Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности



Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности
Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности
Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности
Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности

Владельцы патента RU 2655186:

Акционерное общество "Ассоциация разработчиков и производителей систем мониторинга" (RU)

Изобретение относится к области медицинской диагностики и может быть использовано при проведении физиологического и психофизиологического мониторинга работоспособности и надежности специалистов опасных профессий. Проводят предварительную регистрацию и анализ ряда физиологических и психофизиологических параметров, на основе которых составляют «физиологический паспорт» специалиста. Дополнительно проводят регистрацию параметров функционального состояния специалиста непосредственно в процессе выполнения им профессиональных задач. Затем на основании сравнения текущих значений всех показателей с их индивидуальными оптимальными значениями из «физиологического паспорта» рассчитывают интегральный показатель функционального состояния (ИПФС). По величине ИПФС определяют степень отклонения работоспособности специалиста от оптимального уровня, как: высокий, допустимое состояние, условно допустимое состояние, как недопустимое состояние декомпенсации. Способ позволяет повысить эффективность оперативного контроля функционального состояния и прогнозирования работоспособности специалистов опасных профессий за счет повышения достоверности получаемых данных об отклонениях физиологических и психофизиологических параметров специалистов в процессе их деятельности. 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области медицинской диагностики и позволяет оценивать функциональное состояние человека в экстремальных условиях деятельности. Оперативное выявление пограничных функциональных состояний и профилактика недопустимого снижения профессиональной работоспособности и надежности специалистов опасных профессий является основной задачей физиологического и психофизиологического мониторинга.

Под экстремальными условиями деятельности человека понимают совокупность факторов различной природы, которые вызывают в организме такое напряжение механизмов поддержания гомеостаза, что, в случае невозможности своевременного прекращения и при продолжении их воздействия, это приводит к необратимому нарушению физиологических функций.

Экстремальные условия деятельности могут быть различной природы: физической (например, высокая или низкая температура, повышенное или пониженное атмосферное давление), химической (например, содержание оксида углерода, недостаточное содержание или избыток кислорода в воздухе), биологической (например, воздействие вирусов и бактерий) и другие. В качестве примеров экстремальных условий можно рассматривать условия Крайнего Севера, территорий пустынь, длительное нахождение в условиях подводного плавания, работа в условиях глубоких шахт, тушение массивных лесных пожаров и т.д.

Автоматизированная экспресс-оценка функционального состояния человека, повышение точности в распознавании функциональных состояний и профилактика недопустимого снижения эффективности и надежности деятельности специалистов опасных профессий представляет прикладной интерес для гражданской и военной медицины, сферы профессионального отбора, систем наблюдения за деятельностью операторов.

Известен способ оценки функционального состояния регуляторных систем организма по патенту РФ №2103911, МПК А61В 5/04, опубл. 10.02.1998, включающий измерение RR-интервалов ритма электроактивности сердца, формирование последовательного ряда цифровых кодов, соответствующих величинам измеренных длительностей RR-интервалов, математическую обработку ряда путем формирования кодов, отражающих активность нейрогуморальной регуляции сердечного ритма, а также вычисление индекса напряжения регуляторных систем, преобразование последовательного ряда цифровых кодов в периодическую кривую с последующим проведением ее спектрального анализа с определением мощности колебаний на участках спектра, соответствующих волнам и медленным волнам первого и второго порядка, формирование на основе всех указанных показателей кодов по балльной шкале, соответствующих показателю суммарного эффекта регуляции, характеризующему степень отклонения ритма сердца от физиологической нормы, показателю функции автоматизма, показателю вегетативного гомеостаза, показателю устойчивости регуляции, и формирование на их основе кода, соответствующего интегральному показателю активности регуляторных систем, по которому осуществляется оценка функционального состояния регуляторных систем организма.

Недостаток описанного способа состоит в том, что его реализация основывается лишь на анализе ритма сердца. Данный подход весьма ограничен, поскольку реакция сердечного ритма на действие экстремальных факторов среды является неспецифической, что в большинстве случаев исключает дифференцированную оценку состояния организма при действии разномодальных внешних факторов. При этом типы регуляции ритма сердца отличаются крайней индивидуальной вариабельностью и изменчивостью, что резко затрудняет возможности их адекватного анализа и сопоставления с референтными значениями. Возможно наличие существенного разброса показателей от одного цикла обработки результатов к последующему не из-за изменения функционального состояния исследуемого, а как следствие обработки нестационарного массива кардиоинтервалов.

