Результат интеллектуальной деятельности: Способ оценки биологического возраста

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике. Разработанный способ может использоваться для оценки биологического возраста в профилактической медицине, спортивной медицине и для научных исследований. Он позволит расширить и повысить качество клинической диагностики, физиологических исследований факторов риска старения организма.

Использование расчетных методов, позволяющих интегрально оценить состояние здоровья человека, представляется перспективным для выявления групп риска развития какого-либо заболевания и ухудшения здоровья. В качестве общей оценки индивидуального здоровья человека используется понятие «биологический возраст» (БВ). Он определяется совокупностью обменных, структурных, функциональных, регуляторных и приспособительных особенностей организма.

Существует много способов, позволяющих оценить биологический возраст.

Известен способ определения биологического возраста человека Белозеровой Л.М. (патент РФ №2228137, МКИ⁷ А61В 5/16, заяв. 04.11.2002), который для оценки БВ в качестве биомаркеров старения использует антропометрические показатели, а именно - рост, массу тела, окружность грудной клетки на вдохе, окружность грудной клетки на выдохе, окружность грудной клетки на паузе, экскурсию грудной клетки, жизненную емкость легких, силу сжатия кисти правой руки, силу сжатия кисти левой руки.

Недостатком предложенного метода является отсутствие в формуле для расчета БВ показателей гемодинамики, что значительно снижает информативность изучения темпа старения организма, т.к. сердечнососудистая система играет приоритетную роль в формировании продолжительности жизни человека и развитии патологических состояний индивидуума.

Известен способ определения биологического возраста женщин_(патент на изобретение РФ №2231062 «Способ определения биологического возраста женщин», МПК⁷ G01N 33/15, G01N 33/50, дата публикации 20.06.2004 г.), включающий забор крови, определение уровня фибриногена (ФГ), числа тромбоцитов (Tr), активированного парциального тромбо-пластинового времени (АПТВ), фибринолитической активности (ФА), концентрации растворимых фибринмономерных комплексов (РФМК), уровня антитромбина III (ATIII). Биологический возраст вычисляют по формуле

БВr=k1×ФГ+k2×Tr+k3×АПТВ+k4×ФА+k5×РФМК+k6×ATIII+Const, где:

БВr - биологический возраст по системе гемостаза;

k1, k2, k3, к4, k5, k6 - коэффициенты решающего правила, которые равняются: k1=7,546; k2=-0,039; k3=-0,381; k4=0,234; k5=0,321; k6=-0,664;

Const - постоянная величина, равная 101,064;

ФГ - уровень фибриногена (г/л);

Tr - число тромбоцитов (10⁹/л);

АПТВ - активированное парциальное тромбопластиновое время (с);

ФА - фибринолитическая активность (мин);

РФМК - растворимые фибринмономерные комплексы (мг/мл);

ATIII - антитромбин III (%).

К недостаткам данного способа можно отнести то, что, оценивая БВ целостного организма, он учитывает только клинико-физиологические показатели протекания функций в организме, не учитывая состояние морфофункционального статуса этого организма.

Наиболее близким способом, который выбран в качестве прототипа, является способ оценки БВ по методу Войтенко В.П. [Маркина Л.Д. Определение биологического возраста человека методом В.П. Войтенко: учеб. пособие. Владивосток: ВГМУ, 2001. С. 22-27.], где для определения фактического биологического возраста (ФБВ) измеряют:

- систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД), определяют пульсовое артериальное давление (мм рт.ст) (ПАД);

- продолжительность задержки дыхания после глубокого вдоха (сек) (ЗДВ) и после глубокого выдоха (сек) (ЗДВыд);

- жизненную емкость легких (ЖЕЛ);

- массу тела (кг) (МТ);

- статическую балансировку (сек) (СБ);

- индекс самооценки здоровья (балл) (СОЗ).

