Способ контроля функционального состояния человека

Способ контроля функционального состояния человека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицины, а именно к методам диагностики функционального состояния человека и его адаптации, и может быть использовано в физиологических исследованиях организма человека.

Известен способ диагностики функционального состояния органа, заключающийся в получении фазовых и энергетических характеристик и сравнении их внешнего вида с эталонными фазовыми портретами того же типа (см. патент СССР №1793899, кл. А 61 В 5/00, опубл. 07.02.1993 г.).

Однако данный способ характеризуется низкой достоверностью и оперативностью, так как анализируется только внешний вид хаотических колебаний ритмов сердца без количественной оценки их внутренних закономерностей.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому способу диагностики является способ контроля функционального состояния биологического объекта, включающий регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа или части биологического объекта, определение интервальных и амплитудных параметров этих волн, формирование их фазовой и энергетической характеристик и по мере изменения положения вектора фазовой характеристики построение элементарных геометрических фигур перемещения данного вектора по фазовой плоскости и определение плотности вероятности появления элементарной геометрической фигуры каждого вида, по которой судят о состоянии биологического объекта (см. патент РФ №2127549, кл. А 61 В 10/00 от 13.04.1998 г.).

Недостатком известного способа является отсутствие объективных критериев оценки функционального состояния человека и его адаптации к нагрузкам, что снижает качество оценки его функционального состояния.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение качества оценки функционального состояния человека путем установления объективных критериев количественной оценки функционального его состояния при различных положениях его тела, а также определение положительной или отрицательной адаптации человека к нагрузкам.

Под положительной или отрицательной адаптацией человека к нагрузкам понимают реакцию организма человека, при которой его функциональное состояние улучшается или ухудшается соответственно.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе контроля функционального состояния человека, включающем регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа человека при его положении лежа и стоя, определение интервальных параметров этих волн, формирование их фазовых характеристик и по мере изменения положения вектора фазовой характеристики построение элементарных геометрических фигур перемещения данного вектора по фазовой плоскости, согласно изобретению, из полученного распределения элементарных геометрических фигур определяют отношение суммарного количества фигур с числом сторон, равным 4, 5, 6, к общему количеству элементарных геометрических фигур и по полученному его значению, меньшему 0,45 для положения лежа и меньшему 0,35 для положения стоя, считают функциональное состояние человека ниже нормы, а для равных и больших значений указанных величин считают функциональное состояние человека нормальным. Кроме того, при определении интервальных параметров электромагнитных волн количество кардиоинтервалов берут для положения лежа 192, а для положения стоя от 252 до 448.

Сущность изобретения заключается в том, что на основании экспериментальных данных сформулированы количественные критерии оценки, по которым осуществляют контроль функционального состояния человека при различных его положениях: стоя и лежа, при этом регистрируют положительную или отрицательную его адаптацию к нагрузкам.

Сравнение предлагаемого способа с ближайшим аналогом позволяет судить о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень". Предварительные испытания позволяют судить о возможности широкого использования способа.

На фиг.1 представлена иллюстрация состояния пациента в двухмерном пространстве, по горизонтальной оси которого отсчитывается значение отношений для положения лежа, а по вертикальной оси - уровень его адаптации к нагрузкам; на фиг.2, 3, 4 представлены рейтинг-количественные распределения элементарных геометрических фигур на фазовой плоскости для положений лежа (2), стоя (3) и переходный процесс (4) соответственно; на фиг.5 приведена иллюстрация оценки состояния здорового человека и человека при вегетативной дистонии, а на фиг.6 - больного при инфаркте миокарда; на фиг.7 приведены графики с данными ЭКГ; на фиг.8-9 представлены ритмограмма и хаосграмма; на фиг.10-а, б, в, г - сравнение предложенного и классического способов контроля функционального состояния человека, имеющего показатели ниже нормы; на фиг.11-а и 11-б представлены кардиограммы исследуемого здорового человека для положения лежа и стоя соответственно; на фиг.12-а и 12-б представлены хаосграммы и волны того же человека для положения лежа, а на фиг.13-а и 13-б - хаосграмма и волны для положения стоя, соответственно.

Способ контроля функционального состояния человека подобно известному способу, взятому за прототип, включает регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа человека, например кардиограмму сердца, определение интервальных параметров этих волн, формирование их фазовой характеристики и по мере изменения положения вектора фазовой характеристики построение элементарных геометрических фигур перемещения данного вектора по фазовой плоскости (хаосграммы).

Для выполнения вышеуказанных операций может быть использована стандартная методика, описанная в прототипе.

Особенностью заявляемого способа является то, что при регистрации электромагнитных волн возбуждения заданного органа человека в положении лежа и затем стоя из полученного распределения элементарных геометрических фигур определяют отношение суммарного количества фигур с числом сторон, равным 4, 5, 6, к общему количеству элементарных геометрических фигур для положения лежа и стоя и по полученным их значениям судят о функциональном состоянии биологического объекта. При этом сравнивают в количественном отношении результаты этих двух состояний (лежа и стоя) и записывают их на двумерной плоскости: на горизонтальной составляющей - значение отношения вышеуказанных фигур для положения лежа, на вертикальной составляющей - уровень адаптации к нагрузкам, под которым понимают значение отношений вышеуказанных фигур в положении стоя к значению в положении лежа (фиг.1).

При этом при значении вышеуказанных отношений, меньшим 0,45 и 0,35, соответственно для положения лежа и положения стоя считают функциональное состояние биологического объекта ниже нормы, а для равных и больших значений указанных величин считают функциональное состояние человека нормальным.

