Способ диагностики стресса у человека

Изобретение относится к области медицины, а именно к диагностике, и может быть использовано в неврологии, терапии, психиатрии для диагностики хронического стресса у пациентов.

Термином «стресс» принято обозначать как сильные неблагоприятные физические и/или психогенные внешнесредовые воздействия, так и развивающееся под их влиянием состояние психофизиологического напряжения, исходно служащее для приспособления человека к новым условиям среды (Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии // Журн. патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2000. - №3. - С. 20-26). В настоящее время под стрессом нередко понимают изменения на молекулярном, клеточном, физиологическом и поведенческом уровнях, возникающие как результат безуспешной попытки организма человека справиться с эмоциональной или физической угрозой (реальной или воображаемой) гомеостазу (Mawdsley JE, Rampton DS. Psychological stress in IBD: new insights into pathogenic and therapeutic implications. Gut. 2005 Oct; 54(10): 1481-91).

Стресс принято разделять на «физический» и «психический» (эмоциональный), хотя разделение это весьма условно из-за того, что между психической (эмоциональной и когнитивной), поведенческой и физиологической сферами существует неразрывная связь. Под психическим стрессом чаще всего понимают состояние сильного эмоционального напряжения, возникающее в ответ на воздействие значимых, нарушающих основные биопсихосоциальные потребности человека факторов (опасность, конфликты, аварийные ситуации, перегрузки, финансовые проблемы, семейные конфликты, утраты, болезни), а также в ответ на мысленное, воображаемое воспроизведение реальных или вымышленных психотравмирующих событий и образов (Rivkin I.D., Taylor S.E. The Effects of Mental Simulation on Coping With Controllable Stressful Events // Personality & Social Psychology Bulletin. - 1999. - Vol. 25, Issue 12. - P. 1451-1463).

Психологическое перенапряжение неизбежно сопряжено с физиологическими изменениями в организме. По длительности существования психический стресс разделяют на острый и хронический, хотя однозначные временные критерии, позволяющие разделить эти два варианта стресса, отсутствуют. В то время как острый стресс активирует защитные физиологические реакции организма, то хронический стресс сопряжен с их истощением и формированием почвы для развития соматической патологии (Selye Н. A syndrome produced by diverse nocuous agents. 1936. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 1998; 10: 230-231; Aubrecht T.G., Weil ZM, Abi Salloum B, Ariza ME, Williams M, Reader B, Glaser R, Sheridan J, Nelson RJ. Chronic Physical Stress Does Not Interact with Epstein-Barr Virus (EBV)-Encoded Dutpase to Alter the Sickness Response. J Behav Brain Sci. 2015 Oct; 5(11): 513-523).

В настоящее время, когда техногенные катастрофы, финансовые кризисы, болезни, рабочие перегрузки постоянно присутствуют в жизни людей, крайне важным представляется разработка способов диагностики хронического стресса как предрасполагающего фактора развития многих соматических заболеваний.

Известен способ диагностики стресса у человека (РФ патент №2392848, МПК А61B 5/0452, публикация от 27.06.2010), который заключается в том, что у испытуемого в положении сидя регистрируют одновременно кардиоритмограмму и дыхательную кривую (пневмограмму) в течение 5 минут. Далее осуществляют оцифровку двух аналоговых сигналов: кривой линии, огибающей последовательно зарегистрированные кардиоциклы, и дыхательной кривой, синхронно зарегистрированной с кардиоритмограммой с частотой дискретизации 100 миллисекунд. После получения двух динамических рядов рассчитывают корреляционное отношение, отражающее влияние дыхания или отсутствие такого влияния на характер кривой, огибающей последовательно зарегистрированные кардиоциклы, по формуле

где η_xy - корреляционное отношение;

x_i - варианты динамического ряда, ранжированных по дыханию точек кривой, огибающей периоды последовательно зарегистрированных кардиоциклов;

M_x - среднее арифметическое (математическое ожидание) динамического ряда оцифрованных, ранжированных по дыханию точек кривой, огибающей последовательно зарегистрированные кардиоциклы;

M_xy - частное среднее арифметическое выделенных классов кардиоциклов динамического ряда оцифрованных, ранжированных по дыханию точек кривой, огибающей последовательно зарегистрированные кардиоциклы;

n - количество, вариант.