Для вычисления биологического возраста (БВ) применяют 2 варианта формул, где сначала определяют фактический биологический возраст (ФБВ):

I вариант:

Мужчины: ФБВ=44,3+0,68-СОЗ+0,40⋅САД - 0,22⋅ДАД - 0,004-ЖЕЛ -0,11⋅ЗДВ+0,08⋅ЗДВыд - 0,13⋅СБ

Женщины: ФБВ=17,4+0,82⋅СОЗ+0,005⋅САД+0,16⋅ДАД+0,35⋅ПАД - 0,004⋅ЖЕЛ+0,04⋅ЗДВ - 0,06⋅ЗДВыд - 0,11⋅СБ

II вариант:

Мужчины: ФБВ=27,0+0,22⋅САД - 0,15⋅ЗДВ+0,72⋅СОЗ-0,15⋅СБ.

Женщины: ФБВ=-1,46+0,42⋅ПАД+0,25⋅МТ+0.70⋅СОЗ-0,14⋅СБ,

где: ФБВ - фактический биологический возраст,

САД - систолическое артериальное давление,

ДАД - диастолическое артериальное давление,

ПАД - пульсовое артериальное давление,

ЗДВ - продолжительность задержки дыхания после глубокого вдоха (сек),

ЗДВыд - продолжительность задержки дыхания после глубокого выдоха (сек),

ЖЕЛ - жизненная емкость легких, МТ - масса тела (кг),

СБ - статическая балансировка,

СОЗ - индекс самооценки здоровья (балл).

Затем рассчитывается должный биологический возраст (ДБВ):

I вариант:

Мужчины: ДБВ=0,661⋅КВ+16,9

Женщины: ДБВ=0,629⋅КВ+15,3

II вариант:

Мужчины: ДБВ= =0,863⋅КВ+6,85.

Женщины: ДБВ=0,706⋅КВ+12,1

где КВ - календарный возраст.

Если ФБВ - ДБВ=0, то степень постарения соответствует статистическим нормативам; если ФБВ - ДБВ больше 0, то степень постарения большая и следует обратить внимание на образ жизни и пройти дополнительные обследования; если ФБВ - ДБВ меньше 0, то степень постарения малая. Вычислив индекс ФБВ: ДБВ, можно определить, во сколько раз ФБВ больше или меньше, чем средний ФБВ сверстников. Если степень постарения меньше, то ФБВ: ДБВ<1. Если степень постарения больше, то ФБВ: ДБВ>1.

К недостаткам вышеуказанного способа определения БВ можно отнести отсутствие в формуле клинико-физиологических показателей, которые являются информативными маркерами старения, позволяющими повысить степень оценки предполагаемых нарушений.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа определения биологического возраста человека, основанного на измерении комплекса антропометрических, биоимпедансных и биохимических показателей его здоровья.

Технический результат заявляемого способа заключается в повышении точности и объективности определения биологического возраста человека за счет комплексного применения антропометрических, биоимпедансных и биохимических показателей.

Для этого сначала проводят:

- антропометрию: измерение массы тела (МТ), систолического артериального давления (САД), жизненной емкости легких (ЖЕЛ), динамометрию правой кисти (ДПК); вычисляют жизненный (ЖИ) и силовой индексы (СИ) по формулам:

ЖИ=ЖЕЛ/МТ; СИ=ДПК/МТ;

- исследование компонентного состава тела (процентное содержание жировой массы тела (ЖМТ%), активной клеточной массы (АКМ%), общей воды в организме (ОВ%), основного обмена веществ (ОсОб));

- определение лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ);

- определение уровня общего холестерина (ХЛ) и глюкозы (ГЛ) в крови;

- кардиоинтервалографию (определение показателей вариабельности ритма сердца и определение показателя активности регуляторных систем (ПАРС) (от 0 до 10).

Полученные показатели оценивают в центильных интервалах по нормативным таблицам, разработанным на основе центильного метода, который позволяет объективно и реально охарактеризовать распределения индивидуальных показателей в сжатом виде. Сущность центильного метода заключается в следующем: упорядоченный вариационный ряд, охватывающий весь диапазон колебаний признака делят на 100 интервалов, попадания в которые имеют равные вероятности. Размеры таких центильных интервалов в абсолютных единицах измерений неодинаковы. Для характеристики распределения приводят не все 100, а только семь фиксированных центилей: 3(5)-й, 10-й, 25-й, 50-й, 75-й, 90-й и 95(97)-й. Например 3-й центиль - это такая величина исследуемого признака, меньше которой он наблюдается у 3% вариантов выборки. Величина признака меньше 10-го центиля встречается у 10% вариантов выборки и т.д. 50-й центиль является медианой ряда. Промежутки между центилями называют центильными интервалами (ЦИ) (коридорами, каналами). В зависимости от номера ЦИ, отражающего расположение индивидуального признака обследуемого в ряду, формулируется оценочное суждение и медицинское заключение.

