Способ кластерной дифференцировки психофизиологических состояний

Изобретение относится к медицине, а именно к медицине труда, и может быть использовано для определения показаний к экспресс-коррекции психофизиологических состояний. До и после выполнения профессиональной деятельности регистрируют кардиоинтервалограмму. Определяют вариационный размах длительностей кардиоинтервалов (MxDMnдо, MxDMnпосле), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSDдо, RMSSDпосле) и амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМодо, АМопосле). Рассчитывают значения дифференцирующих функций G1 и G2. Если величина G1 не превышает величину G2, то обследуемых определяют как нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологического состояния. В других случаях обследуемых определяют как не нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологического состояния. Способ позволяет повысить оперативность определения наличия/отсутствия персонифицированных показаний для экспресс-коррекции психофизиологических состояний за счет проведения исследования до и после выполнения профессиональной деятельности, использования кардиоинтервалограммы и выбора наиболее значимых показателей для оценки психофизиологических состояний. 2 пр.

Реферат

Изобретение относится к медицине, в частности к медицине труда, и может быть использовано для оперативного определения необходимости экспресс-коррекции психофизиологического состояния человека после профессиональной деятельности.

Из уровня техники известен способ определения степени адаптированности человека к водолазной подготовке (патент RU 2444985, опубл. 20.03.2012) путем оценки функционального состояния организма до и после выполнения погружения в водолазном снаряжении регенеративного типа под воду в бассейне на глубину 3 м и пребывания его на грунте в течение 10 мин, причем показатели психофизиологического статуса оценивают до погружения, а состояние функций сердечно-сосудистой и нервной систем оценивают после погружения, а затем по формуле

APD=0,12P+0,15S-0,025A+0,06D+0,002M+0,014C-0,22K+0,31T-31,7,

где Р - частота сердечных сокращений после погружения под воду в бассейне, уд/мин;

S - систолическое артериальное давление после погружения под воду в бассейне, мм рт. ст.;

А - скорость переработки информации после погружения под воду в бассейне по корректурной пробе с кольцами Ландольта, бит/с;

D - диастолическое артериальное давление после погружения под воду в бассейне, мм рт. ст;

М - минутный объем кровообращения после погружения под воду в бассейне, мл;

С - латентный период сложной сенсомоторной реакции с выбором после погружения под воду в бассейне, мс;

К - критическая частота слияния световых мельканий после погружения под воду в бассейне, Гц;

Т - реактивная тревожность до погружения под воду в бассейне, баллы;

определяют адаптационный потенциал водолаза (APD) при проведении водолазной подготовки в баллах; водолазов (курсантов - будущих водолазов), набравших APD не менее 7,3 балла и не более 16,8 баллов, относят к группе имеющих удовлетворительную адаптированность к водолазной подготовке, 16,81-20,1 баллов - к группе с напряженной адаптированностью, а курсантов - будущих водолазов, набравших менее 7,3 балла и более 20,1 балла, - к группе, имеющих неудовлетворительную адаптированность к водолазной подготовке. Недостатком этого технического решения является то, что показатели психофизиологического статуса оценивают только до погружения, а состояние функций сердечно-сосудистой и нервной систем оценивают только после погружения, что не отражает изменение психофизиологических состояний вследствие выполнения профессиональной деятельности.

Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, является Способ слежения за состоянием здоровья человека - способ Амиранова (заявка на изобретение RU №2006107041/14, опубл. 10.08.2006) - с помощью компьютера по совокупности показателей вариабельности сердечного ритма и артериального давления (ВСР):

средняя длительность R-R интервалов (RRNN) в записи, мс;

наиболее часто встречающаяся длительность - мода - R-R интервалов (М0) в записи, мс;

доля модальных R-R интервалов (АМ0) в записи, %;

разброс значений R-R интервалов в записи относительно среднего значения - среднее квадратичное отклонение (SDNN), мс;

разность между максимальным и минимальным значениями в записи - вариационный размах - R-R интервалов (MxDMn), мс;

индекс напряженности регуляторных систем организма (ИН), усл. ед;

суммарная мощность спектра колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне до 0,4 Гц (TP), мс2;