Известен способ оценки функционального состояния человека на основе анализа вариабельности ритма сердца и вариабельности длительности дыхательного цикла по патенту РФ №2195163, МПК А61 В5/02, А61В 5/0452, опубл. 27.12.2002 г. Способ включает одновременную синхронную запись ЭКГ и пневмограммы. Затем производят вычисления моды гистограммы длительности дыхательных циклов, проводят графическое наложение на нее спектрограммы высокочастотной компоненты ритма сердца и по положению пика максимальной мощности спектра уточняют границу низкочастотной компоненты сердечного ритма. Если пик максимальной мощности высокочастотной компоненты ритма сердца отличается по частоте от моды частоты дыхания более чем на 0,06 Гц, диагностируют десинхронизацию дыхательного и сердечно-сосудистого центров центральной нервной системы. Если же повышение мощности низкочастотной компоненты сопровождается изменением характера дыхания, диагностируют наличие у пациента состояния психоэмоционального напряжения.

Недостаток описанного способа заключается в том, что, хотя динамика состояния параметров систем внешнего дыхания и кровообращения отражает степень напряженности регуляторных систем и характеризует адаптационные возможности организма, способ не позволит экстренно оценить функциональное состояние человека, когда уже могут развиваться пограничные и патологические состояния, в условиях, например, экстремальной гипертермии, поскольку измеряемое действие (эффект) проявляется косвенно, опосредованно и через отдаленный промежуток времени.

Известен способ оценки жизнедеятельности человека, реализованный в мобильном диагностическом устройстве по патенту РФ на полезную модель №128469, МПК А61В 5/00, опубл. 27.05.2013 г. Способ включает контроль деятельности сердечно-сосудистой системы, температуры тела, контроль деятельности дыхательной системы, анализ гидрофильности тканей и водного баланса организма человека, двигательной активности, положения тела в пространстве и регистрацию одноканальной ЭКГ, а также анализ вариабельности сердечного ритма и динамики ST-сегмента кардиограммы, позволяющие классифицировать различные виды аритмий сердца. Оценка изменения функционального состояния производится на основании расчета отклонения регистрируемых показателей от референсных значений.

Данный способ позволяет оценить множество показателей функционирования организма, однако вывод делается на основе расчета отклонения каждого из регистрируемых параметров от референсных значений. Этот подход не позволяет сделать вывод о функциональном состоянии человека, поскольку отклонение показателя от референсных значений в различных условиях деятельности может свидетельствовать о нормальном напряжении гомеостатических систем. При этом регистрация «выхода» величин регулируемого параметра за референсные границы не позволяет сделать вывод о том, какая из физиологических систем напряжена в большей степени или истощена, а также о типе наблюдаемого функционального состояния.

Известен также способ оценки функционального состояния центральной нервной системы человека по электрической активности мозга по патенту РФ №2039524, МПК А61В 5/0476, опубл. 20.07.1995 г. Согласно этому способу, в состоянии покоя проводят запись электрической активности мозга на электроэнцефалографе с монополярной и биполярной коммутацией электродов, проводят анализ ЭЭГ с выделением основных ритмов, рассчитывают коэффициенты пропорциональности частот (W1), коэффициенты пропорциональности амплитуд основных ритмов (W2) и индексы соотношения частот и ритмов, определяют коэффициент пропорциональности амплитуд (N). Если значения W1 и W2 соответствуют величине 1,309±0,07 и значение N - величине 1,0±0,05, то состояние определяют как удовлетворительное, при изменении W1 и W2 или N на величину от 10 до 20% состояние определяют как состояние функционального напряжения и перенапряжения, и при отклонении более чем на 20% констатируют нарушение функционального состояния центральной нервной системы (риск патологической дисфункции).

Ограничения этого способа заключаются в том, что использование показателей биоэлектрической активности головного мозга не обеспечивает оперативного решения задач мониторинга функционального состояния специалистов в связи с крайне сложными техническими требованиями, которые необходимо соблюдать при регистрации ЭЭГ. Кроме того, показатели ЭЭГ отличаются выраженной индивидуальной изменчивостью, что резко снижает их достоверность для решения задач диагностики предболезненных состояний. Существующие способы анализа ЭЭГ ориентированы, главным образом, на бинарную шкалу (отсутствие/наличие патологии), что лишает возможности зафиксировать пограничные отклонения функционального состояния и, следовательно, осуществить прогноз их перехода в недопустимые.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ интегральной периодической оценки работоспособности специалистов во время длительных «рабочих циклов» (см. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособность моряков. - Л.: Медицина, 1980. - 192 с.), рассматриваемый как прототип.

В этом способе оценка уровня работоспособности осуществляется по следующей формуле:

где А - интегральный количественный показатель работоспособности,

а' - значение информативного показателя до начала рабочего цикла,

а'' - значение информативного показателя в процессе (после) рабочего цикла,

W - "весовой" коэффициент для каждого информативного показателя.

