СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА

Название	СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА
Разработчик (Авторы)	Домрачев А.А., Михайлова Л.А., Домрачева М.Я., Михайлов И.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2315549
Дата регистрации	07.08.2006
Правообладатель	ГОУ ВПО "Красноярская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Описание изобретения

Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано в физиологии, гигиене труда, спортивной медицине, профессиональной патологии, валеологии.

Известен "Способ диагностики утомления", основанный на исследовании электрической чувствительности сетчатки глаза /11/, который может быть использован в качестве сравниваемого способа. Суть его заключается в определении величины одного из электрофизиологических параметров глаза, трижды для каждого глаза, с расчетом среднего значения и сравнении с величиной 100 мкА. Преимуществом этого способа является возможность быстрого проведения обследования и получения результата обследования при высокой стабильности исследуемого параметра независимо от пола, возраста, профессии, общего состояния здоровья. Среди недостатков можно выделить: 1) невозможность количественной оценки общего утомления организма; 2) отсутствие комплексной оценки состояния процессов высшей нервной деятельности (ВНД), анализаторных и висцеральных систем.

Задача изобретения - разработка возможности количественной оценки общего утомления организма утомления по комплексу параметров, характеризующих состояние ЦНС, анализаторных и висцеральных систем.

Выполнение поставленной задачи осуществляют за счет того, что определяют электрическую чувствительность сетчатки в микроамперах, продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости слуха в секундах, тактильную чувствительность по Фалькельту в баллах, продолжительность сложной зрительно-моторной реакции в миллисекундах, состояние умственной работоспособности по тесту Крепелина 15-секундной продолжительности в условных единицах, ошибку воспроизведения временного периода продолжительностью до 10 секунд в процентах от предъявляемой продолжительности временного периода, ошибку воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см в процентах от предъявляемого расстояния, уровень гемоглобина периферической крови в граммах на литр, показатель деформируемости эритроцитов в процентах, вегетативный индекс Кердо в условных единицах, продолжительность неферментативного фибринолиза в минутах; величину электрической чувствительности сетчатки умножают на 0,136, продолжительность восприятия камертона умножают на 0,525, продолжительность сложной зрительно-моторной реакции умножают на 0,059, ошибку воспроизведения временного периода умножают на 0,2, уровень гемоглобина умножают на 0,294, ошибку воспроизведения расстояния умножают на 0,686, показатель деформируемости эритроцитов умножают на 1,182 и суммируют 7 произведений; величину тактильной чувствительности умножают на 4,464, величину умственной работоспособности умножают на 1,789, величину вегетативного индекса Кердо умножают на 0,292, продолжительность неферментативного фибринолиза умножают на 0,133 и суммируют 5 произведений; из суммы 7 произведений вычитают сумму 5; из полученной разности вычитают 18,45 и получают количественную величину общего утомления организма: величину менее 5 баллов оценивают как удовлетворительное состояние работоспособности организма, от 5 баллов включительно и до 37 оценивают как умеренно выраженное утомления, от 37 баллов включительно до 69 - средневыраженное утомление, от 69 баллов включительно до 100 - утомление выше среднего, от 100 баллов включительно и выше как выраженное общее утомление организма.

Способ осуществляют следующим образом. Объектом исследования явился личный состав караулов пожарных частей противопожарной службы МЧС РФ г. Красноярска, т.е. лица, непосредственно осуществляющие пожаротушение и оказание помощи при чрезвычайных ситуациях. Выбор объектов исследования обусловлен тем, что личный состав караулов имеет значительную - 24-часовую - продолжительность рабочего дня (РД) и это приводит к обязательному формированию общего утомления организма в течение рабочего дня. Обследование на протяжении РД осуществлялось 4 раза: обследование I производилось в течение 1-2 часов РД (период суток - 8⁰⁰-10⁰⁰), обследование II - в течение 8-9 час, (период суток - 15⁰⁰-17⁰⁰), обследование III - в течение 16-17 час (период суток - 23⁰⁰-1⁰⁰), обследование IV - в течение 24-25 часов (период суток: 7⁰⁰-9⁰⁰). Все обследованные условно подразделялись на 4 группы: А, В, С, Д. В группу А включались пожарные, которые не имели боевой нагрузки, т.е. не осуществляли выезды на пожары и пожаротушения. В группу В вошли пожарные, имевшие 1-2 выезда на пожаротушение, в группу С - 3-4, в группу Д - 5 и более выездов. Таким образом, лица различных групп сравнения они имели различный уровень физической и психической нагрузки.