абсолютная мощность высокочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,15-0,4 Гц (HF), мс2;

абсолютная мощность низкочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,04-0,15 Гц (LF), мс2;

абсолютная мощность высокочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,15-0,4 Гц (LF), мс2;

абсолютная мощность сверх низкочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,015-0,04 Гц (VLF), мс2;

относительная мощность высокочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,15-0,4 Гц (HFnu), %;

относительная мощность высокочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,15-0,4 Гц (LFnu), %;

относительная мощность высокочастотных колебаний длительности R-R интервалов в диапазоне 0,15-0,4 Гц (VLFnu), %;

отношение средних значений абсолютной мощности низкочастотного и высокочастотного компонентов спектра ВСР (LF/HF), усл.ед;

средняя частота пульса по записи (ЧП), уд./мин;

среднее диастолическое артериальное давление (АДД), мм рт.ст.;

среднее систолическое артериальное давление (АДС), мм рт.ст., которые определяют с помощью аппаратно-программного комплекса "Варикард" ВК1.4 по записи пятиминутной непрерывной регистрации сердечного ритма человека собирают данные

b(Tij); j=1…N1; i=1…N*; Ni≥1; N*>1,

где b(Tij) - результат измерения величины bi∈В* у человека в состоянии покоя в момент времени Tij:

Tн≤Tij≤T≤Tз; j=1…Ni,

Тн - время начала слежения за состоянием здоровья человека;

Т - время определения степени здоровья человека;

Tз - время завершения слежения за состоянием здоровья человека;

Ni - количество измерений величины bi∈В* у человека в течение времени Тн до T;

В* - совокупность показателей ВСР, обследуемая у человека в течение времени от Тн до Т;

N* - объем В*,

вычисляют совокупность величин

Mj1, Sj1, Nj1, j=1…N*

и сопоставляют ее с совокупностью величин

Mj0, Sj0, Nj0, j=1…N*,

где Mj1 и Sj1 - среднее арифметическое и среднеквадратическое отклонение выборки результатов обследования j-го показателя ВСР человека;

Nj1 - объем выборки результатов обследования j-го ВСР человека, по которой устанавливают Mj1 и Sj1: Nj1≥1

N* - количество показателей ВСР, по которым в момент времени Т в распоряжении специалиста имеются результаты обследования ВСР человека;

Mj0 и Sj0 - среднее арифметическое и среднеквадратическое отклонение выборки результатов обследования j-го показателя ВСР в состоянии покоя у контрольной группы здоровых людей, к которой человек принадлежит, по крайней мере, по полу и возрасту, и установленной с доверительной вероятностью Р(1>Р≥0,95);

Nj0 - объем выборки результатов обследования j-го показателя ВСР контрольной группы здоровых людей:

Nj0>1,

отличающийся тем, что при любом Т, включая Т=Тн, а точнее, когда

Ni*=1; i=1…N*

степень здоровья человека и, в конечном счете, степень переносимости нагрузки его организмом, устанавливают с вероятностью Р, последовательно выполняя следующие действия:

1) от результатов обследования человека, накопленных с момента первого обследования, отделяют ту часть, которая в момент обследования человека Т еще не

является устаревшей,

2) выясняют, выполняется ли условие

N≥Nmin (1)

и если нет, то расчет приостанавливают и выдают сообщение

«Требуются дополнительные данные», (2)

а если условие (1) выполняется, то устанавливают величины

aj=aj(Р, Mjk, Sjk, Njk; k=0,1; j=1…N); j=1…N

и

βj0j0(P, Mjk, Sjk, Njk; k=0,1; j=1…N); j=1…N,

где N - количество показателей, по которым в момент времени Т имеются неустаревшие результаты обследования человека;

Nmin - заданное специалистом минимально допустимое значение N;

aj - предельное значение j-го показателя, допустимое для организма человека в момент времени T:

aj=ajmin при Mj1≤Mj0 и aj=ajmax при Mj1>Mj0;

ajmin - минимальное значение j-го показателя, допустимое для организма человека в момент времени T;

ajmax - максимальное значение j-го показателя, допустимое для организма человека в момент времени Т;