Сила взаимосвязей между рассматриваемыми показателями, а следовательно, и степень выраженности стресса отражается в величине корреляционного отношения (Плохинский Н.А., 1990):

η_xy>0,7 - выраженная связь, относительный физиологический покой, отсутствие стресса;

η_xy=0,3-0,7 - средней силы связь, стресс среднего уровня;

η_xy<0,3 - слабая связь, выраженный стресс.

С точки зрения авторов известного изобретения предлагаемый показатель надежно отражает респираторно-кардиальные отношения, а следовательно, позволяет диагностировать и стрессовое состояние человека.

Однако известный способ не обеспечивает возможности диагностировать хронический стресс.

Известен способ определения уровня стресса, предложенный Шейх-Заде Ю.Р., Шейх-Заде К.Ю. (РФ Патент №2147831. МПК A61B 5/02, опубл. от 27.04.2000), при котором измеряют массу тела (М, кг), частоту сердечных сокращений (f, мин^-1) и пульсовое артериальное давление (ПАД, мм рт.ст.). Производят расчет уровня испытываемого стресса (S, усл. ед.) по формуле: S=f*ПАД*М^1/3*К, где К - нормирующий коэффициент.

В известном способе уровень стресса определяют на основании значений физиологических показателей, которые однократно измеряют на протяжении дня. Это снижает диагностическую ценность способа, поскольку на однократно измеряемые показатели большое влияние оказывают крайне изменчивые ситуационные факторы.

Известны способы, базирующиеся на анализе данных вариабельности сердечного ритма (ВСР), так как частота сердечных сокращений является чувствительным индикатором состояния вегетативной нервной системы, в свою очередь, тесно связанного с эмоциональным состоянием. Для оценки вегетативных влияний на работу сердца используют не среднюю частоту сердечных сокращений, определяемую суммарным эффектом множества интракардиальных и регуляторных факторов, а вариабельность ритма сердца (разброс значений кардиоинтервалов относительно среднего значения), которая зависит преимущественно от характеристик вегетативной иннервации сердца (Баевский Р.М. Синусовая аритмия с точки зрения кибернетики / Р.М. Баевский // Математические методы анализа сердечного ритма. - М.: Наука, 1968. - С. 9-23). ВСР отражает уровень симпато-парасимпатических и сегментарно-надсегментарных вегетативных соотношений, а также общую выраженность адаптационных реакций организма на внешние воздействия (Баевский Р.М. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе / Р.М. Баевский, О.И. Кириллов, С.З. Клецкин. - М.: Наука, 1984. - 220 с.).

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран известный способ диагностики стресса, включающий оценку показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) (РФ Патент №2531443. МПК A61B 5/0402, публикация от 20.10.2014).

Известный способ осуществляют следующим образом. У пациента регистрируют значения RR интервалов сердечного ритма и проводят обработку полученной последовательности RR интервалов, при этом длительность последовательности выбирают не менее чем 300 сек, обработку данных производят следующим образом: разбивают последовательность RR интервалов на окна данных длительностью 75 сек ≤ А ≤ 300 сек с шагом В сдвига окна 1 сек ≤ В ≤ 10 сек, где n - количество окон данных; далее для каждого окна данных: производят частотное преобразование Фурье с получением значений спектра мощности исходного окна, интегрируют полученные спектры мощности по всем частотам в пределах не менее чем 0,015-0,6 Гц с получением суммарной мощности TP вариабельности сердечного ритма, вычисляют мощность в нижнем диапазоне частот P_LF - не менее чем в диапазоне 0,04-0,15 Гц, вычисляют мощность в высоком диапазоне частот P_HF - не менее чем в диапазоне 0,15-0,6 Гц, вычисляют соотношение P_LF/P_HF; нормируют полученные наборы значений TP и соотношений P_LF/P_HF с получением стандартизованных значений ряда значений TP и стандартизованных значений ряда значений P_LF/P_HF, вычисляют функцию анализа синфазности для каждого окна данных , делают вывод о наличии или отсутствии стрессового состояния путем анализа полученных значений причем стрессовому состоянию соответствует распределение значений , при котором: в течение временного интервала не менее 20 сек подряд значения f равны 1, затем в течение как минимум 60 сек подряд следуют значения f, равные -1, с возможностью появления в этом временном интервале не более трех значений f, равных 1.

