Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ОПАСНОГО ГИПОКСИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Изобретение относится к медицине, в частности к авиационной медицине, и может быть использовано для автоматизированного распознавания опасного гипоксического состояния при выполнении профессиональной деятельности.

Под опасным гипоксическим состоянием понимают такое состояние человека, выполняющего профессиональную деятельность, при котором его надежность, вследствие воздействия гипоксии, снижается до потенциально опасной. Поэтому своевременное распознавание опасного гипоксического состояния имеет существенное значение для представителей профессий, деятельность которых сопряжена с риском гипоксического воздействия (летчики, космонавты, авиационные спасатели, альпинисты и др.). Практика показывает перспективность применения для распознавания опасного гипоксического состояния реакции на гипоксию головного мозга в виде изменений его электрической активности, регистрируемой с помощью электроэнцефалографии.

Из уровня техники известен способ исследования реакции головного мозга человека на гипоксию (патент на изобретение RU №2440024, опубл. 20.01.2012), заключающийся в том, что предварительно измеряют амплитуду волн α-диапазона или β-диапазона электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при спокойном дыхании и при задержке дыхания на вдохе, а реакцию головного мозга на гипоксию исследуют по формуле:

где РГ - реакция на гипоксию, %; ЭЭГ1 - амплитуда волн при спокойном дыхании, мкВ; ЭЭГ2 - амплитуда волн при задержке дыхания, мкВ; 100 - коэффициент для пересчета данных, %. Недостатком этого технического решения является то, что необходимость задержки дыхания на вдохе делает этот способ непригодным для распознавания опасного гипоксического состояния при выполнении профессиональной деятельности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение оперативного распознавания опасного гипоксического состояния человека при выполнении им профессиональной деятельности, не создавая помех ее выполнению.

Решение технической задачи достигается тем, что у человека в процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму, определяя суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ₁), затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является оперативное распознавание опасного гипоксического состояния человека при выполнении им профессиональной деятельности.

Реализация заявленного способа распознавания опасного гипоксического состояния заключается в следующем.

1) В головной убор человека, надеваемый при выполнении профессиональной деятельности (например, в защитный шлем), монтируют электроды для регистрации электроэнцефалограммы в соответствии со стандартной системой размещения электродов на поверхности головы «10-20%», рекомендованной Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии. Электроды соединяют с аналого-цифровым преобразователем, осуществляющим запись ЭЭГ в файл с частотой дискретизации 250 Гц. Запись потенциалов с каждого электрода осуществляют относительно нулевого потенциала референта, за который принимают мочку уха или сосцевидный отросток височной кости, расположенный позади уха и содержащий заполненные воздухом костные полости.

2) В процессе профессиональной деятельности в файле с ЭЭГ с помощью «скользящего окна», длительность которого, как правило, составляет 2 минуты, последовательно выделяют участки ЭЭГ, которые подвергают математической обработке.

3) В результате математической обработки каждого участка ЭЭГ определяют суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ₁). Затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние.

4) Описанную обработку участков зарегистрированной ЭЭГ реализуют на протяжении выполнения профессиональной деятельности, чем обеспечивают распознавание опасного гипоксического состояния на всем ее протяжении.

Примеры реализации способа.

Пример 1. В результате обработки ЭЭГ, зарегистрированной у летчика электродами, встроенными в защитный шлем, получены значения мощностей ее спектра: TS=70,027 мс²; Тθ=4,366 мс²; Тα=12,651 мс²; Тβ₁=53,010 мс².

Величина критериального показателя, соответствующего этим значениям

Выполнено условие К<0, следовательно, опасного гипоксического состояния нет.

Пример 2. В результате обработки ЭЭГ, зарегистрированной у горного стрелка электродами, встроенными в каску, получены значения мощностей ее спектра: TS=76,824 мс²; Тθ=17,486 мс²; Тα=22,428 мс²; Тβ₁=36,910 мс².

Величина критериального показателя, соответствующего этим значениям

Выполнено условие К>0, следовательно, у горного стрелка развивается опасное гипоксическое состояние, требуется принятие экстренных мер для его купирования.

Верификация способа осуществлена при проведении экспериментального полунатурного моделирования воздействия на человека гипоксической газовой среды. В экспериментах с участием 12 практически здоровых испытателей, выполняющих операцию двухкоординатного слежения за маневрирующей целью, выполнено 52 исследования - при различном содержании кислорода во вдыхаемом воздухе с различными временами пребывания в таких условиях регистрировали ЭЭГ (рассчитывали величину критериального показателя К) и, выполняя церебральную оксиметрию, неинвазивно определяли регионарную оксигенацию головного мозга.

Церебральная оксиметрия основана на регистрации инфракрасного излучения ближней области (длина волны 730 и 810 нм) двумя фотодиодами, за счет чего обеспечивается регистрация сигнала от мозга, не смешанного с сигналами от экстрацеребральных тканей. Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин поглощают инфракрасное излучение с разной длиной волны. Поскольку в корковых отделах головного мозга 70-80% крови является венозной, то показания церебрального оксиметра отражают, в основном, насыщение кислородом гемоглобина венозной крови мозга.

Церебральная оксиметрия осуществлялась аппаратом INVOS 3100 фирмы SOMANETICS США. Датчик церебрального оксиметра располагали на коже лобной области на границе волосистой части головы в лобно-височной области с ипси- и контрлатеральной сторон. После подключения датчика к прибору на экран в постоянном режиме выводится показатель насыщения головного мозга кислородом (rSO₂).

Критерием опасного гипоксического состояния считали факт снижения величины rSO₂ ниже 50%.

Во всех выполненных 52 исследованиях в случаях снижения величины rSO₂ ниже 50% (29 случаев) выполнялось условие К>0 - то есть фиксировался факт развития опасного гипоксического состояния. Это же условие (К>0) выполнялось в 4 случаях 50%<rSO₂<57%, то есть разработанный способ обеспечивает гипердиагностику, что отвечает требованиям практики. При rSO₂>59% (остальные 19 исследований) выполнялось условие К<0 (отсутствие опасного гипоксического состояния).

Полученные результаты свидетельствуют о пригодности разработанного способа для диагностики опасного гипоксического состояния у человека в процессе профессиональной деятельности.