Аппаратно-программный комплекс оценки функциональных резервов организма и рисков развития распространенных неинфекционных заболеваний

Аппаратно-программный комплекс оценки функциональных резервов организма и рисков развития распространенных неинфекционных заболеваний

Реферат

Изобретение относится к области медицины, в частности к диагностике, и может быть использовано для комплексной оценки состояния здоровья пациентов в лечебно-профилактических учреждениях, реабилитационных центрах, санаториях, поликлиниках и других медицинских учреждениях при проведении скрининг-оценки функционального состояния организма в ходе диспансеризации.

Одной из важнейших задач в сфере охраны здоровья человека является разработка технологий оценки функциональных резервов организма человека и алгоритмов выявления лиц групп риска развития распространенных заболеваний. Действительно, очевидна огромная социальная роль оценки резервов (ресурса) здоровья и его мониторинга, осуществляемого с целью раннего выявления дисфункций, связанных с социальной и производственной деятельностью человека, и предупреждения развития патологического процесса. Общие требования к мониторингу состояния здоровья населения вытекают из того, что он должен охватывать различные профессиональные и возрастные группы населения, быть нацеленным, прежде всего, на поддержание оптимального функционального состояния человека и обеспечить активную профилактику и восстановительную коррекцию обнаруженных дисфункций (Разумов А.Н., Бобровницкий И.П., 2010 г.).

Известен диагностический медицинский аппаратно-программный комплекс, содержащий последовательно соединенные регистрационный блок и диагностический блок с системой электропунктурной диагностики и принтер, при этом система электропунктурной диагностики включает подсистемы электропунктурной диагностики по контрольным точкам измерения (КТИ), по меридианам и по функциональным системам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок назначений и рекомендаций врача, блок предварительного электропунктурного диагноза и дифференциальной диагностики, блок сравнения результатов обследования и блок медикаментозного тестирования, при этом диагностический блок дополнительно включает системы клинической иридодиагностики, психофизиологической диагностики и функциональной диагностики с подсистемами омега-потенциал головного мозга и вариационной пульсометрии, а система электропунктурной диагностики диагностического блока дополнительно содержит подсистему электропунктурной диагностики заболеваний по различным диагностическим алгоритмам, блок предварительного электропунктурного диагноза и дифференциальной диагностики содержит систему анализа по КТИ с подсистемами анализа по меридианам, по функциональным системам, по диаграмме, по взаимосвязи и по биологически активным точкам (БАТ) при выбранных заболеваниях, при этом подсистема анализа по взаимосвязи содержит подсистемы активирующей и сдерживающей взаимосвязей, синдромов ″пустоты″ и ″полноты″, по циклам ″у-син″ - недостаток и ″у-син″ - избыток, по большому кругу движения энергии ″недостаток″ и по большому кругу движения энергии ″избыток″, блок сравнения результатов обследования содержит системы: справочник врача, справочник по препаратам и справочник по измерениям, блок медикаментозного тестирования содержит ампульные и электронные селекторы, состыкованные через системный интерфейс с диагностико-терапевтическим прибором ″ДЕТА″, а блок назначений и рекомендаций врача содержит системы электрочастотной терапии с подсистемой справочник врача по электрочастотной терапии, биорезонансной терапии с подсистемой справочник врача по биорезонансной терапии, фитотерапии, диетологии, бальнеологии и лечебной физкультуры (ЛФК), при этом диагностический блок, блок предварительного электропунктурного диагноза и дифференциальной диагностики, блок сравнения результатов обследования, блок медикаментозного тестирования, блок назначений и рекомендаций врача и принтер соединены последовательно, один из выходов блока назначений и рекомендаций врача соединен с входом регистрационного блока, а один из выходов блока сравнения результатов обследования соединен с одним из входов диагностического блока (RU №96118342).

Недостатком этого комплекса является узкая направленность предложенных методик, которая не позволяет оценить функциональное состояние организма в целом.

Известен способ оценки функционального состояния организма человека методом, реализованным в программно-аппаратном комплексе «Интегральный показатель здоровья». Он включает изучение адаптационных и резервных возможностей организма, состояния сердечно-сосудистой, дыхательной, центральной нервной систем, вегетативного гомеостаза, психоэмоционального статуса.