Однако известный способ предназначен для выявления кардиовегетативных маркеров лишь острого стресса, поскольку валидизация данного способа диагностики осуществлялась при обследовании людей, испытывавших острый, а не хронический стресс, то есть у людей, выполняющих ответственную, напряженную и вызывающую стрессом работу, таких как авиадиспетчеры, водители и пилоты пассажирских видов транспорта и др.

В способе-прототипе показатели ВСР оценивают по коротким отрезкам записи кардиоритмограммы и не уделяют внимания циркадианным колебаниям ВСР, что снижает информативность и достоверность диагностики. Как известно, хронический стресс, связанный с неэффективностью адаптации человека к неблагоприятным психосоциальным воздействиям, сопровождается дестабилизацией биологических ритмов (Бескова Д.А. Влияние социальных факторов на циркадианные ритмы (от нормального функционирования до психических расстройств) / Д.А. Бескова // Consilium Medicum - 2001 - Том 3-N 12-е. 1-9). Таким образом, несмотря на высокую информативность известного способа, он может быть применим для диагностики острого стресса.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании способа, обеспечивающего возможность диагностики хронического стресса, обладающего высокой точностью, информативностью и достоверностью.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе диагностики стресса у человека, включающем оценку показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР), у пациента проводят запись кардиоритма на протяжении 12 часов дневного времени суток во время его повседневной активности, анализируют один раз за каждые полчаса 5-минутный отрезок записи, не имеющий помех, вычисляют стандартное отклонение N-N интервалов (SDNN) каждого из указанных 5-минутных отрезков кардиоритмограммы, определяют путем усреднения SDNN 5-минутных отрезков среднее значение SDNN за каждую третью часть 12-часового периода дневного времени суток и диагностируют хронический стресс при получении средних значений SDNN за вторую и за третью трети дневного времени суток, каждое из которых отличается от среднего значения предшествовавшей ей трети дневного времени суток (первой и второй, соответственно) менее чем на 10 миллисекунд и/или среднем значении SDNN за первую треть дневного времени суток, составляющем менее 70 миллисекунд, при среднем значении SDNN за последующую, вторую треть дневного времени суток, равном или меньшем, чем значение SDNN за первую треть дневного времени суток.

Из показателей ВСР был выбран SDNN, то есть стандартное отклонение всех анализируемых интервалов N-N, поскольку данная величина отражает все циклические компоненты, ответственные за вариабельность сердечного ритма и эквивалентна общей мощности в спектральном анализе. Вычисление SDDN не представляет технических сложностей, а значения SDNN не зависят от настроек программы, в которой данная величина вычисляется, т.е. получаемые результаты сопоставимы при вычислении на любом другом оборудовании.

Предлагаемое изобретение отвечает критерию «новизна», так как проведенные патентно-информационные исследования не выявили научно-медицинскую и патентную документацию, которые бы порочили новизну предлагаемого способа.

Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг. 1, 2, 3 и 4 представлены графики средних значения SDNN в разные трети 12-часового дневного периода суток, исчислявшегося с 8 до 20 часов дня.