Общее состояние организма оценивалось по параметрам ВНД, состояние ВНД, анализаторных и висцеральных систем.

Из параметров ВНД оценивались:

- данные реакциометрии: максимальный двигательный темп сокращений, продолжительность простой и сложной зрительно-моторной реакции, продолжительность простой слухо-моторной реакции, точность выполнения дифференцировочной пробы /13, 14/;

- состояние внимания по объему внимания /13/;

- состояние личностных характеристик по опроснику Кеттела (вариант С, содержащий 105 вопросов) /18/, состояние темперамента с обработкой результатов по Петросян /11/;

- уровень умственной работоспособности по результатам выполнения теста Крепелина 15-секундной продолжительности /13/;

- состояние зрительного восприятия по результатам проведения 2 проб иллюзии Поггендорфа /6/;

- восприятие времени по результатам проведения теста "индивидуальная минута" и воспроизведения временных отрезков продолжительностью 1-10 секунд /7/.

- восприятие расстояний отслеживалось по методике, предполагающей использование линейки Гальтона, в трех диапазонах расстояний: 1-10 см, 15-30 см, 35-50 см/13/.

Из параметров анализаторных систем отслеживалось состояние 5 анализаторов: зрительного, слухового, обонятельного, вкусового, тактильного. Среди параметров зрительного анализатора оценивались: острота центрального зрения, поля зрения, бинокулярность зрения, сохранность цветового зрения, электрическая чувствительность сетчатки (ЭЧС), лабильность зрительного нерва, критическая частота слияния мельканий /2, 12, 15/. Из параметров слухового анализатора оценивались: восприятие шепотной и разговорной речи, результаты выполнения проб Ринне, Вебера, Швабаха, состояние слуха при помощи камертонов с частотой звучания 128 и 2048 Гц; аудиометрия /1, 9/. Состояние обонятельной чувствительности оценивалось качественно и количественно по результатам пороговой ольфактометрии /10/. Состояние вкусовой чувствительности оценивалось качественно и количественно по методике пороговой густометрии /17/, тактильной чувствительности - по методике Фалькельта /13/.

Из параметров висцеральных систем отслеживалось отдельные данные дыхательной, сердечно-сосудистой систем и системы крови. Состояние дыхательной системы оценивалось при помощи аппаратно-программного комплекса "Valenta+" по следующим характеристикам:

1) легочные объемы и емкости: дыхательный объем (ДО), жизненная емкость легких (ЖЕЛ), минутный объем дыхания (МОД), резервный объем вдоха (РОВд), резервный объем выдоха (РОВыд);

2) параметры вентиляции легких: максимальный объем вентиляции легких за 1 минуту, индекс Тиффно, мгновенные объемные скорости изгнаний 25, 50 и 75% объема функциональной жизненной емкости легких, средняя объемная скорость в интервале 25-75% функциональной жизненной емкости легких;

3) состояние функциональных резервов: частота дыхательных движений (ЧДД) и ДО при максимальной вентиляции легких, форсированная ЖЕЛ, объем форсированного вдоха за 1 секунду; расчетные коэффициенты: ДО/ЖЕЛ, РОВд/ЖЕЛ, РОВыд/ЖЕЛ, максимальная вентиляция легких/МОД, емкость вдоха/емкость выдоха /16/.