Для оценки условий и образа жизни в программе используются следующие показатели: адекватность питания; режим труда и отдыха; двигательная активность; стрессовое окружение, включая самоощущение в социуме; вредные привычки.

Программа «Интегральный показатель здоровья» (далее: Программа) предназначена для количественного определения резервов здоровья человека, исходя из объективных результатов исследования. В Программе реализован принцип единства висцеральной и психоэмоциональной сфер организма, комплексный подход к оценке здоровья. Предусмотренные Программой возможности представления и сохранения результатов исследований позволяют проводить динамический контроль состояния здоровья с анализом влияния на него факторов окружающей среды, образа жизни человека.

Диагностика резервов индивидуального здоровья с помощью программно-аппаратного комплекса «Интегральный показатель здоровья» основана на проведении комплекса исследований: 1) оценки состояния неспецифических адаптационных резервов организма методом вариационной кардиоинтервалометрии с математическим анализом ритма сердца (по методике P.M. Баевского с соавт.); 2) экспресс-оценки уровня физического состояния (по методике Г.Л. Апанасенко); 3) оценки функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) по параметрам зрительно-моторной реакции (по методике Т.Д. Лоскутовой); 4) определения психоэмоционального состояния с помощью цветометрического теста Люшера; 5) теста самооценки психофизического состояния САН (самочувствие-активность-настроение).

Выполнение данного стандартного комплекса тестов является достаточным для корректного определения интегрального показателя здоровья и его составляющих. Первые три теста составляют блок оценки соматического здоровья, а два последних относятся к психологической сфере. Программа позволяет также дополнить обследование оценкой физической работоспособности (гарвардский степ-тест, тест PWC-170) при отсутствии противопоказаний к субмаксимальным нагрузочным тестам.

В результате математической обработки данных, полученных при выполнении отдельных тестов, Программа вычисляет следующие основные показатели:

- Показатель активности регуляторных систем (ПАРС), измеряемый в баллах, характеризующий адаптационную способность сердечно-сосудистой системы;

- Индекс напряжения (в условных единицах), являющийся одним из важных параметров оценки вегетативного тонуса и использующийся при вычислении ПАРС;

- Уровень физических возможностей (в баллах);

- Функциональные резервы ЦНС (%);

- Уровни тревожности, эмоциональной стабильности и способности к преодолению стресса;

- Показатели самочувствия, активности, настроения и общей самооценки (%).

Эти данные, в свою очередь, подвергаются математической обработке Программой, в результате чего рассчитываются (в %):

- Интегральный показатель (общие резервы) здоровья;

- Соматический компонент здоровья;

- Психологический компонент здоровья.

Перечисленные показатели отображаются не только в числовом выражении, но и в графической форме (в виде курсора на оценочной семафорной шкале, положение которого соответствует числовому значению показателя и указывает его уровень).

Вся эта информация может быть распечатана на принтере и сохраняется в памяти компьютера (Соколов А.В. Методические рекомендации «Интегральная оценка резервов индивидуального здоровья». - М., 2003 г., с.12-14).

Однако этот способ имеет недостаток, так как в нем отсутствует возможность оценки множества различных параметров (параметры центральной гемодинамики, функции внешнего дыхания и т.д.), которые позволяют составить оптимальную картину функционального состояния любого человека.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов, содержащий измерительную часть и соединенный с ней электронный блок обработки сигналов, отличающийся тем, что электронный блок обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера, оснащенного беспроводным интерфейсом персонального компьютера, а измерительная часть выполнена в виде группы приборов в составе правого и левого спектрофотометрических анализаторов, правого и левого пульсовых оксиметров, правого и левого измерителей накожной температуры и измерителя частоты дыхания, а также контроллера сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом контроллера сбора данных, причем входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера сбора данных, который через беспроводной интерфейс контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом персонального компьютера.

Недостатком этого комплекса является низкая точность, связанная с ограниченностью диагностики в связи с отсутствием должного количества измерительных приборов для интегральной оценки функционального состояния организма. Также существенным недостатком данного комплекса является отсутствие блоков уточняющей диагностики, расчета рисков развития распространенных заболеваний и блока формирования адресных оздоровительных программ. Используемая беспроводная связь частей комплекса при определенных условиях может уменьшить его работоспособность.

Техническим результатом предлагаемого решения является быстрое и адекватное проведение диспансеризации различной категории лиц в любых условиях без использования дополнительного оборудования, количественная интегральная оценка функциональных резервов организма человека по основным функциональным системам, унификация оценки уровня функциональных резервов организма, а также компактность, транспортабельность и технологичность проведения исследований.

Указанный технический результат достигается тем, что аппаратно-программный комплекс выполнен по модульному принципу и в виде конструкции, которая используется как в стационарной, так и в перемещаемой конфигурации.

Предложенный аппаратно-программный комплекс включает:

- по крайней мере одно терминальное устройство пациента, представляющее собой компьютер с загруженным программным приложением для выполнения психологического тестирования, хранилищем данных с расположенными в нем базами данных (БД) пациентов и их антропометрических показателей, результатов выполненных тестов, БД тестов, БД текстовых, графических и звуковых объектов, используемых в тестах, при этом терминальное устройство пациента снабжено компьютерной мышкой для обеспечения выбора объекта на мониторе компьютера в процессе выполнения теста нажатием клавиши мышки и перемещения объекта из одного положения в другое при нажатой клавише мышки; звуковыми платами и динамиками для воспроизведения звуковых сигналов, а также платами видеоадаптеров для воспроизведения графической информации в процессе выполнения тестов и/или по итогам выполнения тестов;

- терминальное устройство врача, соединенное проводной или беспроводной связью с терминальным устройством пациента и принтером.

Терминальное устройство врача содержит:

а) модуль анализатора вариабельности сердечного ритма, выполненный с возможностью оценки кардиоинтервалограммы, обеспечивающей распознавание R-зубцов, расчет ЧСС, расчет числа учтенных R-R интервалов и параметров их вариабельности;

б) модуль биоимпедансометрии внутренних сред организма, выполненный с возможностью оценки состава тела;

в) модуль спирометрии, выполненный с возможностью оценки функции внешнего дыхания;

г) модуль осциллометрического анализатора параметров кровообращения, выполненный с возможностью оценки параметров центральной гемодинамики;

д) модуль пульсоксигемометра, выполненный с возможностью оценки фотоплетизмограммы.

Модули анализатора вариабельности сердечного ритма, биоимпедансометрии, спирометрии, осциллометрического анализатора параметров кровообращения, оксигемометра выполнены с возможностью подключения соответствующих датчиков и получения от них через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) соответствующих значений, после чего обработанные модулями данные поступают в блок аналитической обработки данных, выполненный с возможностью перевода полученных от каждого модуля значений параметров в единую десятибалльную четырехуровневую шкалу и формирования интегральных показателей для оценки функционального состояния организма с учетом расчета рисков развития заболеваний.

Согласно изобретению в качестве психологических тестов, хранящихся в БД, используют тесты, выбранные из группы: самооценки активности, настроения и самочувствия, шкалу реактивной и личностной тревожности Спилберга-Ханина, цветовой тест Люшера, тест «простой сенсомоторной реакции», тест «реакции на движущийся объект».

При расчете параметров вариабельности сердечного ритма осуществляют расчет показателя М - среднего значения учтенных интервалов R-R с отклонением не более ±1 мс, стандартной ошибки среднего значения М с отклонением не более ±0,05 мс, среднего квадратического отклонения SDNN с отклонением не более ±1 мс, максимального значения Mx с отклонением не более ±1 мс, минимального значения Mn с отклонением не более ±1 мс, вариационного размаха MxDMn с отклонением не более ±2 мс, отношения Mx/Mn (MxRMn) с отклонением не более ±0,02, коэффициента вариации CV с отклонением не более ±1%.

При оценке состава тела посредством модуля биоимпедансометрии осуществляют расчет жировой и/или безжировой массы тела, индекса массы тела, процентного содержания жира в организме, количества внеклеточной, внутриклеточной и/или общей жидкости.

При оценке функции внешнего дыхания посредством модуля спирометрии осуществляют расчет форсированной жизненной емкости легких, объема форсированного выдоха за 1 секунду, индекса Тиффно, пиковой объемной скорости выдоха, мгновенной объемной скорости после выдоха 25% функциональной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), мгновенной объемной скорости после выдоха 50% ФЖЕЛ, мгновенной объемной скорости после выдоха 75% ФЖЕЛ, средней объемной скорости в интервале между 25% и 75% ФЖЕЛ, объема форсированного выдоха, времени выдоха, жизненной емкости легких вдоха, емкости вдоха, резервного объема выдоха, дыхательного объема, минутного объема дыхания, отношения времени вдоха и времени выдоха, частоты дыхания, времени вдоха.

При оценке параметров центральной гемодинамики посредством модуля осциллометрического анализатора параметров кровообращения осуществляют расчет диастолического, среднего, систолического и пульсового артериального давления (АД) в диапазоне от 10 до 250 мм рт.ст., частоты сердечных сокращений (ЧСС) в диапазоне от 35 до 200 уд./мин, минутного объема кровообращения в диапазоне от 2,0 до 10,0 л/мин, сердечного индекса в диапазоне от 1,0 до 6,0 л/(мин·м²), ударного объема кровообращения в диапазоне от 20 до 200 мл, ударного индекса в диапазоне от 10 до 110 мл/м², скорости распространения пульсовой волны в диапазоне от 3 до 14,0 м/с, податливости сосудистой системы в диапазоне от 0,7 до 3,0 мл/мм рт.ст., общего периферического сопротивления сосудов в диапазоне от 600 до 3000 дин·см^-5·с, удельного периферического сопротивления в диапазоне от 10 до 80.

При оценке фотоплетизмографии посредством модуля пульсоксигемометра осуществляют определение пульсовой волны, тест венозного рефлюкса, определение микроциркуляции крови на данном участке кожи пациента, а также атеросклеротические изменения.

Затраченное на исследование время составляет 35-40 минут.

По окончании обследовании через принтер выводится итоговый протокол, содержащий следующие пункты:

- Антропометрические данные (рост, вес, окружность талии и т.д.);

- Частота сердечных сокращений;

- Артериальное давление систолическое;

- Артериальное давление диастолическое;

- Среднее давление;

- Периферическое сопротивление;

- Удельное сопротивление периферических сосудов фактическое;

- Удельное сопротивление периферических сосудов рабочее;

- Показатели артериального давления;

- Параметры внешнего дыхания (жизненная емкость легких, форсированная жизненная емкость легких, индекс Тиффно и др.);

- Количество жира в килограммах и процентах. Количество внеклеточной жидкости (кровь, лимфа). Количество внутриклеточной жидкости;

- Количество в килограммах и процентах активной клеточной массы (мышцы, органы, мозг и нервные клетки);

- Индекс массы тела;

- Данные микрогемоциркуляции;

- Резерв капиллярного кровотока;

- Уровень сатурации кислорода в системе микрогемодинамики;

- Показатели самочувствия, активности и настроения;

- Уровень реактивной тревожности;

- Данные реакции на движущийся объект;

- Показатели простой сенсомоторной реакции.

Результаты исследования принадлежат к различным друг от друга шкалам измерения, а также имеют разный диапазон нормы и отклонения от нее.

Для более четкого и единообразного представления полученные в результате обследования величины приведены к интегральной десятибалльной шкале, которая была разработана с целью наглядной интерпретации количественной оценки функциональных резервов организма и рисков развития распространенных заболеваний. Возможность перевода в единую десятибалльную четырехуровневую шкалу раскрыта в патенте RU 2464935.

На основании полученных данных имеется возможность определения схемы углубленного обследования, расчетных показателей рисков развития распространенных заболеваний и адресных оздоровительных программ.