На фиг. 1 представлен график, демонстрирующий хронический стресс, так как средние значения SDNN как за вторую, так и за третью треть дневного времени суток отличаются от средних значений предшествовавших им (первой и второй, соответственно) третей дневного времени суток менее чем на 10 миллисекунд, то есть имеется «уплощение» ультрадианного дневного ритма ВСР. Поставлен диагноз хронический стресс.

На фиг. 2 представлен график, демонстрирующий хронический стресс, так как среднее значение SDNN за первую треть дневного времени суток составляет менее 70 миллисекунд, при этом среднее значение SDNN за вторую треть дневного времени суток меньше, чем значение SDNN за первую треть дневного времени суток, то есть выявляется низкий показатель SDNN в первую треть дня без тенденции к повышению во вторую треть дня. Диагностирован хронический стресс.

На фиг. 3 представлен график, демонстрирующий, что средние значения SDNN как за вторую, так и за третью треть дневного времени суток отличаются от средних значений предшествовавших им (первой и второй, соответственно) третей дневного времени суток менее чем на 10 миллисекунд и, наряду с этим, среднее значение SDNN за первую треть дневного времени суток составляет менее 70 миллисекунд, а среднее значение SDNN за вторую треть дневного времени суток меньше, чем значение SDNN за первую треть дневного времени суток. Диагностирован хронический стресс.

На фиг. 4. представлен график, демонстрирующий средние значения SDNN в разные трети дневного времени суток у пациента без хронического стресса, при этом средние показатели SDNN за каждую треть дня отличаются от предыдущей более чем на 10 миллисекунд, и SDNN за первую треть дня превышает 70 миллисекунд.

Новизна способа заключается в том, что диагностика хронического стресса у человека основана на оценке характера динамики вариабельности сердечного ритма на протяжении дневного времени суток. Поскольку хронический стресс сопряжен с нарушениями биоритмов человека, то оценка степени изменчивости ВСР на протяжении многочасового периода времени позволяет точнее выявить его признаки, чем определение средних показателей, получаемых путем усреднения результатов многочасового измерения, и чем кратковременные измерения показателей, осуществляемые один раз в день.

Новизна предлагаемого изобретения заключается также в том, что в течение каждого получаса анализируются 5-минутные отрезки записи кардиоритма, не имеющие помех, после чего вычисляют стандартное отклонение N-N интервалов (SDNN) каждого из указанных 5-минутных отрезков кардиоритмограммы, анализируют по 8 значений SDNN за каждую третью часть дня (с 8 до 12 часов, с 12 до 16 часов и с 16 до 20 часов) и путем вычисления среднего арифметического значения определяют средний показатель SDNN за каждую треть дня.

Решение анализировать только 5-минутные отрезки из каждых получасовых фрагментов записи кардиоритмограммы обусловлено тем, что значение SDNN зависит от длины записи, а во время регистрации кардиоритомограммы в процессе повседневной деятельности пациента неизбежна периодическая потеря контакта электродов с кожей и прерывание записи на небольшие отрезки времени. В результате общая длина непрерывной записи у разных людей, а также у одного человека в разные периоды дня весьма вариабельна. Определение SDNN на пятиминутных отрезках записи один раз за каждые полчаса позволяет осуществлять анализ ВСР равномерно на протяжении всего многочасового периода наблюдения, минимизировать влияние помех, неизбежно возникающих при регистрации ВСР во время повседневной активности и обеспечить для всех обследуемых лиц в каждый из периодов дневного времени суток равные условия анализа ВСР. Соответственно, такой подход повышает надежность сравнительного анализа показателей ВСР как у одного и того же человека в разные периоды наблюдения, так и у разных лиц в один и тот же период наблюдения.

Таким образом, способ обеспечивает возможность диагностики хронического стресса с высокой информативностью и достоверностью.

Проанализирована чувствительность и специфичность метода: чувствительность = 79%, специфичность = 100%.