Объем обследования сердечно-сосудистой системы: определялось систолическое артериальное давление (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление (мм рт.ст.) по Короткову. Регистрация электрокардиограммы (ЭКГ) осуществлялась при помощи аппаратно-программного комплекса "Valenta+" в 12 стандартных отведениях. Запись электрокардиограммы осуществлялась в положении лежа. Рассчитывались следующие показатели /4, 8/:

- среднее динамическое давление в магистральных сосудах (СДД, мм. рт.ст.) по формуле: СДД=(2/3·(САД-ДАД)+ДАД);

- пульсовое артериальное давление (ПАД, мм рт.ст.) по формуле: ПАД=(САД-ДАД);

- минутный объем кровообращения (МОК, мл) по формулам Лильештранда и Цандера, Старра: МОК=(ЧСС·(100+1/2(САД-ДАД)-0,6·(ДАД + возраст [в годах]));

- периферическое сопротивление сосудов (ПСС, дин·сек/см⁵) по формуле Пуазейля: ПСС=((2/3·(САД-ДАД)+ДАД)·1333·60/(ЧСС·(100+1/2(САД-ДАД)-0,6·(ДАД + возраст [в годах])));

- коэффициент экономичности кровообращения (КЭК, усл. ед.) по формуле: КЭК=((САД-ДАД)·ЧСС);

- коэффициент выносливости (KB, усл. ед.) по формуле Кваса: KB=(ЧСС·10/САД-ДАД);

- уровень физического состояния (УФС, усл. ед.) по формуле: УФС=(700-3·ЧСС-2,5·(ДАД+(САД-ДАД)/3)-2,7·возраст [в годах]+0,28·вес [в кг])/(350-2,6·возраст [в годах]+0,21·рост [в см]);

- вегетативный индекс Кердо (ВИК, усл. ед.) по формуле: ВИК=(1-ДАД/ЧСС)· 100.

Среди параметров системы крови оценивались: число эритроцитов, ретикулоцитов, лейкоцитов, лейкоцитарная формула, уровень гемоглобина, величина цветового показателя, гематокрита, СОЭ, показатель деформируемости эритроцитов, продолжительность неферментативного фибринолиза (ПНФ) /3, 5/.

Результаты обследования и их обсуждение. Результаты обследования I в группах сравнения по всем вышеупомянутым параметрам соответствовали диапазону нормы. Проведение обследований II, III, IV выявляло динамику изменения значений в направлении, характеризующем возникновение и прогрессирование утомления.

Полученные результаты были подвергнуты предварительному анализу на информационную ценность. Он заключался в отборе тех параметров, которые могли бы обладать потенциальной характеристикой количественного отражения состояния утомления по наличию следующих прогностически ценных качеств: 1) направленность изменений параметра в течение рабочего дня во всех группах сравнения должна отражать формирование утомления; 2) степень формирующегося утомления должна определенным образом соответствовать испытываемой нагрузке, т.е. наименьшее утомление к окончанию рабочего дня должно формироваться в группе А, еще большее - в группах В и С, наибольшее - в группе Д; 3) уровень различий между средними значениями в группе в начале рабочего дня не должен достигать р<0,1; 4) уровень различий между средними значениями в группе к окончанию рабочего дня между группами с максимальными различиями по числу выездов на пожаротушение, т.е. между А и Д, должен достигать р<0,05. Установлено, что такому набору качеств соответствуют 11 параметров, в том числе:

3 параметра анализаторных систем: 1) электрическая чувствительность сетчатки (мА); 2) продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости слуха (с); 3) состояние тактильной чувствительности по Фалькельту (баллы);

4 параметра ВНД: 1) продолжительность сложной зрительно-моторной реакции (мс); 2) состояние умственной работоспособности по тесту Крепелина 15-секундной продолжительности (усл. ед.); 3) ошибка воспроизведения временных периодов продолжительностью до 10 секунд (%); 4) ошибка воспроизведения расстояния в диапазоне 15-30 см (%);

4 параметра висцеральных систем: 1) величина вегетативного индекса Кердо (условные единицы); 2) содержание гемоглобина (г/л); 3) величина показателя деформируемости эритроцитов (%); 4) продолжительность неферментативного фибринолиза (минуты).