Вышеописанный критерий по существу является показателем качества здоровья человека и может быть назван "валеометром" (перевод с греческого "валео" - жизнь, "метр" - мерить).

Следует отметить, что каждая элементарная геометрическая фигура по существу представляет собой элементарную информационную (нелинейную) волну, т.к. она несет информацию о динамических (управляющих) характеристиках данного органа человека, в частности сердца.

В вышеописанных исследованиях определяется изменчивость сердечного ритма, а для выполнения анализа изменчивости сердечного ритма (ИРС) используется визуальное представление данных, известное под названием Метод Ритмографии, который отражает волновую структуру ИРС и служит "отпечатком" автономного регуляционного механизма. В основе этого метода лежит вычерчивание временных интервалов между последовательными сердечными ударами в виде прямых вертикальных линий. Чем дольше интервал между двумя сердечными ударами (RR), тем длиннее соответствующая вертикальная линия.

Когда эти линии выстраиваются последовательно, они образуют Ритмограмму - волновой портрет изменения интервалов RR, индивидуальный для каждой кривой. Ритмографическое представление позволяет сжать большой объем информации в простое изображение - волновой портрет (фиг.8).

Ритмограмма представляет собой график RR интервалов - изменение RR интервалов в зависимости от времени. Чтобы найти волновую структуру обычно используют Фурье анализ - разложение сложного колебания на сумму простых или гармонических колебаний. Однако это достаточно грубое приближение для живого организма. В человеческом организме нет гармонических колебаний, так как на работу сердца влияют огромное количество различных факторов. Поэтому используется геометрический метод нахождения волновой структуры деятельности сердца. Для этого ритмограмма представляется на фазовой плоскости в виде двумерного пространства, по вертикальной оси которого откладывают скорость изменения ритмограммы или ее приращение, а по горизонтальной оси - саму ритмограмму. Берется первый RR интервал, затем второй, третий и т.д., а соответствующие точки соединяются в непрерывную линию, образуя ломаную линию - хаосграмму (фиг.9).

Из хаосграммы выделяются элементарные геометрические фигуры, которые представляют собой отдельные колебания. Колебание - это возрастание и убывание, т.е. элементарная геометрическая фигура строится до пересечения сама собой. Получаются "двойки", "тройки", "четверки" и т.д., представляющие собой прямую линию - "двойка", треугольник - "тройка", четырехугольник - "четверка" и т.д. Эти элементарные геометрические фигуры с физиологической точки зрения реальные биоритмы или нелинейные волны, которые отражают деятельность сердца.

Результаты сравнения диагностики функционального состояния человека согласно предложенному способу с классическим (кардиограмма), представленные на (фиг.10), показывают, что функциональное состояние исследуемого человека ниже нормы для обоих методов диагностики.

Впервые на ЭКГ (фиг.10-г) видны признаки нарушения ритма сердца - трибигемия, на хаосграмме (фиг.10-а) четко видны элементарные фигуры, в основном треугольники, рейтинг исследуемого человека (фиг.10-б), а скаттерограмма (фиг.10-в) четко показывает нарушение ритма сердца.

Отношение количества фигур с числом сторон, равным 4, 5, 6, к общему количеству элементарных геометрических фигур для положения лежа получается меньше 0,45, а для положения стоя - меньше 0,35.

При сравнении кардиограммы исследования здорового человека для положения лежа и стоя соответственно (фиг.11-а и 11-б) можно констатировать, что показатели практически одинаковы. На глаз видна лишь разница в частоте пульса: стоя он чаще.

Сравнивая нелинейные параметры хаосграммы и волны для положений лежа и стоя (фиг.12-а и 12-б) того же человека, можно отметить, что они достаточно сильно отличаются друг от друга, тем более по качеству здоровья, лежа - 57%, стоя - 38%. Эти данные не противоречат классическим, на ЭКГ отчетливо видно увеличение частоты пульса в положении стоя по сравнению с положением лежа.

Это дает возможность утверждать, что предложенное техническое решение позволяет более качественно оценивать функциональное состояние человека.

Следует отметить, что значения отношений количества фигур, равные 4,5 и 3,5, для положений лежа и стоя соответственно, получены на основании экспериментальных данных, так же как и количество кардиоинтервалов - для положения лежа 192, а для положения стоя 252-448.

При этом все математические операции в предлагаемых способах выполняются с помощью компьютера, что значительно упрощает реализацию предлагаемого изобретения.

Следует отметить, что при значении отношения вышеупомянутых значений отношений в положении стоя к положению лежа, большего 1, считают адаптационные возможности исследуемого человека оптимальными, так как характеризуют наличие у него положительной адаптации к нагрузкам.

Таким образом, предлагаемые критерии оценки позволяют значительно повысить качество оценки функционального состояния человека.

1. Способ контроля функционального состояния человека, отличающийся тем, что регистрируют электромагнитные волны возбуждения заданного органа человека при его положении лежа и стоя, определяют интервальные параметры этих волн, формируют их фазовые характеристики и по мере изменения положения вектора фазовой характеристики осуществляют построение элементарных геометрических фигур перемещения данного вектора по фазовой плоскости, причем из полученного распределения элементарных геометрических фигур определяют отношение суммарного количества фигур с числом сторон, равным 4, 5, 6, к общему количеству элементарных геометрических фигур и по полученному его значению, меньшему 0,45 для положения лежа и меньшему 0,35 для положения стоя, считают функциональное состояние человека ниже нормы, а для равных и больших значений указанных величин считают функциональное состояние человека нормальным.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении интервальных параметров электромагнитных волн количество интервалов берут для положения лежа 192, а для положения стоя от 252 до 448.