Способ контроля функционального состояния биологического объекта

 

Способ может быть использован в медицине. У пациента регистрируют ЭКГ. В каждом кардиоцикле выделяют R-зубец, определяют последовательность RR-интервалов и по ним строят РГ, а по ней определяют последовательность дыхательных волн. Длительность каждой дыхательной волны определяют числом RR-интервалов, ее образующих. При этом каждое число RR-интервалов кодируют частотой звукового диапазона, запоминают последовательность частот, характеризующую длительность дыхательных волн и порядок их чередования, после чего воспроизводят последовательность частот, причем время воспроизведения каждой из частот одинаково и составляет не менее 50 мс. Способ более прост, позволяет ускорить массовое обследование население. 2 ил.

Изобретение относится к разделу клинической медицины "диагностическое обследование, в частности к распознаванию фаз здоровья и предболезни, и может быть использовано в повседневной врачебной практике при диспансеризации населения, а также в спортивной, авиационной и космической медицине.

В настоящее время известно достаточное число способов контроля и определения функционального состояния биологических объектов на основе анализа волновой структуры сердечного ритма (см., например, описания к авт. свид. и патентам РФ 1607772, 1804782, 2020804, 2033075 по кл. A 61 B 5/02, патентам США 5201321 по НКИ 128-702 (МКИ A 61 B 5/0472), 5205295 по НКИ 128-711 (МКИ A 61 В 5/0436), Германии 4243889 по кл. A 61 В 5/0432, 5/0452, РСТ 93/12714 по A 61 В 5/02 и др., а также статьи: Баевский Р.М. Барсукова Ж.В., Берсенева А. П. "Программные системы донозологического (прогностического) контроля за уровнем здоровья и оценка эффективности профилактических мероприятий". Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний в прикладной физиологии: Тезисы докладов III Всесоюзного симпозиума, Фрунзе: Илим, 1988, с. 18; Жемайтите Д.И. "Вегетативная регуляция синусового ритма сердца у здоровых и больных". Анализ сердечного ритма. Сб. статей под ред. Жемайтите Д.И., Тельксниса Л. Вильнюс: Мокслас, 1982, с. 22-32; Копеженас А.К. Жемайтите Д. И. "Вегетативная регуляция сердечного ритма спортсменов в зависимости от характера тренировочного процесса". Там же, с. 32-47 и др.) Все упомянутые способы основаны на анализе волновой структуры сердечного ритма по данным ритмограммы (РГ), выявлении ее значимых параметров и по значениям этих параметров определении функционального состояния обследуемого.

Недостатком всех известных способов является достаточно значительное время достижения конечного результата даже при автоматизации процессов измерения и обработки получаемой информации.

Наиболее близким как по технической сущности, так и по достигаемому результату является способ, описание которого приведено в статье Демайтите Д. И. "Вегетативная регуляция синусового ритма у здоровых и больных" (см. сб. статей "Анализ сердечного ритма" под ред. Жемайтите Д., Телксниса Л. - Вильнюс: Мокслас, 1982, с. 22-23). Известный способ заключается в том, что с обследуемого биологического объекта снимается электрокардиограмма (ЭКГ), по данным которой строится РГ посредством выделения в каждом кардиоцикле R зубца и определения промежутка времени между двумя соседними R зубцами, так называемых RR интервалов, а по RR интервалам дыхательные волны (ДВ) и вычисляют их длительность. По сформированному таким образом массиву ДВ строят гистограмму распределения длительностей ДВ, а по ней определяют длительность ДВ, преобладающих в данной РГ (см. рис. 4 в упомянутой выше статье Жемайтите Д. ) и по значению этого параметра выносят суждение о функциональном состоянии биологического объекта.

Недостатком известного способа, как упоминалось выше, является значительное время достижения конечного результата. Дело в том, что для получения РГ, содержащей 50-75 ДВ, необходимо зафиксировать 350-400 RR интервалов, т. е. зафиксировать ЭКГ в течение 5-7 мин. Время обработки ЭКГ такой длительности с использованием современных ЭВМ составляет 1-5 мин. Таким образом, на определение функционального состояния одного обследуемого уходит от 6 до 8 мин. Поэтому даже при идеально четкой организации проведения массовых обследований населения за день может быть обследовано не более 80 человек.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что регистрирут ЭКГ, выделяют R зубцы, определят RR интервалы, но ним строят РГ, определяют ДВ и их длительность, определяя ее через число RR интервалов, образующих ту или иную ДВ, число RR интервалов кодируют частотой, запоминают последовательность частот, а затем ее воспроизводят, причем время воспроизведения каждой частоты одинаково и составляет не менее 50 мс.