Решение количественной задачи оценки общего утомления организма по этим параметрам было осуществлено за счет ранжирования учитываемых признаков по 100-балльной шкале. "Вес" каждого из четырех параметров принимался равным и по 100-балльной шкале составил 9,091 балла (100 баллов/1 1 параметров). Диапазон изменения отдельного параметра математически "приравнивался" к 9,091 балла. Для этого определялась разница между средним значением данного параметра среди групп сравнения на 1-2 час РД и отслеживалась величина этого же параметра в группе Д на 23-24 час РД, т.е. на момент окончания РД суточной продолжительности в группе, имевшей наибольшую физическую и психофизиологическую нагрузку из групп сравнения. Введение обратной зависимости позволяет получить расчетный коэффициент. Расчет значений для каждого "блока" формулы выглядел так:

1. Расчетный коэффициент для электрической чувствительности сетчатки (среднее значение на 1-2 час РД-75,9 мкА, значение в группе Д на 23-24 час РД-142,9 мкА): 1/((142,9-75,9)/9,091)=0,136. Блок для формулы определения величины общего утомления организма (ОУО), сориентированный на "получение" баллов, характеризующих ОУО данным величине электрической чувствительности сетчатки, имел следующий вид: 0,136·(Хэчс-75,9)=0,136·Хэчс-10,32, где Хэчс - величина электрической чувствительности сетчатки в микроамперах.

2. Расчетный коэффициент для продолжительности восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц (среднее значение на 1-2 час РД-74,5 с, значение в группе Д на 23-24 час РД-57,2 с) рассчитывают следующим образом: 1/((74,5-57,2)79,091)=0,525. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на "получение" баллов утомления по данным камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости звука, имел следующий вид: 0,525·(Хс128-57,2)=0,525·Хс128-30,03, где Хс128 - продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости звука в секундах.

3. Расчетный коэффициент для данных тактильной чувствительности (среднее значение на 1-2 час РД-4,13 балла, значение в группе Д на 23-24 час РД-2,09) рассчитывают следующим образом: 1/((4,13-2,09)/9,091)=4,464. В данном и аналогичных случаях для получения положительного значения баллов ОУО в связи со снижением параметра в течение РД произведена "рокировка" максимального и минимального значения местами. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на "получение" баллов, отражающих утомления по состоянию тактильной чувствительности, также принимает следующий вид: 4,464·(4,13-Хтакт)=18,44-4,464·Хтакт, где Хтакт - величина тактильной чувствительности в баллах.

4. Расчетный коэффициент для продолжительности сложной зрительно-моторной реакции (среднее значение на 1-2 час РД-331,5 мс, значение в группе Д на 23-24 час РД-486,1 мс) рассчитывают следующим образом: 1/((486,1-331,5)/9,091)=0,059. Блок для формулы определения величины ОУО, сориентированный на "получение" баллов, характеризующих ОУО по продолжительности сложной зрительно-моторной реакции, имел следующий вид: 0,059·(Тсзмр-331,5)=0,059·Тсзмр-19,56, где Тсзмр - продолжительность сложной зрительно-моторной реакции (мс).

5. Расчетный коэффициент для состояние умственной работоспособности по тесту Крепелина 15-секундной продолжительности (среднее значение на 1-2 час РД-11,28 усл. ед., значение в группе Д на 23-24 час РД-6,2) рассчитывают следующим образом: 1/((11,28-6,2)/9,091)=1,789. Блок для формулы определения величины ОУО, сориентированный на "получение" баллов, отражающих утомления по состоянию умственной работоспособности имел следующий вид: 1,789·(11,28-УР)=20,18-1,789·УР, где УР - величина умственной работоспособности по тесту Крепелина 15-секундной продолжительности (усл. ед).