Таким образом, центильные шкалы разработаны для 10 морфофункцио-нальных и биохимических показателей (САД, ЖИ, СИ, ЖМТ%, АКМ%, ОВ%, ОсОб, ЛПИ, ГЛ, ХЛ) по результатам профилактических медицинских обследований в Центре здоровья 1446 мужчин и 1660 женщин 18-70 лет.В шкалах показаны максимальные и минимальные значения каждого признака. Диапазон колебаний разделен на 8 ЦИ. Центильные шкалы распределения морфофункциональных и биохимических показателей представлены на фиг. 1-6.

ПАРС характеризует активность регуляторных систем в целом, которая зависит от общей реакции организма на воздействие факторов окружающей среды. Величина ПАРС определяется в баллах в диапазоне от 0 до 10. По величине ПАРС диагностируется четыре функциональных состояния. Это так называемая «лестница состояний» с возрастающим выраженным напряжением регуляторных механизмов вплоть до их перенапряжения и истощения (фиг.7).

Следующим шагом предложенного способа является количественная оценка ЦИ в баллах 5, 4, 3, 2, 1, которая отражает степень соответствия физиологической характеристики признака относительно возраста и пола. Для каждого балла определен коэффициент по формуле k_b=log₅b, где b - величина градации параметров от 1 до 5. Для b=1 получили k_b=log₅ 1=0; для b=2 получили kb=log₅ 2=0,43; для b=3 получили k_b log₅ 3=0,68; для b=4 получили log₅ 4=0,86; для b=5 получили log₅ 5=1 (фиг. 8). Диапазон колебаний значений коэффициента от 0 до 1 (0 - минимальное значение, 1 - максимальное значение). В таблице 8 представлено соотношение ЦИ и балльных оценок у 11 исследуемых показателей: чем лучше показатель, тем выше балл.

Оценка БВ представляется в виде суммы коэффициентов ЦИ измеренных показателей, деленная на количество этих показателей, что позволяет использовать произвольное их количество:

Определение БВ=(k_ЦИ-ЖМТ%+k_ЦИ-АКМ%+k_ЦИ-ОВ%+k_{ЦИ-ОсОб}+k_ЦИ-САД+k_ЦИ-ХЛ+^{k_ЦИ-ГЛ+k_ЦИ-ЛПИ+k_ЦИ-ЖИ+k_ЦИ-СИ+k_ПАРС) / n,}

где n - число использованных морфофункциональных и биохимических показателей,

k_ЦИ-ЖМТ% - коэффициент ЦИ жировой массы тела (ЖМТ%),

k_ЦИ-АКМ% - коэффициент ЦИ процентного содержания активной клеточной массы (АКМ%),

k_ЦИ-ОВ% - коэффициент ЦИ процентного содержания общей воды (ОВ%),

k_{ЦИ-ОсОб} - коэффициент ЦИ основного обмена веществ (ОсОб),

k_ЦИ-САД - коэффициент ЦИ систолического артериального давления (САД),

k_ЦИ-ХЛ - коэффициент ЦИ уровня холестерина (ХЛ),

k_ЦИ-ГЛ - коэффициент ЦИ уровня глюкозы (ГЛ),

k_ЦИ-ЛПИ - коэффициент ЦИ лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ),

k_ЦИ-ЖИ - коэффициент ЦИ жизненного индекса (ЖИ),

k_ЦИ-СИ - коэффициент ЦИ силового индекса (СИ),

k_ПАРС - коэффициент показателя активности регуляторных систем (ПАРС).

