействие (SDR), величина которого учитывает не только показатели вариационной пульсометрии, но и показатели артериального давления.

Сущность заявляемого метода состоит в том, что функциональное состояние человека определяют путем регистрации ритма его сердечной деятельности и измерения длительности кардиоинтервалов, причем одновременно с регистрацией ритма сердечной деятельности регистрируют параметры артериального давления путем последовательного измерения значений систолического (ADs) и диастолического (ADd) артериального давления, после чего рассчитывают значение показателя (SDR) 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 по численному значению показателя SDR определяют характер системных расстройств организма человека при изменении тонуса его вегетативной нервной системы, причем функциональное состояние человека полагают удовлетворительным при выполнении условия: 75<SDR<300.

Кроме того, заявляемый способ предусматривает определение состояния центральной нервной системы человека. Для этого дополнительно определяют значения нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов, определяют значение длительности (DT) минимального промежутка времени от начала регистрации ритма сердечной деятельности человека до момента времени, когда значение нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов равно нулю, после чего рассчитывают величину интеграла (SIT) нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов на временном промежутке DT и по численному значению интеграла SIT определяют состояние центральной нервной системы человека, причем функциональное состояние человека полагают удовлетворительным при выполнении условия: 19<SIT<43.

Сущность изобретения поясняется диаграммами, представленными на фиг.1-4. На фиг.1 показана гистограмма временных кардиоинтервалов, на которой показаны ее существенные параметры, представленные в п.1 формулы изобретения, на фиг.2 изображена функция ритмограммы сердца, на фиг.3-4 показаны нормированные автокорреляционные функции кардиоинтервалов для случаев, когда человек находится в уравновешенном, спокойном состоянии (фиг.3) и когда он находится в неуравновешенном, возбужденном состоянии (фиг.4).

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. С обследуемого человека, функциональное состояние которого подлежит определению, любым известным способом снимают кардиограмму и измеряют длительности кардиоинтервалов, при этом данные измерений автоматически вводят в компьютер для их последующей обработки. Одновременно с регистрацией ритма сердечной деятельности регистрируют параметры артериального давления путем последовательного измерения значений систолического и диастолического артериального давления. После накопления в компьютере не менее 100 измеренных значений кардиоинтервалов производят математическую обработку полученных данных с построением гистограммы их вероятностного распределения (фиг.1). Далее с помощью компьютера по полученной гистограмме определяют наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов (Мо), отношение числа значений кардиоинтервалов, длительность которых равна (Мо), к общему числу зарегистированных кардиоинтервалов и разность между максимальным и минимальным значениями длительности кардиоинтервалов, после чего рассчитывают показатель (SDR) 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;

ADs - систолическое артериальное давление;

ADd - диастолическое артериальное давление;

и по численному значению показателя SDR определяют характер системных расстройств организма человека при изменении тонуса его вегетативной нервной системы, причем функциональное состояние человека полагают удовлетворительным при выполнении условия: 75<SDR<300.

В предлагаемом способе достижение заявленного технического результата обусловлено тем, что впервые в расчетную формулу показателя, отвечающего за численную характеристику функционального состояния человека, введены непосредственно характеризующие состояние сосудистой системы показатели гемодинамики (систолическое и диастолическое артериальное давление), которая связана с реакцией организма на возникающее напряжение в различных отделах нервной системы. Применение этого показателя дает возможность включать в оценку функционального состояния человека реакцию его организма на возникающее напряжение адаптационных ресурсов при внешнем воздействии. Применение показателя SDR для определения функционального состояния человека на практике позволяет заблаговременно на донозоологической стадии (стадии предболезни) выявлять различные заболевания или обострения хронических заболеваний в группе лиц, от правильности действий которых зависит безопасность большого количества людей, в частности при пассажирских перевозках (машинисты, пилоты, диспетчеры и т.п.). Повышение достоверности и точности определения функционального состояния человека заявляемым способом можно объяснить тем, что предлагаемое изобретение, используя показатель SDR, дает возможность учесть характер и механизмы системных расстройств организма при изменении тонуса вегетативной нервной системы, а также регуляции артериального давления и частоты сердечных сокращений.

В ходе экспериментальных исследований установлено, что функциональное состояние человека следует полагать удовлетворительным при выполнении условия: 75<SDR<300.

В соответствии с п.2 формулы изобретения определение функционального состояния человека может быть осуществлено с большей достоверностью и точностью за счет определения состояния его центральной нервной системы. Это состояние оценивается по величине показателя (SIT).

При вычислении индекса SIT в заявляемом способе используется функция ритмограммы пульса Rtm(t), t [0,N], где N - длительность проведенных измерений в миллисекундах (фиг.2). Для функции ритмограммы Rtm(t) с фиксированным шагом строится аппроксимирующая функция принимающая ненулевые значения только в точках где Затем для аппроксимирующей функции строится автокорреляционная функция ACF, имеющая следующий вид:

где

- среднее значение функции на интервале и

Таким образом, значение автокорреляционной функции в точке i отражает «похожесть» («повторяемость») значений ритмограммы пульса, расположенных на расстоянии i. Чем более однородным является график функции тем большие значения принимает функция ACF. При этом max ACF( i)=ACF(0). Другое важное свойство автокорреляционной функции - симметричность относительно точки На этих двух свойствах основано определение нормированной автокорреляционной функции ACF_N, изображенной на фиг.3 и фиг.4.:

ACF_N( t)=ACF_N( i* )=ACF( i)/ACF(0),

Показатель SIT - это площадь до первого нуля нормированной автокорреляционной функции, т.е. ее интеграл на временном промежутке DT от начала регистрации ритма сердечной деятельности человека до момента времени, когда значение нормированной на максимальное значение автокорреляционной функции кардиоинтервалов равно нулю:

где FZ - это точка, в которой функция ACF _N[FZ* ] впервые обращается в ноль. Применение SIT на практике показывает высокую надежность определения с его помощью различных депрессивных состояний человека (в том числе недосыпания, переутомления) и заболеваний сердечно-сосудистой системы, связанных с явной патологией (предынсультные и предынфарктные состояния, аритмии).

В ходе экспериментальных исследований установлено, что функциональное состояние человека следует полагать удовлетворительным при выполнении условия: 19<SIT<43.

Таким образом, в заявляемом изобретении предложен способ более достоверного и точного определения функционального состояния человека на основе применения новых параметров, рассчитываемых по данным ритмограммы сердца и периферической гемодинамики.