6. Расчетный коэффициент для ошибки воспроизведения временных периодов продолжительностью до 10 секунд (%) (ОВВ) (среднее значение на 1-2 час РД-9,125%, значение в группе Д на 23-24 час РД-54,6%) рассчитывают следующим образом: 1/((54,6-9,125)/9,091)=0,200. Блок для формулы определения величины ОУО, сориентированный на "получение" баллов, характеризующих ОУО по данным ошибки воспроизведения временных периодов, имел следующий вид: 0,200·(ОВВ-9,125)=0,200·ОВВ-1,825, где ОВВ - ошибка воспроизведения временных периодов продолжительностью до 10 секунд (%).

7. Расчетный коэффициент для ошибки воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см (%) (ОВР) (среднее значение на 1-2 час РД-4,45%, значение в группе Д на 23-24 час РД-17,7%) рассчитывают следующим образом: 1/((17,7-4,45)/9,091)=0,686. Блок для формулы определения величины ОУО, сориентированный на "получение" баллов, характеризующих ОУО по данным ошибки расстояния, имел следующий вид: 0,686·(ОВР-4,45)=0,686·ОВР-3,053, где ОВР - ошибки воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см (%).

8. Расчетный коэффициент для ВИК (усл. ед.) (среднее значение на 1-2 час РД-2,10 усл. ед., значение в группе Д на 23-24 час РД-(-29,0)) рассчитывают следующим образом: 1/((2,1-(-29,0))/9,091)=0,292. Блок для формулы определения величины ОУО, сориентированный на "получение" баллов, характеризующих ОУО по величине ВИК, имел следующий вид: 0,292·(2,1-ВИК)=0,613-0,292·ВИК, где ВИК - величина вегетативного индекса Кердо (усл. ед.).

9. Расчетный коэффициент для величины гемоглобина (г/л) (среднее значение на 1-2 час РД-118,7, значение в группе Д на 23-24 час РД-149,6) рассчитывают следующим образом: 1/((149,6-118,7)/9,091)=0,294. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на "получение" баллов, отражающих величину гемоглобина, имел следующий вид: 0,294·(Hb-118,7)=0,294·Hb-34,90, где Hb - величины гемоглобина периферической крови (г/л).

10. Расчетный коэффициент для величины показателя деформируемости эритроцитов (%) (среднее значение на 1-2 час РД-1,87%, значение в группе Д на 23-24 час РД-9,56%) рассчитывают следующим образом: 1/((9,56-1,87)/9,091)=1,182. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на "получение" баллов, отражающих величину ПДЭ, имел следующий вид: 1,182·(ПДЭ-1,87)=1,182·ПДЭ-2,21, где ПДЭ - величина деформируемости эритроцитов (%).

11. Расчетный коэффициент для величины продолжительности неферментативного фибринолиза (минуты) (среднее значение на 1-2 час РД - 332,5 минут, значение в группе Д на 23-24 час РД-264 минут) рассчитывают следующим образом: 1/((332,5-264)/9,091)=0,133. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на "получение" баллов, отражающих величину гемоглобина, имел следующий вид: 0,133·(332,5-Тпнф)=44,22-0,133·Тпнф, где Тпнф - продолжительность неферментативного фибринолиза (в минутах).

Объединяя 11 блоков формулы, получим предварительную формулу ОУО:

ОУО=(0,136·Хэчс-10,32)+(0,525·Хс128-30,03)+(18,44-4,464·Хтакт)+(0,059·Тсзмр-19,56)+(20,18-1,789·УР)+(0,200·ОВВ-1,825)+(0,686·ОВР-3,053)+(0,613-0,292·ВИК)+(0,294·Hb-34,90)+(1,182·ПДЭ-2,21)+(44,22-0,133·Тпнф), (а).

Математическое упрощение формулы придаст ей следующий вид:

ОУО=(0,136·Хэчс+0,525·Хс128+0,059·Тсзмр+0,200·ОВВ+0,294·Hb+0,686·OBP+1,182·ПДЭ)-(4,464·Хтакт+1,789·УР+0,292·ВИК+0,133·Тпнф)-18,45, (б).