βj0 - двоичное число, равное 1, если при определении степени общего состояния здоровья человека в момент времени Т совокупность данных

(Mj1, Sj1, aj); j=j0; j0=1…N

должна быть принята во внимание, и равно 0 - в противном случае,

3) выясняют, выполняется ли условие

N 1 = ∑ j = 1 N β j 0 ≥ N min

и если нет, то расчет приостанавливают и выдают сообщение (2), а если условие (3) выполняется, то устанавливают величины

Yj=YJ(Р, Mjk, Sjk, Njk; k=0,1; j=1…N1)∈(0, 1]; j=1…N,

где Yj - степень здоровья человека, установленная по совокупности данных

(Mj1, Sj0, aj); j=j0; j0=1…N,

4) определяют величину

Y=Y(Yj; j=1…N1),

где Y - показатель общего состояния здоровья человека в момент времени Т: Y=1, если человек в момент времени T является здоровым и 0<Y<1, если человек в момент времени Т является больным, 5) устанавливают величину G,

где G - степень переносимости организмом человека нагрузки, полученной им в результате врачебных и/или других внешних и внутренних воздействий в период от Tk-1 до Тk=Т(k=1,2,3…):

G=1⇔Yд=Yп=1;

Yд - значение Y, установленное до получения нагрузки организмом человека;

Yп - значение Y, установленное после получения нагрузки организмом человека,

6) выясняют, выполняется ли условие

Gп<Gд,

где Gд и Gп - значения величины G, установленные по результатам обследования человека до и после получения нагрузки соответственно, и если да, то делают вывод о непереносимости организмом человека заданного воздействия, о чем ставят в известность специалиста,

7) совокупность данных

G, Р, Mjk, Sjk, Njk, аj, γj, βj0; k=0,1; j=1…N,

сохраняют. Недостатком этого технического решения является то, что оно ориентировано на использование не индивидуальных, а популяционных нормативных (граничных) значений контролируемых показателей, что не отражает индивидуальное (персонифицированное, персонализированное) изменение психофизиологических состояний вследствие выполнения профессиональной деятельности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности определения необходимости экспресс-коррекции психофизиологических состояний человека после профессиональной деятельности (рабочего дня, рабочей смены) в интересах реализации мероприятий по сохранению здоровья персонала.

Решение технической задачи достигается тем, что до и после выполнения профессиональной деятельности регистрируют кардиоинтервалограмму и определяют вариационный размах длительностей кардиоинтервалов (MxDMnдо, MxDMnпосле), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSDдо, RMSSDпосле), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМодо, АМопосле) и рассчитывают значения дифференцирующих функций (G1 и G2)

G1=-0,005(MxDMnпосле-MxDMnдо)-0,031(RMSSDпосле-RMSSDдо)+0,01(АМопосле-АМодо)-0,768,

G2=0,032(MxDMnпосле-MxDMnдо)-0,115(RMSSDпосле-RMSSDдо)-0,031(АМопосле-АМодо)-3,372,

и если величина G1 не превышает величину G2, то обследуемых определяют как нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологического состояния, в других случаях обследуемых определяют как не нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологического состояния.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение оперативности определения наличия/отсутствия персонифицированных показаний для экспресс-коррекции психофизиологических состояний на основании его показателей до и после выполнения профессиональной деятельности.

Реализация заявленного способа заключается в следующем.

1) До начала профессиональной деятельности у обследуемого в состоянии покоя сидя или лежа в течение не менее 2 минут регистрируют кардиоинтервалограмму. Обрабатывая кардиоинтревалограмму, по стандартным методикам определяют вариационный размах длительностей кардиоинтервалов (MxDMnдо), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSDдо), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМодо).

2) По завершении профессиональной деятельности у обследуемого в состоянии покоя сидя или лежа в течение не менее 2 минут регистрируют кардиоинтервалограмму. Причем длительность и способ регистрации (сидя или лежа) кардиоинтервалограммы до и после профессиональной деятельности должны совпадать. Обрабатывая кардиоинтревалограмму, определяют вариационный размах длительностей кардиоинтервалов (MxDMnпосле), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSDпосле), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМопосле).