Как отмечают авторы указанной работы, информативными показателями работоспособности корабельных специалистов-операторов являются такие, как критическая частота слияния мельканий, частота сердечных сокращений, пульсовое артериальное давление, выносливость к статическому мышечному усилию, латентный период сложной сенсомоторной реакции и индекс 2-минутного степ-теста. Значение веса каждого информативного показателя оценивается путем расчета коэффициента корреляции между критериями функционального состояния организма и профессиональной деятельностью судовых специалистов. Оценка динамики (стадий) работоспособности осуществляется путем расчета отклонения интегрального показателя от исходного уровня, а именно: отклонение менее чем на 30% определяется как допустимое состояние (стадия полной компенсации), 30-40% - условно допустимое состояние (стадия неполной компенсации), более чем на 40% - недопустимое состояние декомпенсации (стадия прогрессирующего снижения работоспособности).

Недостатками представленного способа является дискретность оценки работоспособности специалистов, которая может привести к пропуску достоверного отклонения работоспособности в процессе деятельности. К тому же данный способ предусматривает исследование установленных показателей только в специальных условиях на стационарном оборудовании перед началом основной профессиональной деятельности обследуемых специалистов. Кроме того, представленные информативные показатели актуальны лишь для оценки работоспособности и функционального состояния специалистов узкого профиля - корабельных операторов, причем только с использованием одного и того же набора диагностических методик исследования, которые невозможно применить непосредственно при выполнении профессиональной деятельности специалиста.

Изобретение решает задачу предотвращения ошибочных действий, уменьшения риска потери здоровья и гибели в процессе деятельности специалистов опасных профессий, таких как военнослужащие, сотрудники МЧС, корабельные специалисты, сотрудники воздушного и наземного транспорта, специалисты горнодобывающих отраслей и другие, и принятия решений о возможности дальнейшего выполнения этими специалистами задач их деятельности, ее оптимизации или принятия решения о необходимости оказания срочной медицинской помощи.

Технический результат от использования предлагаемого способа заключается в повышении эффективности оперативного контроля функционального состояния и оценки дальнейшей работоспособности специалистов опасных профессий за счет повышения достоверности получаемых данных об отклонениях физиологических и психофизиологических параметров специалистов в процессе их деятельности.

Сущность заявленного способа заключается в том, что осуществляют непрерывный контроль наиболее значимых физиологических показателей человека, причем не только частоты сердечных сокращений и артериального давления, как в способе-прототипе, но также данных, полученных при помощи электрокардиографии, реокардиографии, термометрии, механографии грудной клетки, полярографии, вискозиметрии, исследований биомеханики движений, измерения теплопотока и других доступных данных. В число таких данных, в зависимости от конкретных экстремальных условий деятельности, могут входить, в частности, сатурация крови кислородом (SaO2), вязкость крови, частота сердечных сокращений (ЧСС), среднединамическое артериальное давление (СДД), частота дыхательных движений (ЧДД), средневзвешенная температура кожи (СВТК), средняя температура тела (СТТ), дистальный температурный градиент (ДТГ), ректальная температура (Тр), температура тела в подмышечной впадине (Тподм) и другие показатели.

На основе полученных данных производят расчет интегрального показателя функционального состояния (ИПФС) специалиста и идентификацию (т.е. оценку) его функционального состояния путем сопоставления полученных данных с индивидуальными оптимальными значениями тех же показателей, полученных на предварительном этапе обследования (так называемый «физиологический паспорт» специалиста). Далее вырабатывают проект решения по определению возможности и выбору режима дальнейшего продолжения выполнения специалистом профессиональных задач.

Предлагаемый способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности основан на том, что поддержание стабильности внутренней среды организма обеспечивается иерархическими процессами регулирования, направленными на сохранение гомеостатических параметров в рамках референтных значений за счет оперативных, быстрых компенсаторных сдвигов физиологических систем, таких как системы кровообращения, внешнего дыхания, газотранспортной функции крови, терморегуляции и других. Таким образом, выявляемая невозможность поддержания регулируемых параметров в эволюционно заданных пределах свидетельствует о недостаточности развивающихся приспособительных изменений и является первичным признаком развития пограничных функциональных состояний, которые могут привести к снижению профессиональной надежности. Для таких функциональных состояний характерным является умеренно пониженный или колеблющийся уровень прямых критериев работоспособности, поддерживаемый за счет крайне выраженного напряжения нейрогуморальных регуляторных механизмов и гомеостатических физиологических систем, что возможно выявить путем оценки косвенных (физиологических) критериев. В случае увеличения выраженности отклонений работоспособности от нормы возникает динамическое рассогласование между функционированием различных систем «быстрого реагирования» (например, системы кровообращения, внешнего дыхания, крови, терморегуляции и других), механизмами их регулирования, что также четко прослеживается при непрерывном контроле параметров физиологических показателей и является прогностическим признаком перехода пограничных состояний в недопустимые.

