СПОСОБ КЛАСТЕРНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ

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 (M_xDM_n), 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(T_ij); j=1…N₁; i=1…N*; N_i≥1; N*>1,

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

T_н≤T_ij≤T≤T_з; j=1…N_i,

Т_н - время начала слежения за состоянием здоровья человека;

Т - время определения степени здоровья человека;

T_з - время завершения слежения за состоянием здоровья человека;

N_i - количество измерений величины b_i∈В* у человека в течение времени Т_н до T;

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

N* - объем В*,

вычисляют совокупность величин

M_j1, S_j1, N_j1, j=1…N*

и сопоставляют ее с совокупностью величин

M_j0, S_j0, N_j0, j=1…N*,

где M_j1 и S_j1 - среднее арифметическое и среднеквадратическое отклонение выборки результатов обследования j-го показателя ВСР человека;

N_j1 - объем выборки результатов обследования j-го ВСР человека, по которой устанавливают M_j1 и S_j1: N_j1≥1

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

M_j0 и S_j0 - 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);

N_j0 - объем выборки результатов обследования j-го показателя ВСР контрольной группы здоровых людей:

N_j0>1,

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

N_i*=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

и если нет, то расчет приостанавливают и выдают сообщение

а если условие (1) выполняется, то устанавливают величины

a_j=a_j(Р, M_jk, S_jk, N_jk; k=0,1; j=1…N); j=1…N

и

β_j0=β_j0(P, M_jk, S_jk, N_jk; k=0,1; j=1…N); j=1…N,

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

N_min - заданное специалистом минимально допустимое значение N;

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

a_j=a_jmin при M_j1≤M_j0 и a_j=a_jmax при M_j1>M_j0;

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

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

β_j0 - двоичное число, равное 1, если при определении степени общего состояния здоровья человека в момент времени Т совокупность данных

(M_j1, S_j1, a_j); j=j₀; j₀=1…N

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

3) выясняют, выполняется ли условие

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

Y_j=Y_J(Р, M_jk, S_jk, N_jk; k=0,1; j=1…N₁)∈(0, 1]; j=1…N,

где Y_j - степень здоровья человека, установленная по совокупности данных

(M_j1, S_j0, a_j); j=j₀; j₀=1…N,

4) определяют величину

Y=Y(Y_j; 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 T_k-1 до Т_k=Т(k=1,2,3…):

G=1⇔Y_д=Y_п=1;

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

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

6) выясняют, выполняется ли условие

G_п<G_д,

где G_д и G_п - 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, M_jk, S_jk, N_jk, а_j, γ_j, β_j0; 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 (MxDMn_до, MxDMn_после), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD_до, RMSSD_после), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМо_до, АМо_после) и рассчитывают значения дифференцирующих функций (G1 и G2)

G1=-0,005(MxDMn_после-MxDMn_до)-0,031(RMSSD_после-RMSSD_до)+0,01(АМо_после-АМо_до)-0,768,

G2=0,032(MxDMn_после-MxDMn_до)-0,115(RMSSD_после-RMSSD_до)-0,031(АМо_после-АМо_до)-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 (MxDMn_до), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD_до), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМо_до).

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 (MxDMn_после), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD_после), амплитуду моды длительности кардиоинтервалов (АМо_после).

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

G1=-0,005(MxDMn_после-MxDMn_до)-0,031(RMSSD_после-RMSSD_до)+0,01(АМо_после-АМо_до)-0,768,

G2=0,032(MxDMn_после-MxDMn_до)-0,115(RMSSD_после-RMSSD_до)-0,031(АМо_после-АМо_до)-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:

MxDMn_до=286 мс, RMSSD_до=43,386 мс, АМо_до=35,572%;

- по завершении профессиональной деятельности:

MxDMn_после=413 мс, RMSSD_после=57,799 мс, АМо_после=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 (MxDMn_после) 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 (RMSSD_после) является показателем активности парасимпатического звена вегетативной регуляции;

- амплитуда моды длительности кардиоинтервалов (АМо_после) 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:

MxDMn_до=200 мс, RMSSD_до=25,721 мс, АМо_до=57,864%;

- по завершении профессиональной деятельности:

MxDMn_после=170 мс, RMSSD_после=19,626 мс, АМо_после=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.

.