Для подтверждения технического результата способа были проведены клинические исследования. Под наблюдением находилось 22 человека: 14 с хроническим стрессом и 8 здоровых молодых людей. Средний возраст пациентов составил 22,8 [2,7] лет, среди наблюдавшихся было 18 женщин и 4 мужчин. Из обследования исключались лица с органической патологией. Каждый обследуемый подписывал информационное согласие. Наличие эмоционального напряжения определялось с помощью психологических самооценочных тестов, позволяющих диагностировать хронический стресс: сокращенного многофакторного опросника для исследования личности (СМОЛ), разработанный в лаборатории клинической психологии ВКНЦ АМН РФ В.П. Зайцевым и В.Г. Козюлей (Козюля В.Г. Применение теста СМОЛ. - М.: Фолиум, 1995. - 51 с.) и представляющий собой адаптированный русский вариант психологического теста "mini-mult", который, в свою очередь, является сокращенной формой Методики многостороннего исследования личности (MMPI); Госпитальной Шкалы Тревоги и Депрессии (ГШТД) (Zigmond A.S. и Snaith R.P., 1983; адаптация М.Ю. Дробижева, 1993 г.), четырехмерного опросника для оценки дистресса, депрессии, тревоги и соматизации (4ДДТС) при вегетативных психосоматических расстройствах пограничного уровня. (В. Terluin и соавт., 1996 г., Смулевич А.Б., Яхно Н.Н., Терлуин Б. и соавт. Четырехмерный опросник для оценки дистресса, депрессии, тревоги и соматизации (4ДДТС) при вегетативных психосоматических расстройствах пограничного уровня // Журнал неврологии и психиатрии, 11, 2014. - с. 67-73).

Результаты исследования показали, что с хроническим стрессом ассоциированы, во-первых, «уплощение» колебаний ВСР на протяжении дневного времени суток и, во-вторых, низкий показатель SDNN в первую часть дня.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Регистрацию кардиоритма проводят непрерывно в течение 12-часового дневного периода суток в процессе повседневной активности человека посредством телеметрической системы регистрации сердечного ритма. Эта система представляет собой миниатюрный датчик ZephyrBioHarness, прикрепляемый к эластичному поясу, в который вшиты два тканевых электрода. Пояс укрепляется на теле человека таким образом, чтобы электроды располагались в первом и втором грудных электрокардиографических отведениях. Размер пояса устанавливают таким, чтобы человеку было комфортно, и при этом его движения не влияли на положение пояса. Данные передаются от датчика к мобильному устройству по беспроводному протоколу Bluetooth. Используя смартфон, полученные данные передаются на находящийся в единой адресной сети Интернет сервер обработки данных, включающий модуль связи сервера, модуль обработки и анализа данных и устройство отображения.

После этого в модуле обработки и анализа данных сервера обработки данных осуществляется обработка полученной последовательности NN интервалов. Обработка полученной последовательности NN интервалов осуществляется следующим образом. Один раз за каждые полчаса вычисляют стандартное отклонение NN интервалов на 5-минутном отрезке не имеющей помех записи кардиоритмограммы, после чего определяют усредненные значения SDNN для каждой трети 12-часового периода дневного времени суток путем усреднения SDNN 5-минутных отрезков, и эти усредненные показатели SDNN сравнивают между собой, и диагностируют хронический стресс при получении средних значений SDNN за вторую и за третью трети дневного времени суток, каждое из которых отличается от среднего значения предшествовавшей ей трети дневного времени суток (первой и второй, соответственно) менее чем на 10 миллисекунд и/или среднем значении SDNN за первую треть дневного времени суток, составляющем менее 70 миллисекунд, при среднем значении SDNN за последующую, вторую треть дневного времени суток, равном или меньшем, чем значение SDNN за первую треть дневного времени суток.

Клинические примеры:

Пример №1.