Заявленный способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях предусматривает вычисление интегрального показателя функционального состояния (ИПФС) специалиста на основе использования нескольких наиболее информативных, легко контролируемых в режиме реального времени физиологических параметров. Для расчета ИПФС регистрируемые в процессе выполнения специалистом профессиональной деятельности значения физиологических параметров сопоставляют с данными, полученными в результате аналогичного обследования, выполненного у конкретного специалиста перед началом рабочего цикла в обычных условиях жизнедеятельности. Итоговое заключение о состоянии профессиональной работоспособности и прогнозе ее динамики осуществляют на основании анализа степени отклонения текущего ИПФС от его исходного уровня, причем выборка текущих измеряемых параметров может составлять не все, а только часть измеряемых на предварительном этапе параметров.

Расчет ИПФС осуществляют методом множественного регрессионного анализа, где ИПФС выступает в качестве зависимой переменной, а контролируемые физиологические показатели - независимых (регулируемых) переменных. При этом число анализируемых параметров n может варьироваться в зависимости от того, в каких конкретно экстремальных условиях планируется выполнение профессиональной деятельности, а также технических возможностей регистрирующих устройств. Общий вид уравнения множественной регрессии можно представить следующим образом:

где А - свободный член уравнения, рассчитываемый при выполнении процедуры регрессионного анализа, причем 0,9≤А<1;

П1, П2, … Пn - физиологические и психофизиологические параметры (общим числом n) функционального состояния, регистрируемые в нормальных условиях (перед началом работ) и непосредственно в процессе деятельности;

ΔП1, ΔП2, … ΔПn - абсолютные изменения текущих значений регистрируемых параметров по сравнению с нормальными условиями (перед началом работ);

k1, k2, … kn - коэффициенты регрессии соответствующих показателей, отражающие степень «вклада» параметра в ИПФС. Знак (+/-) перед коэффициентом регрессии определяется направленностью изменения физиологического параметра.

Таким образом, степень отклонения функционального состояния количественно определяется изменением независимых переменных, связанным с воздействием неблагоприятных факторов профессиональной деятельности.

Исходя из анализа категорий основных существующих экстремальных факторов среды, были отобраны наиболее информативные показатели, характеризующие работу физиологических систем «быстрого реагирования». Это такие показатели, как частота сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, частота дыхания, температура тела, тепловой поток, сатурация крови кислородом, среднее артериальное давление, количество движений и ряд других, измеряемых при помощи электрокардиографии, реокардиографии, термометрии, механографии грудной клетки, полярографии, вискозиметрии, исследований биомеханики движений и другими доступными способами. Кроме этого, при наличии возможности определяется уровень субъективного состояния (УСС) человека, который также является информативным параметром. УСС определяется по 7-балльной шкале, которую можно представить в виде 7-сантиметровой линейки, где 7 см (баллам) соответствует максимально комфортное состояние и наоборот.

Как указывалось выше, число переменных n, которые включаются в регрессионную модель, зависит от числа параметров, отклонившихся за пределы референтных значений, т.е. значимости вклада отдельных показателей и, как следствие, от рассчитанной информационной способности и уровня достоверности регрессионной модели.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет оценивать функциональное состояние организма в связи с условиями выполнения деятельности, отражает взаимоотношение работы различных регуляторных систем и позволяет выявить «вклад» отдельной регуляторной системы в нарушение функционального состояния. На основе расчета интегрального показателя и его отклонения от допустимого значения формируется проект решения о возможности продолжения выполнения деятельности специалистом.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно, т.е. перед началом рабочего цикла, контролируют состояние специалиста в условиях оперативного покоя и определяют индивидуальную вариативность исследуемых параметров, на основании которой формируют индивидуальный «физиологический паспорт» специалиста.

Затем осуществляют контроль выбранных регистрируемых параметров непосредственно в процессе реальной деятельности, например, с помощью размещения соответствующих датчиков на теле специалиста. На основании сравнения текущих значений всех параметров с их индивидуальными оптимальными значениями из «физиологического паспорта» рассчитывают интегральный показатель функционального состояния (ИПФС), по величине которого оценивают степень отклонения уровня функциональных возможностей организма от его исходного состояния.

Далее выносят заключение о текущем уровне работоспособности специалиста и допустимости продолжения дальнейшей деятельности.

При этом если отклонение от исходного состояния ИПФС меньше 20%, то уровень работоспособности определяют как высокий, если отклонение ИПФС соответствует 20-30%, то уровень работоспособности определяют как допустимое состояние, если отклонение ИПФС составляет более 30 и до 40% - как условно допустимое состояние, а при отклонении ИПФС на 40% и более - как недопустимое состояние декомпенсации.