Диапазон колебаний значений итоговой оценки биологического возраста (БВ) от 0 до 1 (0 - минимальное значение, 1 - максимальное значение). Полученные оценки, отражающие степень соответствия БВ относительно календарного возраста, ранжируют на 5 групп: чем выше оценка, тем лучше результат. Низкие оценки (от 0 до 0,39) составляют группу с очень высокими значениями БВ относительно календарного, когда БВ значительно опережает календарный. Далее идет группа оценок от 0,40 до 0,59, куда попадают лица также с опережением БВ относительно календарного, но менее выраженным в отличие от предыдущего варианта. Средняя группа оценок (от 0,60 до 0,79) включает лиц, у которых БВ соответствует календарному. Далее идут две группы оценок, характеризующих лиц с замедленным старением: оценки от 0,80 до 0,89 включают лиц с БВ ниже календарного, а оценки от 0,90 до 1,0 характеризуют лиц, у которых БВ значительно ниже календарного, т.е. хорошо выраженный замедленный темп старения организма.

Распределение оценок проведено на основе корреляционного анализа, где абсолютное значение любого коэффициента корреляции лежит в пределах от 0 до 1. Чем больше коэффициент корреляции приближается к 1, тем теснее связь между признаками и наоборот (Спортивная метрология: курс лекций / сост. С.В. Михайлова, Ю.Г. Кузмичев, Т.В. Сидорова, Т.А. Полякова. - Арзамас: Арзамасский филиал ННГУ, 2017. - С. 75-76).

Предложенные и охарактеризованные пять групп оценок последовательно располагаются на шкале (от 0 до 1), наименованной «Bio-age», т.е. «биологической возраст» (фиг. 9), где по горизонтали сверху указаны значения оценок БВ, а нижней строкой их характеристика:

- значительно выше календарного (0,00-0,39).

- выше календарного (0,40-0,59),

- БВ как соответствует календарному (0,60-0,79),

- ниже календарного (0,80-0,89),

- значительно ниже календарного (0,90-1,00).

Для осуществления способа были использованы показатели, полученные при измерении:

- компонентного состава тела (процентное содержание жировой массы тела (ЖМТ%), активной клеточной массы (АКМ%), общей воды (ОВ%), основного обмена веществ (ОсОб)) с применением биоимпедансного анализатора «Диамант»;

- лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ) по результатам антологического скрининга с применением портативного периферического допплер-анализатора «Smart Dop 30 ЕХ»;

- уровня общего холестерина и глюкозы в крови с применением экспресс-анализатора «CardioChek», определяющего уровень общего холестерина в крови в диапазоне 2,59-10,36 ммоль/л, глюкозы - 1,1-33,3 ммоль/л;

- кардиоинтервалографии (определение показателей вариабельности ритма сердца, с помощью компьютерной программы оценки уровня здоровья «Ритм-экспресс») с определением показателя активности регуляторных систем (ПАРС) (от 0 до 10);

- массы тела (МТ) и систолического артериального давления (САД).

Жизненный (ЖИ) и силовой индексы (СИ) рассчитали по формулам:

ЖИ-ЖЕЛ/МТ; СИ=ДПК/МТ, где ЖЕЛ - жизненная емкость легких, ДПК - динамометрия правой кисти, МТ - масса тела (кг).

Для примера были взяты выписки из карт обследования в Центре здоровья. Сопоставительные данные этапов исследования с применением метода В.П. Войтенко и заявленного способа сведены в Таблице 10 (фиг. 10). В первой колонке таблицы определены этапы исследования, включающие сбор показателей, описание применяемой формулы, расчет, результат, заключение и комментарий. Во второй и третьей колонках представлена конкретная реализация указанных этапов: во второй оценка БВ по методу В.П. Войтенко, а в третьей - по заявленному способу с применением шкалы «Bio-age». По каждому результату обследований приводится комментарий, обосновывающий информативность и объективность заявленного способа.

Преимуществом предложенного способа определения БВ по шкале «Bio-age» является использование произвольного числа имеющихся показателей. При условии, что чем больше используется показателей, тем объективнее оценка БВ.

Биологический возраст необходимо учитывать в целях прогноза индивидуального здоровья и качества жизни современного человека.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показал, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что для установления биологического возраста человека дополнительно определяют совокупность специфических факторов, ранее не использованных в подобных способах оценки: процентное содержание жировой, активной клеточной массы и общей воды в организме, основной обмен, лодыжечно-плечевой индекс, показатель активности регуляторных систем.

Способ прост, требует только оборудования, которым оснащены все центры здоровья России, поэтому доступен и может применяться при профилактических медицинских осмотрах взрослого населения в центрах здоровья нашей страны.