Пациентка А.И., 21 год, студентка медицинского вуза, обратилась к неврологу с жалобами на частые давящие головные боли диффузного характера, усиливающиеся при физическом и умственном переутомлении, повышенную раздражительность, плаксивость. Из анамнеза известно, что головные боли беспокоят около 4 лет, однако в течение последних 6 месяцев их частота увеличилась. Головная боль плохо купируется приемом НПВС. Хронические заболевания отрицает. МРТ головного мозга, проведенная за месяц до обследования, патологии не выявила.

При осмотре: отмечается болезненность при пальпации паравертебральных точек шейного отдела позвоночника, напряженность перикраниальных мышц. Очаговой неврологической симптоматики не выявлено.

Был установлен клинический диагноз: Частые эпизодические головные боли напряжения, астено-невротический синдром.

При анализе кардиоритма в течение 12-часового периода дневной повседневной активности средние значения SDNN как за вторую, так и за третью треть дневного времени суток отличались от средних значений предыдущих (первой и второй, соответственно) третей дневного времени суток менее чем на 10 миллисекунд. Кроме того, среднее значение SDNN за первую треть дневного времени суток составило менее 70 мс, а среднее значении SDNN за вторую треть дневного времени суток оказалось меньше, чем значение SDNN за первую треть дневного времени суток (фиг. 3).

Полученные данные позволили поставить пациентке диагноз хронический стресс.

Она была направлена к медицинскому психологу, в беседе с которым выяснено, что в жизни больной имеется хроническая психотравмирующая ситуация, решить которую или изменить свое отношение к которой она не может, что привело к состоянию хронического стресса. Больной рекомендован курс психотерапии для преодоления личностного конфликта потребностей и нормализации эмоционального состояния.

Пример №2.

Пациентка И.С, 24 года, обратилась к неврологу с жалобами на головные боли в лобно-теменной области, односторонней или двусторонней локализации, пульсирующего характера, длящиеся примерно 4 часа. Головная боль провоцируется недосыпанием, эмоциональными переживаниями. Прием ибупрофена временно (на 2 часа) купирует приступ головной боли.

Головные боли беспокоят около года. За медицинской помощью не обращалась, отмечала некоторое увеличение продолжительности приступов головной боли в течение последних 3 месяцев.

При осмотре состояние удовлетворительное. Соматических нарушений не выявлено. В неврологическом статусе менингеальных знаков нет. Со стороны черепно-мозговых нервов патологии не выявлено. Мышечный тонус не изменен, мышечная сила 5 баллов во всех группах мышц. Сухожильные рефлексы D=S, патологических знаков нет. Проба Ромберга отрицательна, координация не нарушена. Чувствительных расстройств не выявлено. Пациентка несколько замкнута, на вопросы отвечает кратко, активно про свое заболевание не рассказывает. Была заподозрена стрессогенная природа головной боли и проведена диагностика стресса по предложенному нами способу.

При анализе кардиоритма в течение 12-часового периода повседневной активности не было выявлено снижения ультрадианного дневного ритма ВСР (средние значения SDNN как за вторую, так и за третью треть дневного времени суток отличались от средних значений предыдущих (первой и второй, соответственно) третей дневного времени суток более чем на 10 мс). Средний показатель SDNN за первую треть дня был выше 70 мс (Фиг. 4).

Полученные данные свидетельствовали об отсутствии у пациентки хронического стресса, что затем было подтверждено психодиагностическими методиками.

Исследование глазного дна, МРТ, MP-ангиография, допплерография сосудов шеи клинически значимых нарушений не выявили.

На повторном визите больной при ее активном расспросе выяснено, что головные боли чаще были односторонние, требующие прекращения обычной физической активности, выраженной интенсивности (8 баллов по шкале ВАШ), возникали около 1 раза в месяц, сопровождались тошнотой, фотофобией и фонофобией.

Был установлен диагноз: Мигрень без ауры с приступами средней частоты, средней степени тяжести.

Пациентке назначена терапия с применением лекарственного препарата из группы трипанов для купирования мигренозного приступа и даны рекомендации по коррекции образа жизни для профилактики приступов мигрени.