Заявленный способ подтверждается следующими примерами, представляющими некоторые варианты оценки функционального состояния человека, выполняющего задачи профессиональной деятельности, например, в условиях пониженного содержания кислорода в окружающей среде (гипоксических условиях), в условиях пониженной и при повышенной температуре воздуха. При разработке каждой из представленных ниже регрессионных моделей, позволяющих оценить функциональное состояние организма (ФСО) специалистов, выполнялись предварительные исследования с участием репрезентативных выборок испытуемых-добровольцев. В качестве внешнего (прямого) критерия функционального состояния организма использовали показатель стандартизированного теста PWC170. Для непрямого определения ФСО применяли линейный многофакторный регрессионный анализ, который предполагает построение моделей, позволяющих рассчитать количественное значение прогнозируемого (регулируемого, зависимого) признака (в частности, показатель PWC170) по значениям других количественных (объясняющих, независимых) признаков (т.е. реактивность исследуемых функциональных показателей). Для подтверждения информационной способности представленных ниже моделей в каждом из случаев, кроме непрямого определения ФСО, проводилось прямое его определение с использованием теста PWC170.

Пример 1. Оценка степени тяжести функционального состояния в гипоксических условиях:

Испытуемый И.А. (возраст 22 года) находился в условиях нормобарической гипоксии (концентрация O2 около 15%) и выполнял различные нагрузки в течение 10 часов. Результаты исследования физиологических функций перед началом испытаний (в обычных условиях) и непосредственно перед окончанием гипоксического воздействия представлены в таблице 1.

где PWC170 - показатель стандартизированной пробы физической нагрузкой - прямой критерий функционального состояния организма; УСС - уровень самооценки состояния, определяемый по 7-балльной шкале; SaO2 - сатурация крови кислородом; ЧСС - частота сердечных сокращений; СДД - среднединамическое артериальное давление; ЧДД - частота дыхательных движений.

Как следует из представленных данных, в результате пребывания в заданных условиях, судя по динамике показателя PWC170, который является прямым критерием оценки уровня функциональных возможностей организма, у испытуемого отмечено снижение работоспособности на 29,7% по сравнению с исходным состоянием (нормоксией).

Далее был проведен расчет ИПФС по формуле (2):

Тем самым расчет ИПФС, проведенный по предложенному уравнению регрессионной модели, показал, что значение этого показателя, равное 0,704 отн.ед. (или 70,4%), соответствует снижению уровня работоспособности на 29,6% от исходного уровня. Высокая информационная способность разработанной модели подтверждается незначительным (около 0,1%) отклонением показателей, определенных двумя использованными способами.

Заключение: Поскольку полученное значение отклонения ИПФС попадает в интервал 20-30%, то степень снижения функциональных возможностей организма можно считать допустимым состоянием, что позволяет определить возможность дальнейшего пребывания испытуемого в заданных условиях и выполнения им профессиональной деятельности. Однако, учитывая приближение ИПФС к критическим значениям, желательно уменьшение интенсивности работы и предоставление испытуемому отдыха.

Пример 2. Оценка уровня функциональных возможностей организма человека, выполняющего деятельность в условиях пониженной температуры окружающей среды:

Испытуемый М.Н. (возраст 22 года) в одежде с термоизоляцией в 1 Кло находился в термокамере в условиях оперативного покоя при температуре окружающего воздуха -12°С в течение 70 мин. Результаты исследования физиологических функций в обычных условиях перед началом испытаний (за 2 суток) и непосредственно во время нахождения в условиях гипотермии (65-70-я минуты испытаний) представлены в таблице 2.

где PWC170 - показатель стандартизированной пробы с физической нагрузкой; СВТК - средневзвешенная температура кожи, °С; СТТ - средняя температура тела, °С; ДТГ - дистальный температурный градиент, °С; ЧСС - частота сердечных сокращений, уд./мин; Тр - ректальная температура, °С.

Как следует из представленных данных, в результате пребывания в заданных условиях, исходя из динамики прямого критерия УФВО - показателя PWC170, у испытуемого отмечено снижение работоспособности на 45,6% по сравнению с исходным состоянием.

Далее был проведен расчет ИПФС по формуле (2):

Таким образом, расчет ИПФС, проведенный по предложенному уравнению регрессионной модели, показал, что значение этого показателя, равное 0,539 отн.ед. (или 53,9%), соответствует снижению уровня работоспособности на 46,1% от исходного уровня, что несущественно (всего на 0,5%) отличается от прямого определения уровня функциональных резервов, подтверждая высокую информационную способность разработанной модели.

Заключение: Так как полученное значение отклонения ИПФС превышает 40%, то степень снижения функциональных возможностей организма нужно считать недопустимым состоянием декомпенсации, что свидетельствует о необходимости прекращения пребывания испытуемого в заданных условиях и выполнения им профессиональной деятельности.

Пример 3. Оценка функциональных возможностей организма человека, выполняющего деятельность в условиях повышенной температуры окружающей среды:

Испытуемый B.C. (возраст 35 лет) в одежде с термоизоляцией в 1 Кло находился в термокамере и выполнял легкую физическую работу (ходьба на беговой дорожке со скоростью 4,5 км/ч) в течение 40 мин при температуре окружающего воздуха +42°С. Результаты исследования физиологических функций в термокомфортных условиях до начала испытаний (за 2 суток) и непосредственно во время нахождения в условиях нагревающего микроклимата (40-45-я мин испытаний) представлены в таблице 3.