Используемый прием в количественной оценке ОУО не ограничивает его в пределах 100 баллов, т.к. позволяет иметь отрицательные значения и значения, большие 100 баллов.

Количественные значения ОУО для групп сравнения в течение рабочего дня суточной продолжительности, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о возможности количественной меры общего утомления организма.

Количественные результаты предполагают, как правило, наличие шкалы их качественной оценки. Учитывая, что максимальная величина показателя ОУО в группах сравнения на 1-2 час не превысила 2,3 балла, в качестве пограничного значения, определяющего наличие или отсутствие общего утомления организма, можно предложить пороговую величину, равную 5 баллам. Диапазон от 5 до 100 баллов значителен и он может быть условно подразделен на 3. Следовательно, общее количество выделяемых групп по величине общего утомления организма составит 5. Критерии выделения этих групп по величине ОУО приведены в табл.2. Применение подобной градации позволяет достаточно просто осуществлять качественную характеристику выраженности ОУО. Например, на 1-2 час РД обследованные всех групп имели удовлетворительное состояние работоспособности. Состояние утомления на 23-24 час РД позволяет характеризовать обследованных групп А и В как лица со средневыраженным утомлением, из группы С - с утомлением выше среднего, из группы Д - с выраженным общим утомлением организма. Таким образом, использование вышеописанных приемов позволяет решить поставленную задачу.

Использование данного способа отвечает ряду требований, пригодных для проведения массовых осмотров, т.к. предлагаемый способ:

1) позволяет по широкому кругу параметров, относящихся к различным системам организма, количественно оценить общее утомление организма;

2) не предполагает оснащение методик исследования сложными приборами, т.к. требуют оборудования, общедоступного для любой научно-исследовательской или клинической лаборатории.

Формула изобретения

Способ комплексной количественной оценки общего утомления организма, заключающийся в том, что определяют электрическую чувствительность сетчатки в микроамперах, продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости слуха в секундах, тактильную чувствительность по Фалькельту в баллах, продолжительность сложной зрительно-моторной реакции в миллисекундах, состояние умственной работоспособности по тесту Крепелина 15-секундной продолжительности в условных единицах, ошибку воспроизведения временного периода продолжительностью до 10 с в процентах от предъявляемой продолжительности временного периода, ошибку воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см в процентах от предъявляемого расстояния, уровень гемоглобина периферической крови в граммах на литр, показатель деформируемости эритроцитов в процентах, вегетативный индекс Кердо в условных единицах, продолжительность неферментативного фибринолиза в минутах; величину электрической чувствительности сетчатки умножают на 0,136, продолжительность восприятия камертона умножают на 0,525, продолжительность сложной зрительно-моторной реакции умножают на 0,059, ошибку воспроизведения временного периода умножают на 0,2, уровень гемоглобина умножают на 0,294, ошибку воспроизведения расстояния умножают на 0,686, показатель деформируемости эритроцитов умножают на 1,182 и суммируют 7 произведений; величину тактильной чувствительности умножают на 4,464, величину умственной работоспособности умножают на 1,789, величину вегетативного индекса Кердо умножают на 0,292, продолжительность неферментативного фибринолиза умножают на 0,133 и суммируют 5 произведений; из суммы 7 произведений вычитают сумму 5; из полученной разности вычитают 18,45 и получают количественную величину общего утомления организма: величину менее 5 баллов оценивают как удовлетворительное состояние работоспособности организма, от 5 баллов включительно и до 37 оценивают как умеренно выраженное утомления, от 37 баллов включительно до 69 - средневыраженное утомление, от 69 баллов включительно до 100 - утомление выше среднего, от 100 баллов включительно и выше как выраженное общее утомление организма.

Изобретение "СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА" (Домрачев А.А., Михайлова Л.А., Домрачева М.Я., Михайлов И.В.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога