СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПО СОСТОЯНИЮ АНАЛИЗАТОРНЫХ СИСТЕМ

Название	СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПО СОСТОЯНИЮ АНАЛИЗАТОРНЫХ СИСТЕМ
Разработчик (Авторы)	Домрачев А.А., Михайлова Л.А., Домрачева М.Я., Михайлов И.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2308875
Дата регистрации	21.06.2006
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.

В зарубежной и отечественной патентно-информационной литературе аналогов заявляемому способу количественной оценки общего утомления организма не обнаружено.

Известен «Способ диагностики утомлениям, основанный на исследовании электрической чувствительности сетчатки глаза [5], 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 анализаторных систем.

Задача изобретения - разработка возможности количественной оценки общего утомления организма по состоянию анализаторных 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; величину электрической чувствительности сетчатки умножают на 0,479, продолжительность восприятия камертона умножают на 1,93; суммируют два произведения; величину тактильной чувствительности умножают на 16,31 и вычитают из суммы произведений; из полученной разницы вычитают 81,9 и получают количественную величину общего утомления организма; величину общего утомления менее 5 оценивают как удовлетворительное состояние организма, от 5 баллов и до 37 оценивают как умеренно выраженное, от 37 до 69 - средневыраженное, от 69 до 100 - выше среднего, от 100 и выше как выраженное общее утомление организма.

Способ осуществляют следующим образом.

Объектами исследования явился личный состав караулов пожарных частей Федеральной 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 часа, (период суток - 15⁰⁰-17⁰⁰), обследование III - в течение 16-17 часа (период суток - 23⁰⁰-1⁰⁰), обследование IV - в течение 24-25 часов (период суток: 7⁰⁰-9⁰⁰).

Обследовано 136 человек. Все обследованные были условно подразделены на 4 группы (таблица 1). Группу А составили 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 В - 5 и более выездов.

Оценивалось 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, 5, 8].

Среди 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, 4]. Состояние обонятельной чувствительности оценивалось качественно и количественно по результатам пороговой ольфактометрии [6]. Состояние вкусовой чувствительности оценивалось качественно и количественно по методике пороговой густометрии [9], тактильной чувствительности - по методике Фалькельта [7].

Зрительный анализатор. Острота центрального зрения в начале рабочего дня составила: в группе А 0,93±0,09 диоптрий, в группе В - 0,91±0,12, группе С - 0,96±0,06, группе Д - 0,91±0,11. Данные последующих исследований (II, III, IV) позволяют утверждать, что острота зрения в 100% случаев наблюдения в течение рабочего дня оставалась неизменной.

Состояние полей зрения по результатам обследования I (8⁰⁰-10⁰⁰) свидетельствует о том, что средние значения по всем 8 меридианам соответствуют диапазону норму, случаев каких-либо форм сужения полей зрения не выявлено. Значимых различий между углами зрения по отдельным меридианам в группах сравнения нет (р>0,1). Результаты последующих обследований характеризуют наличие высокой стабильности определяемых значений углов зрения (±1-3°) по всем меридианам у обследуемых 4 групп сравнения. Отличия, близкие к уровни достоверности отличий р≤0,1, не установлены.

Состояние цветоощущения характеризовалось наличием трихромного зрения в 100% случаев наблюдений во всех группах как в начале рабочего дня (РД), так и на всем его протяжении. Аналогичная ситуация складывалась и для такого параметра зрительного анализатора, как бинокулярность.

Результаты четырехкратного обследования электрической чувствительности сетчатки глаза (ЭЧС) на протяжении РД приведены в табл.2. Установлено, что значения ЭЧС в начале РД (обследование I: 8⁰⁰-10⁰⁰) соответствуют диапазону нормы и не имеют различий между средними значениями в группах (р>0,1).

Таким образом, изменение данного параметра отражает не только снижение функциональных возможностей зрительного анализатора, но и наличие потенциальной способности через собственную величину характеризовать объем психофизиологической активности.

Величина лабильности зрительного нерва во всех группах сравнения на период проведения обследования I соответствует диапазону нормы. Средние значения лабильности в группах составляют 38,5-39,6 Гц (р>0,1). В течение РД для этого параметра наблюдается тенденция снижения. Значимого уровня различий по сравнению с исходным значением в группах не определяется (р>0,1). Например, величина лабильности зрительного нерва на период проведения обследования IV (6⁰⁰-8⁰⁰) составляет: в группе без боевых выездов (группа А) - 34,2±7,3 Гц, в группе с 5 выездами и более (группа Д) - 34,9±4,7 Гц. Полученные данные позволяют говорить о том, что результаты исследования лабильности зрительного нерва характеризуют снижение функциональных резервов зрительного нерва, т.е. проводникового отдела зрительного анализатора независимо от объема физической и психофизиологической нагрузки.

Критическая частота слияния мельканий (КЧСМ) в условиях РД суточной продолжительности является величиной стабильной. Значения данного параметра в начале дежурства соответствуют диапазону нормы и по прошествии 8-часовых отрезков времени имеют слабовыраженную тенденцию к снижению (р>0,1). Достоверного уровня снижения КЧСМ по прошествии 24 часов боевого дежурства не установлено ни в одной из групп (р>0,1). Например, в группе А (без боевых выездов) данный параметр в начале РД составляет 38,5±3,0 Гц, в группе Д (5 и более выездов) - 39,4±3,6 Гц (р>0,1). К окончанию РД: 34,2±7,3 и 34,9±4,7 Гц соответственно (р>0,1). Наличие такой вариабельности КЧСМ характеризует вариабельность данного параметра зрительного анализатора независимо от психофизиологической нагрузки в течение РД.

Слуховой анализатор. Выполнение проб с шепотной и разговорной речью свидетельствует о том, что в начале и на протяжении РД восприятие басовых и дискантных слов на расстоянии 6 метров производится безошибочно в 100% случаев наблюдения.

Вариант нормы в 100% случаев наблюдений установлен и для результатов проб Ринне, Вебера, Швабаха. По результатам пробы Ринне продолжительность воздушного восприятия звука преобладала над продолжительностью восприятия звука по височной кости обследуемого. При выполнении пробы Вебера не выявлено случаев латерализации звука в какое-либо полушарие. По данным пробы Швабаха не выявлено случаев укорочения теста у обследуемых. Данных этих тестов позволяют говорить о двух моментах: 1) продолжительность и соотношение продолжительности костной и воздушной проводимости у каждого из обследованных лиц в течение всего рабочего дня соответствует варианту нормы, что проявляется в отсутствии случаев пониженной продолжительности восприятия звука, а также в преобладании продолжительности воздушного восприятия звука над продолжительностью костного восприятия звука; 2) в течение рабочего дня состояние костной и воздушной проводимости звука не имеет случаев снижения по отношению к состоянию слуха у здорового человека.

Камертональное исследование слуха по своей сути представляет набор функциональных проб, позволяющих определить состояние наиболее уязвимого (низкочастотного) диапазона слуховых восприятий. Установлено, что продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости слуха в группах сравнения в начале РД соответствует паспортным данным, что позволяет говорить о удовлетворительном состоянии слуха у обследуемых всех групп (табл.3).

Выявлено, что при последующих обследованиях во всех группах отмечается одна и та же тенденция состояния восприятия - тенденция увеличения. К окончанию рабочего дня (на 23-24 час РД) значения продолжительности достигают достоверного уровня различий по сравнению с исходным значением при уровне значимости р<0,05-0,01.

Другим показателем, характеризующим состояние слухового анализатора, является продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при костной проводимости слуха. Состояние этой величины на протяжении РД характеризуется стабильностью у лиц всех групп сравнения. В группе А, где боевые выезды отсутствуют, среднее время восприятия в начале РД составляет (27,0±6,2), на 8-9 часы РД - (25,2±4,9), на 16-17 час - (29,9±9,4), на 23-24 час - (27,7±6,5) секунды. В группе Д, где боевая нагрузка максимальна, среднее время восприятия в начале РД составляет (25,9±4,8) с, на 8-9 часы РД - (25,4±4,8), на 16-17 час - (25,7±5,8), на 23-24 час - (25,4±5,9) секунды. Значимых различий (р≤0,1 и выше) между значениями данного показателя в отдельной группе на протяжении РД или между группами не выявлено. Эти данные свидетельствуют о том, что в состоянии центрального звена слухового анализатора при костной проводимости звука моночастотой 128 Гц изменения продолжительности восприятия этой частоты не формируется.

Другим часто используемым камертоном для оценки состояния слуха является камертон с частотой звучания 2048 Гц. Значения продолжительности восприятия данного параметра при воздушной проводимости слуха в начале РД не имеет достоверных отличий от паспортных данных и соответствует диапазону норму. В группе А продолжительность восприятия составляет (19,3±3,5) с, в группе В - 18,0±3,0 с, С - 17,9±3,5 с, Д - 18,3±3,8 с (р>0,1). На протяжении рабочего дня величина данного параметра в группах сравнения остается стабильной или имеет тенденцию к снижению. В группе А (лица без боевых выездов) снижение продолжительности восприятия камертона на 23-24 час РД составляет (-5,2%), в группе В (1-2 выезда) - (-12,8%), в группе С (3-4 боевых выезда) - (-8,9%), в группе Д - (-13,7%). Снижение продолжительности восприятия данной частоты отражает снижение функциональных резервов состояния слухового анализатора.

