СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПО СОСТОЯНИЮ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Название	СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПО СОСТОЯНИЮ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Разработчик (Авторы)	Домрачев А.А., Михайлова Л.А., Домрачева М.Я., Михайлов И.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2315548
Дата регистрации	19.07.2006
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 [3], 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 высшей нервной деятельности, определяющей деятельность прочих функциональных систем организма.

Задача изобретения - разработка возможности количественной оценки общего утомления организма по состоянию высшей нервной деятельности.

Выполнение поставленной задачи осуществляют за счет того, что определяют 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; продолжительность сложной зрительно-моторной реакции умножают на 0,162, ошибку воспроизведения временного периода продолжительностью до 10 секунд в процентах от предъявляемой продолжительности временного периода умножают на 0,550, ошибку воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см в процентах от предъявляемого расстояния умножают на 1,887; суммируют три произведения; величину умственной работоспособности умножают на 4,902 и вычитают из суммы трех произведений; из полученной разницы вычитают 11,817 и получают количественную величину общего утомления организма; величину общего утомления менее 5 оценивают как удовлетворительное состояние работоспособности организма, от 5 баллов включительно и до 37 оценивают как умеренно-выраженное утомление, 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 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 93 человека. 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 Д - 5 и более выездов.

Состояние личностных характеристик оценивалось: по опроснику Кеттела (вариант С, содержащий 105 вопросов) [7], по состоянию темперамента с обработкой результатов по Петросян [4]. Из параметров реакциометрии оценивались: максимальный двигательный темп сокращений, продолжительность простой и сложной зрительно-моторной реакции, продолжительность простой слухомоторной реакции, точность выполнения дифференцировочной пробы [5; 6]. Внимание оценивалось по объему внимания [5]. Состояние умственной работоспособности определялось по результатам выполнения теста Крепелина 15-секундной продолжительности [5]. Состояние зрительного восприятия оценивалось по результатам проведения 2 проб иллюзии Поггендорфа [1]. Восприятие времени отслеживалось по результатам проведения теста «индивидуальная минута» и воспроизведения временных отрезков продолжительностью 1-10 секунд [2]. Восприятие расстояний отслеживалось по методике, предполагающей использование линейки Гальтона, в трех диапазонах расстояний: 1-10 см, 15-30 см, 35-50 см [5].

Состояние личностных характеристик. Результаты оценки личностных качеств по Кеттелу свидетельствуют о стабильности личностных качеств на протяжении рабочего дня (РД). Средние значения факторов, определяемых по результатам анкетирования на период проведения обследования I (1-2 час работы) и последующих результатов анкетирования на протяжении этого же рабочего дня, соответствуют среднему диапазону значений. Наибольшая вариабельность недостоверного уровня отмечалась для фактора А, характеризующего состояние «замкнутость-общительность». Изменение относительных значений величины фактора А в группах сравнения относительно исходной величины, установленной на 1-2 час РД, выглядит в течение РД следующим образом:

- группа А (без боевых выездов): 0%→0%→(+2,5%)→(-0,6%);

- группа В (1-2 боевых выезда): 0%→(+10,1%)→0%→(-1,9%);

- группа С (3-4 боевых выезда): 0%→(+1,7%)→(-4,3%)→(-5,0%);

- группа Д (5 боевых выездов и более): 0%→(-0,7%)→(-19,7%)→(-17,8%).

Другие факторы на протяжении РД имеют разновыраженные в течение рабочего дня изменения при уровне вариабельности 1-6% и достоверности различий в пределах р>0,1 от исходной величины и между значениями в группах сравнения.

Группировка факторов в поверхностные черты показывает, что значения, характеризующие величину интеллектуального, эмоционально-волевого и коммуникативного блоков, соответствуют средним значениям в начале рабочего дня и стабильны на его протяжении в подгруппах сравнения (р>0,1).

Исследование темпераментальных качеств личности в условиях продолжительной психофизиологической активности выявило, что средние значения темпераментальных качеств не претерпевают статистически значимых изменений. Часть черт темперамента остается стабильной, другая часть имеет тенденцию к снижению в пределах 1-11%.

Из свойств поведения достоверного уровня изменений достигает свойство поведения «активность». В группах сравнения количественное изменение этого показателя выглядит следующим образом:

- в группе А: (-2,3%)→ -0,8%)→(-3,8%);

- в группе В: (-2,0%)→(-2,0%)→(-8,2%);

- в группе С: (-1,5%)→(-7,5%)→(-15,0%);

- в группе Д: (-3,8%)→ (-11,5%)→(-19,8%) (р<0,05).

Свойства личности «целеустремленность» и «пластичность» можно считать стабильными. Тенденция их снижения в группах сравнения на протяжении РД не достигает достоверного уровня снижения (р>0,1).

Состояние центрального и периферического компонентов рефлекторной дуги. Максимальный двигательный темп сокращений позволяет оценить состояние лабильности двигательного центра. Установлено, что в группах сравнения продолжительность 1 сокращения в начале рабочего дня практически одинакова (р>0,1) и соответствует диапазону нормы. В течение РД во всех группах отмечается динамика увеличения данного параметра. Характер изменения продолжительности 1 сокращения при проведении обследования II, III, IV (7-8 час РД, 16-17, 23-24 соответственно) по результатам выполнения теппинг-теста с учетом физической и психофизиологической нагрузки составляет:

- в группе А: (+6,1%)→(+25,7%)→(+35,3%) (р<0,05);

- в группе В: (+9,8%)→(+33,7%)(р<0,05)→(+43,8%) (р<0,001);

- в группе С: (+19,7%)→(+52,5%)(р<0,001)→(+66,7%) (р<0,001);

- в группе Д: (+18,8%)→(+39,9%)(р<0,01)→(+56,6%)(р<0,001).

Достоверного уровня различий между показателями разных групп не выявлено (р>0,1). Следовательно, лабильность двигательного центра в условиях психофизиологической активности снижается независимо от уровня испытываемой нагрузки.

Продолжительность простой зрительно-моторной реакции на протяжении 1-2 часа РД в группах сравнения находилась в пределах физиологической нормы и имела тенденцию увеличения продолжительности в течение рабочего дня при отсутствии значимых различий между группами сравнения.

Для продолжительности простой слухомоторной реакции характерна аналогичная ситуация.

Данные о продолжительности сложной зрительно-моторной реакции (табл.2.) свидетельствуют о том, что при одинаковых исходных значениях во всех группах наблюдается ее увеличение в течение рабочего дня и достижение достоверного уровня различий отмечается в группах С и Д, т.е. группами с наибольшими нагрузками при р>0,05-01.

Результаты выполнения дифференцировочной пробы свидетельствуют о том, что во всех группах сравнения на первые 2 часа РД отмечается одинаковый исходный уровень точности выполнения задания. На последующие временные промежутки во всех группах отмечается тенденция к снижению точности выполнения дифференцировочной пробы. Во второй половине РД, т.е. на период продолжительности РД «16-17 час» и «23-23 час» изменения достигают достоверного уровня (р<0,01-0,001).

Состояние внимания. Результаты оценки объема внимания показывают, что исходные значения данного параметра в группах сравнения были практически одинаковы (наименьший средний уровень отмечался в группе В - 154±26 с, наибольший составил 160±30 с - в группе С, р>0,1). Установлено, что в течение РД во всех группах отмечается увеличение продолжительности времени решения теста, что характеризует собой наличие тенденции к снижению объема внимания. Достоверных различий по сравнению с исходным значением или между данными различных групп нет (р>0,1).

Умственная работоспособность. Результаты оценки умственной работоспособности свидетельствуют о том, что исходные значения данного показателя в группах сравнения статистически не отличаются (р>0,1) и соответствуют диапазону нормы для теста 15-секундной продолжительности /табл.3/. Психофизиологическая активность, обусловленная трудовой деятельностью, сопровождается тенденцией к снижению данного показателя во всех группах.

Состояние восприятия. При выполнении пробы I иллюзии Поггендорфа, оценивающей величину угла α, при котором отрезок А перестает быть продолжением прямой В, установлено, что в начале РД у представителей всех групп зрительная иллюзия возникает при практически одинаковых средних значениях угла α (р>0,1). Результаты обследований на последующие временные отрезки суточного дежурства позволяют говорить о том, что в течение всего РД отмечается устойчивая тенденция снижения величины угла α, при котором возникает ощущение зрительной иллюзии. В группе А, где боевая деятельность отсутствует, и в группе В, где число выездов на пожаротушение не превышает 1-2, снижение величины угла не достигало значимого уровня (р>0,1). В группах С и Д (3-4 выезда и 5 и более выездов соответственно) на 23-24 час РД выявлено наличие достоверного уровня снижения величины угла α (р≤0,01 и р≤0,05 соответственно).