В результате этого достигается возможность прослушивания волновой структуры сердечного ритма и определения на слух наличия патологических отклонений в организме биологического объекта, т.е. ухудшения его функционального состояния. Это возможно потому, что при звуковом воспроизведении частотной последовательности, отображающей РГ, случайной для каждой РГ (поскольку порядок чередования частот и преобладающая частота, т.е. преобладающая длительность ДВ, в каждой конкретной РГ случайны), формируется определенная "мелодия", характеризующая длительности ДВ и порядок их чередования в данной РГ, а именно этими параметрами РГ, в первую очередь, характеризуется функциональное состояние биологического объекта. Результаты исследований, выполненных авторами предлагаемого изобретения, показали, что патологические отклонения в организме обследуемого биологического объекта характеризуются появлением коротких ДВ, образованных двумя или тремя кардиоциклами, и объединением их в цепочки, т.е. появлением подряд, одна за другой 3-4 ДВ, каждая из которых образована, например, двумя кардиоциклами. Поэтому при звуковом воспроизведении РГ наличие патологических отклонений в организме будет восприниматься как увеличение времени звучания низкочастотных составляющих, что придает звуковому воспроизведению РГ однообразный, монотонный характер, а это, в свою очередь, свидетельствует о плохом функциональном состоянии биологического объекта.

Отсутствие же патологических отклонений в организме характеризуется довольно значительными изменениями частоты звучания и отсутствием монотонности, т.е. практически полным отсутствием цепочек, образованных из ДВ одинаковой длительности.

Таким образом, по характеру звучания РГ можно определить, имеются или нет в организме обследываемого патологические отклонения. При этом сокращается время обследования за счет того, что частотное кодирование осуществляется одновременно с определением длительности ДВ, а время воспроизведения РГ, даже для биологических объектов, в организме которых есть патологические отклонения и, следовательно, РГ которых содержат наибольшее количество ДВ, не более 10 с. Иначе говоря, при реализации предлагаемого способа весь процесс контроля функционального состояния биологического объекта, начиная от получения исходных данных (снятия ЭКГ) и заканчивая принятием решения о функциональном состоянии биологического объекта, занимает 5,5-7,5 мин. Следовательно, на каждом обследуемом выигрыш во времени составляет примерно I мин, но при массовом обследовании за день выигрыш во времени может достигать I ч и более.

Сущность заявляемого способа поясняется диаграммами, представленными на фиг.1 и 2. На фиг.1 показан отрезок РГ здорового человека (фиг.1а) и соответствующая ей частотная последовательность (фиг.1б), а на фиг.2 - отрезок РГ больного (фиг. 2а) и соответствующая ей частотная последовательность (фиг. 2б).

Заявляемый способ заключается в следующем. С обследуемого, функциональное состояние которого подлежит контролю, снимают ЭКГ любым известным способом, а по данным ЭКГ строят РГ посредством выделения в каждом кардиоцикле R зубца и определения по ним RR интервалов. На сформированном таким образом массиве RR интервалов определяют последовательность локальных экстремумов (минимумов или максимумов), а по ним формируют последовательность ДВ, представляющих собой количество RR интервалов, лежащих между двумя соседними локальными экстремумами. Для каждой ДВ определяют число RR интервалов, ее образующих, при этом RR интервал, с которого начинается очередная ДВ (первый после левого локального экстремума) считают нулевым отсчетом числа RR интервалов, образующих очередную ДВ (см. фиг.1а, 2а).

После этого каждое число RR интервалов кодируют частотой по правилу: чем меньше число RR интервалов, образующих ДВ, тем ниже частота, которой кодируют это число.

Сформированную таким образом последовательность частот, характеризующую длительность ДВ и порядок их следования в данном РГ, запоминают, а затем воспроизводят, подавая сформированную частотную последовательность на звуковоспроизводящее устройство (динамик, головные телефоны), при этом время воспроизведения каждой из частот последовательности устанавливают одинаковым и равным не менее 50 мс.

В результате такой обработки РГ время звукового воспроизведения РГ здорового человека, содержащей от 60 до 80 ДВ, составляет 3-4 с, а время воспроизведения РГ человека, в организме которого имеются патологические отклонения, из-за чего РГ подобных обследуемых содержит 100-130 ДВ, составляет 5-6,5 с.

Иначе говоря, при звуковом воспроизведении РГ появляется еще один признак, характеризующий функциональное состояние обследуемого, а именно: продолжительность звучания РГ. Как следует из приведенного выше, продолжительность звучания РГ человека, в организме которого нет патологических отклонений, по сравнению с продолжительностью звучания РГ человека, в организме которого такие отклонения наличествуют, меньше 25-30% при условии, что число RR интервалов в исходной ЭКГ одинаково и в том и в другом случае.

Как следует из приведенного описания заявляемого, способа, его использование позволяет ускорить массовое обследование населения за счет того, что на этом этапе обследования возможно использование упрощенной методики, дающей ответ только на вопрос, нуждается ли данный человек в более подробном обследовании или нет, т.е. находится ли он в фазе болезни или предболезни или же практически здоров.

Формула изобретения

Способ контроля функционального состояния биологического объекта, заключающийся в том, что регистрируют ЭКГ, в каждом кардиоцикле выделяют R-зубец, определяют последовательность RR-интервалов и по ним строят РГ, а по ней определяют последовательность дыхательных волн, отличающийся тем, что длительность каждой дыхательной волны определяют числом RR-интервалов, ее образующих, каждое число RR-интервалов кодируют частотой звукового диапазона, запоминают последовательность частот, характеризующую длительность дыхательных волн и порядок их чередования, после чего воспроизводят последовательность частот, при этом время воспроизведения каждой из частот одинаково и составляет не менее 50 мс.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2