Данные тональной пороговой аудиометрии свидетельствуют о том, что в начале РД (8⁰⁰-10⁰⁰) у представителей всех групп пороги восприятия низких, средних, высоких частот находятся в пределах нормы м не имеют достоверных отличий между исследуемыми группами (р>0,1) (Пальчун 80). В течение РД пороги аудиометрической чувствительности к восприятию отдельных частот стабильны или имеют незначительную тенденцию к увеличению. Например, у лиц группы А (без боевой деятельности) порог восприятия частоты 125 Гц составляет: 24,8±6,4 децибелл (дБ) на 1-2 час РД, 27,2±5,8 дБ на 7-8 час РД, 28,4±4,7 дБ на 16-17 дБ, 27,3±5,3 дБ на 23-24 час РД (р>0,1). Пороговые значения восприятия частоты 6 кГц на эти же временные отрезки РД составляет: 14,4±3,3 дБ → 14,8±3,9 дБ → 14,0±3,1 дБ → 14,5±3,6 дБ.

Обонятельный анализатор. В ходе выполнения качественной ольфактометрии установлено, что сохранность отдельных видов обонятельных модальностей в начале РД и на последующие временные отрезки во всех группах сравнения составляет 100%. Случаев аносмии не выявлено.

Состояние чувствительности к валериане независимо от испытываемой нагрузки является стабильной величиной. Минимальное изменение исходных значений порога чувствительности за сутки психофизиологической активности установлено в группе А (без боевых выездов) - (+5,5%), в группе В (1-2 боевых выезда на тушение пожаров) - (+8,3%), в группе С (3-4 выезда) -(+10,0%), в группе Д (5 и более выездов) - (+11,2%). Достоверных различий в состоянии пороговой чувствительности к валериане на протяжении РД в одной группе или между группами не установлено. Аналогичная картина установлена для состояния пороговой чувствительности к уксусной кислоте, нашатырному спирту, т.к. увеличение порогов чувствительности не достигало значимых различий (р>0,1) в динамике РД для отдельной группы или между значениями чувствительности между группами.

Вкусовой анализатор. В результате проведения качественной оценки состояния вкусового анализатора было установлено, что сохранность 4 видов вкусовых модальностей в начале РД и на последующие временные отрезки во всех 4 группах сравнения составляет 100%.

Результаты количественного исследования вкуса характеризуются увеличением порога вкусовой чувствительности. Увеличение порогов чувствительности для сладкого к окончанию РД достигает достоверного уровня при р≤0,05-0,01, для соленого, кислого, горького - на уровне тенденций увеличения порогов чувствительности.

Тактильный анализатор. Результаты исследования чувствительности по Фалькельту [7] приведены в табл.4.

Таким образом, боевое дежурство без боевых выездов на протяжении 24-часового дежурства (группа А) сопровождается устойчивой тенденцией снижения тактильной чувствительности. Наличие 1-2 выездов также сопровождалось тенденцией снижения чувствительности в течение всего РД. Однако к окончанию дежурства (на период проведения обследования IV - 6⁰⁰-8⁰⁰) снижение уровня чувствительности в этой группе достигало достоверного уровня различий при р<0,05. В группах С и Д достоверный уровень снижения чувствительности при р<0,001 определялся на протяжении всей второй половины РД (обследование III и IV - соответственно 23⁰⁰-1⁰⁰ и 6⁰⁰-8⁰⁰).

Известно, что увеличение пороговых значений для возбудимых структур характеризует снижение функциональных возможностей и развитие утомления [3]. С количественной точки зрения на объем формирующегося общего утомления в группах сравнения минимальный объем утомления должен возникать в группе А, промежуточный объем - в группах В и Д, максимальный - в группе Д.

Выделение параметров, обладающих потенциальной характеристикой количественного отражения состояния утомления, произведено по наличию следующих 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 максимальным различиями по числу выездов на пожаротушение, т.е. между А и Д, должен достигать р<0,05. Вышеперечисленным критериям соответствуют три параметра: 1) электрическая чувствительность сетчатки; 2) продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости слуха; 3) состояние тактильной чувствительности по Фалькельту.

Решение количественной задачи оценки общего утомления организма по состоянию анализаторных систем было осуществлено за счет ранжирования учитываемых признаков по 100-балльной шкале. «Вес» каждого из трех параметров принимался равным и по 100-балльной шкале составил 33,33 балла. Диапазон изменения отдельного параметра математически «приравнивался» к 33,33. При этом минимальному значению параметра соответствовало его среднее значение среди групп сравнения, определяемое на 1-2 час РД, максимальное значение приравнивалось к средней величине оцениваемого признака в группе Д на 23-24 час РД, т.е. на момент окончания РД суточной продолжительности в группе, имевшей наибольшую физическую и психофизиологическую активность среди групп сравнения. Введение обратной зависимости позволяет получить расчетный коэффициент.

Таким образом, расчетный коэффициент для ЭЧС (с учетом данных табл.2 максимальное значение составило 142,9 мкА, минимальное - 75,9) рассчитывался следующим образом и составил 0,497: 1/((142,9-75,9)/33,33)=0,497. Блок для формулы определения общего утомления организма (ОУО), сориентированный на «получение» баллов, характеризующих ОУО данным ЭЧС, имел следующий вид: 0,497·(Хэчс-75,9)=0,497·Хэчс-37,72.

Расчетный коэффициент для данных камертона с частотой звучания 128 герц (с учетом данных табл.3 максимальное значение составило 74,5 мкА, минимальное - 57,2) рассчитывался следующим образом и составил 1,93: 1/((74,5-57,2)/33,33)=1,93. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на получение баллов утомления по данным камертона с частотой звучания 128 герц, имел следующий вид: 1,937·(Хс128-57,2)=1,93·Хс128-110,8.

Расчетный коэффициент для данных тактильной чувствительности (с учетом данных табл.4 максимальное значение составило 2,09 балла, минимальное - 4,13) рассчитывался следующим образом и составил 16,13: 1/((4,13-2,09)/33,33)=16,13. В данном случае 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 имел следующий вид: 16,13·(4,13-Хтакт)=66,62-16,13·Хтакт.

Подобная логика позволяет на математической основе количественно сопоставить величину и вариабельность параметра в пределах 33,33 баллов.

Объединяя 3 блока формулы, получил искомую формулу ОУО:

где ОУО - общее утомление организма (в баллах); Хэчс - величина электрической чувствительности сетчатки в микроамперах; Хс128 - продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости слуха в секундах; Хтакт - состояние тактильной чувствительности по Фалькельту в условных единицах; (-37,72; -110,8; 66,62) - поправочные коэффициенты.

Математическое упрощение формулы придаст ей следующий вид:

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 приведены в табл.5.

Таким образом, на основе вышеизложенного существует возможность 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 составила 4,5 балла в группе Д, в качестве пограничного значения, определяющего наличие или отсутствие общего утомления организма, можно принять 5 баллов.

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.6.

Применение подобной градации позволяет достаточно просто осуществлять качественную характеристику выраженности ОУО. Например, на 1-2 час РД обследованные всех групп имели удовлетворительное состояние работоспособности или умеренно выраженное утомление. На 23-24 час РД обследованные группы А имели Средневыраженное утомление и утомление выше среднего, лица группы Д - утомление выше среднего или выраженное утомление.

Таким образом, использование вышеописанных приемов позволяет решить поставленную цель.

Использование данного способа отвечает широкому кругу требований, предъявляемых к методикам, пригодным для проведения массовых осмотров, т.к. предлагаемый способ:

1) позволяет количественно оценить общее утомление организма по состоянию анализаторных систем;

2) не предполагает оснащение методик исследования сложными приборами, а результаты обследования биообъекта не требуют дешифровки;

3) методики обследования являются неинвазивными и безопасными для здоровья, позволяя осуществлять оценку общего утомления организма по принципу «здесь и сейчас»;

4) проведение обследований не предъявляет специальных требований для подготовки помещений и обследуемых, что позволяет рекомендовать их для широкого использования, в том числе и при проведении обследований на рабочем месте.

Формула изобретения

Способ количественной оценки общего утомления организма по состоянию анализаторных систем, 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, величину электрической чувствительности сетчатки умножают на 0,479, продолжительность восприятия камертона умножают на 1,93, суммируют два произведения, величину тактильной чувствительности умножают на 16,31 и вычитают из суммы произведений, из полученной разницы вычитают 81,9 и получают количественную величину общего утомления организма, величину общего утомления менее 5 оценивают как удовлетворительное состояние организма, от 5 баллов и до 37 оценивают как умеренновыраженное, от 37 включительно до 69 баллов - средневыраженное, от 69 включительно до 100 баллов - выше среднего, от 100 и выше как выраженное общее утомление организма.

Изобретение "СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПО СОСТОЯНИЮ АНАЛИЗАТОРНЫХ СИСТЕМ" (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