где PWC170 - показатель стандартизированной пробы с физической нагрузкой; УСС - уровень самооценки состояния; Тподм. - температура тела в подмышечной впадине; ЧСС - частота сердечных сокращений; СДД - среднединамическое артериальное давление; ЧДД - частота дыхательных движений.

Как следует из представленных данных, в результате пребывания в заданных условиях, исходя из динамики прямого критерия функционального состояния организма - показателя PWC170, у испытуемого отмечено снижение работоспособности на 25% по сравнению с исходным состоянием (термокомфортными условиями).

Далее был проведен расчет ИПФС по формуле (3):

Таким образом, расчет ИПФС, проведенный по предложенному уравнению регрессионной модели, показал, что значение этого показателя, равное 0,735 отн.ед. (или 73,5%), соответствует снижению уровня работоспособности на 26,5% от исходного уровня, что несущественно (всего на 1,5%) отличается от прямого определения уровня функциональных резервов, подтверждая высокую информационную способность разработанной модели.

Заключение: В связи с тем, что полученное значение отклонения ИПФС попадает в интервал 20-30%, то степень снижения функциональных возможностей организма можно считать допустимой, что позволяет разрешить возможность дальнейшего пребывания испытуемого в заданных условиях и выполнения им профессиональной деятельности. Однако, учитывая приближение ИПФС к критическим значениям, желателен переход к условиям термокомфорта и предоставление отдыха.

Расчет ИПФС выполняется автоматизированно с помощью разработанного в организации программного обеспечения путем подстановки значений параметров в реальном времени.

Решение о включении показателя в расчет интегрального показателя принимается при условии отклонения от референтных значений. Если условие не выполняется, то значение параметра приравнивается к 0.

Предлагаемый способ, в отличие от существующих, имеет следующие преимущества.

Во-первых, данный способ представляет собой синхронную (в отличие от последовательной в прототипе) регистрацию ряда физиологических параметров, комплексно отражающих функциональное состояние специалиста, что позволяет существенно повысить достоверность полученной информации.

Во-вторых, представленный способ предлагает оценку функционального состояния специалистов опасных профессий непосредственно в условиях их служебной деятельности, позволяя получить надежную и достоверную информацию о текущем функциональном состоянии в режиме реального времени.

При этом заключение об уровне работоспособности специалиста формируется на основе сопоставления текущих физиологических параметров как с их индивидуальными значениями, зафиксированными в оптимальном состоянии («физиологический паспорт»), так и со среднестатистической нормой.

Кроме того, формирование итогового заключения о риске развития недопустимого снижения работоспособности специалиста базируется на принципе выявления признаков динамического рассогласования между регистрируемыми параметрами гомеостатических систем «быстрого реагирования», что является наиболее ранним прогностическим признаком формирования декомпенсационных явлений в организме.

1. Способ контроля функционального состояния человека в экстремальных условиях деятельности, включающий предварительную регистрацию и анализ ряда физиологических и психофизиологических параметров, на основе которых составляют «физиологический паспорт» специалиста и вычисляют интегральный показатель его работоспособности, отличающийся тем, что дополнительно проводят регистрацию параметров функционального состояния специалиста непосредственно в процессе выполнения им профессиональных задач, затем на основании сравнения текущих значений всех показателей с их индивидуальными оптимальными значениями из «физиологического паспорта» рассчитывают интегральный показатель функционального состояния (ИПФС), по величине которого определяют степень отклонения работоспособности специалиста от оптимального уровня, причем если указанное отклонение меньше 20%, то уровень работоспособности определяют как высокий, если отклонение соответствует 20-30%, то уровень работоспособности определяют как допустимое состояние, если отклонение соответствует более 30 и до 40% - как условно допустимое состояние, а при отклонении работоспособности на 40% и более - как недопустимое состояние декомпенсации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интегральный показатель функционального состояния (ИПФС) вычисляют методом множественного регрессионного анализа, при этом число n анализируемых параметров варьируют в зависимости от того, в каких конкретных внешних условиях планируется выполнение профессиональной деятельности, а также от технических возможностей средств контроля параметров физиологического состояния специалиста, причем общий вид уравнения множественной регрессии для расчета ИПФС представлен следующим образом:

ИПФС=А+/-k1×ΔП1+/-k2×ΔП2+/-…+/-kn×ΔПn,

где А - свободный член уравнения;

П1, П2, … Пn - контролируемые физиологические и психофизиологические параметры функционального состояния (общим числом n);