3) На основании полученных значений показателей психофизиологического состояния рассчитывают значения дифференцирующих функций (G1 и G2)

G1=-0,005(MxDMnпосле-MxDMnдо)-0,031(RMSSDпосле-RMSSDдо)+0,01(АМопосле-АМодо)-0,768,

G2=0,032(MxDMnпосле-MxDMnдо)-0,115(RMSSDпосле-RMSSDдо)-0,031(АМопосле-АМодо)-3,372,

4) Обследуемых, для которых величина G1 не превышает величину G2 относят к классу нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологических состояний, остальных обследуемых относят к классу не нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологических состояний.

5) Нуждающимся в экспресс-коррекции психофизиологических состояний осуществляют такую коррекцию одним из доступных методов, имеющимся в распоряжении медицинского работника: психологическая релаксация, контрастный душ, ванны, ароматерапия и т.п. Постоянная нуждаемость человека в экспресс-коррекции

психофизиологических состояний является основанием для проведения углубленного медицинского обследования в интересах принятия решений о соответствии состояния здоровья требованиям профессиональной деятельности, о необходимости медикаментозной коррекции здоровья, о необходимости коррекции режима труда и отдыха и т.п.

Под психофизиологическим состоянием понимают интегральную характеристику особенностей организма и личности человека, определяющих потенциальные или реализуемые возможности к заданным требованиям надежности и эффективности конкретной профессиональной деятельности. Диагностика психофизиологического состояния предполагает получение его интегральной оценки, объединяющей объективные и субъективные характеристики.

Для разработки способа кластерной дифференцировки психофизиологических состояний использован диагностический комплекс, состоящий из нескольких блоков:

1. Блок физиологического обследования:

а) исследование состояния системы центральной и периферической гемодинамики в покое: систолическое, диастолическое, среднее артериальное давление, частота сердечных сокращений, ударный объем кровообращения, сердечный выброс;

б) исследование вегетативной регуляции сердечной деятельности в покое, в положении сидя: максимальная и минимальная длительность кардиоинтервалов, их разность и отношение; квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов; доля кардиоинтервалов с разностью более 50 мс; стандартное отклонение, коэффициент вариации, дисперсия, мода, амплитуда моды длительностей кардиоинтервалов; АМо50 - амплитуда моды при ширине класса 50 мс, АМо7.8 - амплитуда моды при ширине класса 1/128 с, SI - стресс-индекс, TP - мощность спектра кардиоинтервалов;

в) проведение функциональных нагрузочных проб с определением времени задержки дыхания на выдохе (проба Генча) и на вдохе (проба Штанге), показателя реактивности в пробе Штанге и в пробе Генча.

2. Блок психофизиологического обследования:

а) определение времени простой и сложной сенсомоторной реакции;

б) тест дифференциальной самооценки психофизиологического состояния по методике САН (С - самочувствие, А - активность, H - настроение).

По результатам динамического комплексного психофизиологического обследования персонала промышленных производств до и после четырехчасовой смены или в начале и в конце восьмичасового рабочего дня в зависимости от графика работы получена первичная информация. Обрабатывая эту информацию, выделены два кластера психофизиологических состояний, интерпретированных по полному перечню показателей, а затем получен комплекс информативных показателей минимальной размерности, позволяющих дифференцировать текущее психофизиологическое состояние после профессиональной деятельности к одному из двух кластеров. Примеры реализации способа.

Пример 1. Мужчина, 25 лет, работник промышленного производства, профессиональная деятельность осуществляется восьмичасовыми сменами. До и после восьмичасового рабочего дня в состоянии покоя в положении лежа в течение двух минут зарегистрирована кардиоинтервалограмма. В результате ее обработки получены следующие значения показателей психофизиологического состояния:

- до начала профессиональной деятельности:

MxDMnдо=286 мс, RMSSDдо=43,386 мс, АМодо=35,572%;

- по завершении профессиональной деятельности:

MxDMnпосле=413 мс, RMSSDпосле=57,799 мс, АМопосле=24,533%.