1. Аппаратно-программный комплекс оценки функциональных резервов организма, включающий:- по крайней мере одно терминальное устройство пациента, представляющее собой компьютер с загруженным программным приложением для выполнения психологического тестирования, хранилищем данных с расположенными в нем базами данных (БД) пациентов и их антропометрических показателей, результатов выполненных тестов, БД тестов, БД текстовых, графических и звуковых объектов, используемых в тестах, при этом терминальное устройство пациента снабжено компьютерной мышкой с возможностью выбора и перемещения графического объекта из одного положения в другое на мониторе компьютера в процессе выполнения теста путем использования клавиши мышки; снабжено звуковыми платами и динамиками для воспроизведения звуковых сигналов и платами видеоадаптеров для воспроизведения графической информации в процессе выполнения тестов и/или по итогам выполнения тестов;- терминальное устройство врача, соединенное проводной или беспроводной связью с терминальным устройством пациента и содержащее:а) модуль анализатора вариабельности сердечного ритма, выполненный с возможностью оценки кардиоинтервалограммы, обеспечивающей распознавание R-зубцов, расчет ЧСС, расчет числа учтенных R-R интервалов и параметров их вариабельности;б) модуль биоимпедансометрии внутренних сред организма, выполненный с возможностью оценки состава тела;в) модуль спирометрии, выполненный с возможностью оценки функции внешнего дыхания;г) модуль осциллометрического анализатора параметров кровообращения, выполненный с возможностью оценки параметров центральной гемодинамики;д) модуль пульсоксигемометра, выполненный с возможностью оценки фотоплетизмограммы,при этом упомянутые модули выполнены с возможностью подключения к пациенту соответствующих датчиков и получения от них через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) соответствующих значений параметров пациента, после чего все полученные в результате обследования значения физиологических и психологических параметров пациента поступают в блок аналитической обработки данных, выполненный с возможностью перевода полученных значений параметров в единую десятибалльную шкалу и формирования интегральных показателей для оценки функциональных резервов организма.

2. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве психологических тестов, хранящихся в БД, используют тесты, выбранные из группы: самооценки активности, настроения и самочувствия, шкалу реактивной и личностной тревожности Спилберга-Ханина, цветовой тест Люшера, тест «простой сенсомоторной реакции», тест «реакции на движущийся объект».

3. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что при расчете параметров вариабельности сердечного ритма осуществляют расчет показателя М - среднего значения учтенных интервалов R-R с отклонением не более ±1 мс, стандартной ошибки среднего значения М с отклонением не более ±0,05 мс, среднего квадратического отклонения SDNN с отклонением не более ±1 мс, максимального значения Мх с отклонением не более ±1 мс, минимального значения Mn с отклонением не более ±1 мс, вариационного размаха MxDMn с отклонением не более ±2 мс, отношения Mx/Mn (MxRMn) с отклонением не более ±0,02, коэффициента вариации CV с отклонением не более ±1%.

4. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что при оценке состава тела посредством модуля биоимпедансометрии осуществляют расчет жировой и/или безжировой массы тела, индекса массы тела, процентного содержания жира в организме, количества внеклеточной, внутриклеточной и/или общей жидкости.

5. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что при оценке функции внешнего дыхания посредством модуля спирометрии осуществляют расчет форсированной жизненной емкости легких, объема форсированного выдоха за 1 секунду, индекса Тиффно, пиковой объемной скорости выдоха, мгновенной объемной скорости после выдоха 25% функциональной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), мгновенной объемной скорости после выдоха 50% ФЖЕЛ, мгновенной объемной скорости после выдоха 75% ФЖЕЛ, средней объемной скорости в интервале между 25% и 75% ФЖЕЛ, объема форсированного выдоха, времени выдоха, жизненной емкости легких вдоха, емкости вдоха, резервного объема выдоха, дыхательного объема, минутного объема дыхания, отношения времени вдоха и времени выдоха, частоты дыхания, времени вдоха.

6. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что при оценке параметров центральной гемодинамики посредством модуля осциллометрического анализатора параметров кровообращения осуществляют расчет диастолического, среднего, систолического и пульсового артериального давления (АД) в диапазоне от 10 до 250 мм рт.ст., частоты сердечных сокращений (ЧСС) в диапазоне от 35 до 200 уд./мин, минутного объема кровообращения в диапазоне от 2,0 до 10,0 л/мин, сердечного индекса в диапазоне от 1,0 до 6,0 л/(мин·м²), ударного объема кровообращения в диапазоне от 20 до 200 мл, ударного индекса в диапазоне от 10 до 110 мл/м², скорости распространения пульсовой волны в диапазоне от 3 до 14,0 м/с, податливости сосудистой системы в диапазоне от 0,7 до 3,0 мл/мм рт.ст., общего периферического сопротивления сосудов в диапазоне от 600 до 3000 дин·см^-5·c, удельного периферического сопротивления в диапазоне от 10 до 80.

7. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что при оценке фотоплетизмографии посредством модуля пульсоксигемометра осуществляют определение пульсовой волны, тест венозного рефлюкса, определение микроциркуляции крови на данном участке кожи пациента, а также атеросклеротические изменения.