ΔП1, ΔП2, … ΔПn - абсолютные изменения текущих значений регистрируемых параметров по сравнению с их исходным уровнем;

k1, k2, … kn - коэффициенты регрессии соответствующих показателей, отражающие степень «вклада» параметра в ИПФС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в число измеряемых физиологических и психофизиологических параметров включают данные, полученные с помощью электрокардиографии, реокардиографии, термометрии, механографии грудной клетки, полярографии, вискозиметрии, исследований биомеханики движений, измерения теплопотока, субъективного статуса.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в зависимости от конкретных экстремальных условий деятельности, в качестве измеряемых физиологических и психофизиологических параметров регистрируют такие показатели, как сатурация крови кислородом (SaO2), частота сердечных сокращений (ЧСС), среднединамическое артериальное давление (СДД), частота дыхательных движений (ЧДЦ), средневзвешенная температура кожи (СВТК), средняя температура тела (СТТ), дистальный температурный градиент (ДТГ), ректальная температура (Тр), температура тела в подмышечной впадине (Тподм).

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что решение о включении показателя в расчет интегрального показателя функционального состояния принимают при условии его отклонения от референтных значений, в противном случае значение параметра приравнивают к 0.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценку функционального состояния специалиста в условиях его профессиональной деятельности в режиме реального времени формируют на основе сопоставления текущих физиологических параметров с их значениями из индивидуального «физиологического паспорта», а формирование проекта решения по дальнейшему использованию специалиста осуществляют с помощью выявления признаков динамического рассогласования между контролируемыми параметрами гомеостатических систем «быстрого реагирования» и субъективного состояния.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и ортодонтии, и может быть использовано при определении формы зубной дуги по индивидуальным морфометрическим параметрам лица, и при диагностике и определении тактики ортодонтического лечения пациентов в период прикуса постоянных зубов.
Изобретение относится к способам тренировки технико-тактических действий спортсменов в игровых видах спорта. Технический результат достигается тем, что тренер или спортсмен выбирает программу, задающую режим игры-тренировки на поле со светодинамической подсветкой.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для извлечения физиологической информации из дистанционно детектируемого электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного объектом изучения.

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, и может быть использовано для диагностики спондилоартроза поясничного отдела позвоночника. Для этого осуществляют количественную оценку показателей.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано для диагностики аномалий положения зубов на верхней и нижней челюсти в период прикуса постоянных зубов.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано для диагностики аномалий положения зубов на верхней и нижней челюсти в период прикуса постоянных зубов.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к диагностике заболеваний. При помощи компьютера определяют из последовательности пикселей на изображении внешней черепно-лицевой мягкой ткани вероятности того, что субъект подвержен воздействию генетических нарушений.

Изобретение относится к области медицины, а именно к судебной медицине. Для определения примерного роста реального человека предварительно получают набор среднестатистических величин размеров роста человека и соответствующих каждому из этих значений среднестатистических величин размеров следа стопы человека.

Изобретение относится к области психофизиологии и предназначено для определения непроизвольного внимания с помощью дискриминационной чувствительности у детей младшего школьного возраста с нарушениями речи.

Изобретение относится к области психологии и видеоиграм и может быть использовано в качестве функциональной нагрузки для тренировки распределенного внимания, зрительно-моторной координации, развития речи, а также для исследования сопряженных моторных реакций при оценке степени психоэмоциональной вовлеченности испытуемого к подаваемой информации и при проведении психологических тренингов по формированию корректирующих установок.

Изобретение относится к области реабилитационной медицины, в частности к восстановительной терапии и неврологии, и может быть использовано в комплексной реабилитации пациентов с нейрокогнитивными расстройствами, вызванными психоневрологической патологией или черепно-мозговой травмой.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к измерению объемного органа оптическими средствами. Устройство позволяет выполнить способ действия датчика фотоплетизмографии, который содержит этапы, на которых формируют первый световой сигнал посредством блока источника света.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам определения насыщения крови кислородом. Устройство содержит интерфейс для приема потока данных, получаемого из детектируемого электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного от одного или более участков кожи объекта исследования, причем упомянутый поток данных содержит информационный сигнал на каждый пиксель кожи для множества пикселей кожи упомянутого одного или более участков кожи, причем информационный сигнал представляет детектированное электромагнитное излучение, испускаемое или отраженное от соответствующего пикселя кожи с течением времени и имеющее постоянную (DC) часть и переменную (АС) часть, анализатор для определения переменных (АС) частей информационных сигналов от упомянутого множества пикселей кожи и изменения насыщения кислородом крови упомянутого множества пикселей кожи на основании упомянутых переменных (АС) частей информационных сигналов, селектор для выбора группы пикселей кожи, содержащей либо i) пиксели кожи, показывающие быстрейшее изменение насыщения кислородом артериальной крови, при котором насыщение кислородом артериальной крови изменяется раньше, либо ii) упомянутое множество пикселей кожи, за исключением пикселей кожи, показывающих самое медленное изменение насыщения кислородом артериальной крови, при котором насыщение кислородом артериальной крови изменяется позже, причем селектор выполнен с возможностью выбора упомянутой группы пикселей кожи путем использования верхнего или нижнего порога для насыщения кислородом артериальной крови или путем использования порога для процентного содержания пикселей кожи, подлежащих выбору из упомянутого множества пикселей кожи в качестве упомянутой группы, и процессор для определения общего насыщения кислородом артериальной крови объекта исследования на основании информационных сигналов от выбранной группы пикселей кожи с помощью фотоплетизмографии посредством i) усреднения значений насыщения кислородом крови, определенных для каждого пикселя кожи из выбранной группы пикселей кожи на основании переменных (АС) частей информационных сигналов упомянутых пикселей кожи, или ii) усреднения информационных сигналов пикселей кожи от выбранной группы пикселей кожи, чтобы получать усредненный информационный сигнал и определять общее насыщение кислородом крови объекта исследования по усредненному информационному сигналу.