Подставив значения показателей в дифференцирующие функции, рассчитываем их значения:

G1=-0,005(413-286)-0,031(17,88-43,386)+0,01(24,533-35,572)-0,768=-1,388693;

G2=0,032(413-286)-0,115(17,88-43,386)-0,031(24,533- 35,572)-3,372=-0,623286.

Выполнено условие G2>G1, следовательно, обследуемый не нуждается в экспресс-коррекции психофизиологических состояний.

Говоря о связи способа диагностики с диагностическим фактором (в заявленном способе о взаимосвязи оценки кардиоинтервалограммы с психофизиологическим состоянием), следует отметить, что (Оценка функционального состояния организма при трудовых нагрузках по показателям активности регуляторных систем: методические рекомендации / P.M. Баевский [и др.]. - Челябинск, 1986. - 20 с):

- анализ кардиоинтервалограммы получил широкое распространение как метод, позволяющий количественно охарактеризовать активность различных отделов вегетативной нервной системы через их влияние на функцию синусового узла сердца, которое проявляется в колебаниях длительности кардиоинтервалов;

- вариационный размах длительностей кардиоинтервалов (MxDMnпосле) увеличивается при активации автономного контура, ослаблении симпатической регуляции ритма, при этом вариабельность ритма растет, увеличивается разброс длительностей кардиоинтервалов, снижается число однотипных по длительности интервалов; повышение вариационного размаха после рабочей смены в опытной группе показывает снижение тонуса симпатической нервной системы и изменение регуляторных механизмов сердечной деятельности в пользу децентрализации;

- квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSDпосле) является показателем активности парасимпатического звена вегетативной регуляции;

- амплитуда моды длительности кардиоинтервалов (АМопосле) является показателем активности регуляторных систем, обусловленной адекватной функциональным возможностям организма нагрузкой.

Изложенные сведения подтверждают пригодность разработанного способа для достижения заявляемого технического результата.

Пример 2. Мужчина, 29 лет, водитель. До и после восьмичасового рабочего дня в состоянии покоя в положении сидя в течение двух минут зарегистрирована кардиоинтервалограмма. В результате ее обработки получены следующие значения показателей психофизиологического состояния:

- до начала профессиональной деятельности:

MxDMnдо=200 мс, RMSSDдо=25,721 мс, АМодо=57,864%;

- по завершении профессиональной деятельности:

MxDMnпосле=170 мс, RMSSDпосле=19,626 мс, АМопосле=86,915%.

Подставив значения показателей в дифференцирующие функции, рассчитываем их значения:

G1=-0,005(170-200)-0,031(19,626-25,721)+0,01(86,915-57,864)-0,768=-0,138545;

G2=0,032(170-200)-0,115(19,626-25,721)-0,031(86,915-57,864)-3,372=-4,531656.

Выполнено условие G1>G2, следовательно, обследуемый нуждается в экспресс-коррекции психофизиологического состояния. Проведенный сеанс ароматерапии с использованием эфирных масел мяты перечной, шалфея и полыни лимонной способствовал нормализации показателей психофизиологического состояния, что положительно сказалось на объективных и субъективных оценках его показателей.

Описанный способ верифицирован в процессе медицинского обеспечения персонала объектов по уничтожению химического оружия и нашел применение в практике.

.

Способ определения показаний к экспресс-коррекции психофизиологических состояний, характеризующийся тем, что до и после выполнения профессиональной деятельности регистрируют кардиоинтервалограмму и определяют вариационный размах длительностей кардиоинтервалов (MxDMnдо, MxDMnпосле), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSDдо, RMSSDпосле), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМодо, АМопосле) и рассчитывают значения дифференцирующих функций (G1 и G2)G1=-0,005(MxDMnпосле-MxDMnдо)-0,031(RMSSDпосле-RMSSDдо)+0,01(АМопосле-АМодо)-0,768,G2=0,032(MxDMnпосле-MxDMnдо)-0,115(RMSSDпосле-RMSSDдо)-0,031(АМопосле-АМодо)-3,372,и если величина G1 не превышает величину G2, то обследуемых определяют как нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологического состояния, в других случаях обследуемых определяют как не нуждающихся в экспресс-коррекции психофизиологического состояния.