Группа изобретений относится к устройству и способу для получения информации о жизненно важных показателях живого существа. Устройство включает в себя блок обнаружения для приема света по меньшей мере в одном интервале длин волн, отраженного по меньшей мере от интересующей области живого существа, а также для генерирования входного сигнала из принятого света, обрабатывающий блок для обработки входного сигнала и извлечения информации о жизненно важных показателях упомянутого живого существа из упомянутого входного сигнала при помощи дистанционной фотоплетизмографии, и блок освещения для освещения по меньшей мере упомянутой интересующей области во время интервалов освещения, причем упомянутый свет во время упомянутых интервалов освещения является доминирующим над окружающим светом по меньшей мере в том диапазоне длин волн, в котором блок обнаружения принимает свет и таким образом оптимизируется для извлечения информации о жизненно важных показателях из входного сигнала, сгенерированного при помощи дистанционной фотоплетизмографии из принятого света, отраженного от упомянутой интересующей области.

Изобретение относится к способам непрерывного контроля функционального состояния и функциональной диагностики. Способ включает использование биометрического детектора в виде наручных часов или браслета, данные с которого используют для буферизации значений интервалов между соседними ударами сердца в течение заданного временного окна, а также для создания гистограммы распределения этих интервалов и вычисления уровня стресса, основанного на вариабельности сердечного ритма.

Изобретение относится к области носимых устройств связи, а именно к их связи с терминалом пользователя. Техническим результатом является возможность расширения информационного наполнения связи между носимым устройством и терминалом за счет передачи информации о падении.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к головным телефонам пациента для использования в медицинском сканирования, в частности в магнитно-резонансной системе визуализации.

Изобретения относятся к медицине. Устройство для кардиореспираторного анализа содержит корпус с закрепленными на нем блоком управления и инфракрасным пульсоксиметрическим датчиком для измерения частоты пульса и оксигенации крови.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к измерению показателей жизнедеятельности, таких как частота дыхательных движений или частота сердечных сокращений.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам фотоплетизмографии. Устройство содержит источник света для испускания световых импульсов в ткань живого существа, светочувствительный датчик, блок фильтра для фильтрации сигнала датчика, который содержит переключаемый синфазный низкочастотный фильтр для формирования синфазного сигнала фильтра и переключаемый несинфазный низкочастотный фильтр для формирования несинфазного сигнала фильтра, блок управления источником света и блоком фильтра таким образом, что синфазный фильтр включен только в течение второго периода времени, когда источник света включен, и таким образом, что несинфазный фильтр включен во время первого и третьего периодов времени, когда источник света выключен, причем первый и третий периоды времени обеспечивают локально увеличенную частоту дискретизации около второго периода времени таким образом, что несинфазный сигнал фильтра интерполирует сигнал помехи от окружающего света и шума синфазного сигнала фильтра, блок вычитания несинфазного сигнала фильтра из синфазного сигнала.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано при проведении оценки состояния миокарда при кардиохирургических вмешательствах в условиях кардиоплегической защиты.

Изобретение относится к области медицинской диагностики и может быть использовано при проведении физиологического и психофизиологического мониторинга работоспособности и надежности специалистов опасных профессий. Проводят предварительную регистрацию и анализ ряда физиологических и психофизиологических параметров, на основе которых составляют «физиологический паспорт» специалиста. Дополнительно проводят регистрацию параметров функционального состояния специалиста непосредственно в процессе выполнения им профессиональных задач. Затем на основании сравнения текущих значений всех показателей с их индивидуальными оптимальными значениями из «физиологического паспорта» рассчитывают интегральный показатель функционального состояния. По величине ИПФС определяют степень отклонения работоспособности специалиста от оптимального уровня, как: высокий, допустимое состояние, условно допустимое состояние, как недопустимое состояние декомпенсации. Способ позволяет повысить эффективность оперативного контроля функционального состояния и прогнозирования работоспособности специалистов опасных профессий за счет повышения достоверности получаемых данных об отклонениях физиологических и психофизиологических параметров специалистов в процессе их деятельности. 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Наверх