При выполнении пробы II иллюзии Поггендорфа, оценивающей величину угла α, при котором отрезок А остается параллельным и равноудаленным от прямых В и С, установлено, что в начале рабочего дня у представителей всех групп зрительная иллюзия возникает при одинаковых средних значениях угла α, а в течение РД величина угла α имеет тенденцию к снижению. В группах А, В, С снижение величины угла α по сравнению с исходной величиной на 1-2 час РД не достигает значимого уровня различий даже к окончанию дежурства - на 23-24 час РД (р>0,1). В группе Д, имеющей наибольшую боевую нагрузку, снижение достигает значимого уровня различий по сравнению с исходной величиной (р<0,05).

Результаты выполнения теста «индивидуальная минута» свидетельствуют о том, что восприятие времени в начале РД близко к реальному (средняя величина отклонения в группе не превышает 1-2 секунд). К окончанию рабочего дня (на 23-24 час РД-обследование IV) во всех группах «удлинение» внутренней минуты достигало значимого уровня различий по сравнению с ее «продолжительностью» на 1-2 час РД (р<0,05-0,01). Различий с достоверностью различия р<0,1 между значениями в группах не выявлено.

Результаты воспроизведения временных периодов в интервале 1-10 секунд (табл.4) свидетельствуют о том, что наибольшая точность результатов определяется при выполнении обследования I, наименьшая - при выполнении обследования IV. Прирост процента ошибки на протяжении рабочих суток реализуется с учетом нагрузки и к окончанию РД составляет: в группе с минимальной нагрузкой - (+30,4%), в группе В - (+38,0%), в группах с наибольшими нагрузками - (+40,3%) и (+46,2%).

Следовательно, факторы продолжительности рабочего дня и интенсивности испытываемых нагрузок оказывают определенное искажающее влияние на точность восприятия времени продолжительностью 1-10 секунд, которые реализуется по принципу «чем больше продолжительность и трудовая нагрузка на момент обследования, тем больше удлинение восприятия задаваемого времени формируется».

Процент ошибки восприятия расстояния в диапазоне расстояний 1-10 см увеличивается на протяжении дня во всех группах. Достоверного уровня различий между величиной ошибки в различных группах на одинаковое время обследования не выявлено. Прирост процента ошибки реализуется без отражения объема психофизиологической активности в группах.

Процент ошибки восприятия расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см увеличивается на протяжении дня во всех группах (табл.5). Прирост процента ошибки за сутки можно считать дифференцированным, так как при одинаковых исходных значениях максимальный величина ошибки на протяжении РД отмечается в группе Д, минимальная - в группе А.

Результаты восприятия расстояния. Процент ошибки восприятия расстояния в диапазоне 35-50 см увеличивается на протяжении дня во всех группах. Достоверного уровня различий между величиной ошибки в различных группах на одинаковое время обследования не выявлено. Прирост процента ошибки реализуется без отражения объема психофизиологической активности в группах.

Динамика вариабельности всех отслеженных параметров в течение РД отражает развитие утомления. 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 четыре параметра: 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 расстояний 15-30 см (%).

Решение количественной задачи оценки общего утомления организма по состоянию высшей нервной деятельности было осуществлено за счет ранжирования учитываемых признаков по 100-балльной шкале. «Вес» каждого из четырех параметров принимался равным и по 100-балльной шкале составил 25,0 баллов. Диапазон изменения отдельного параметра математически «приравнивался» к 25,0 баллам. 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 продолжительности сложной зрительно-моторной реакции (Тсзмр) (с учетом данных табл.2 максимальное значение составило 486,1 мс, минимальное - 331,5 мс) рассчитывался следующим образом и составил 0,162: 1/((486,1-331,5)/25,0)=0,162. Блок для формулы определения общего утомления организма (ОУО), сориентированный на «получение» баллов, характеризующих ОУО по данным сложной зрительно-моторной реакции, имел следующий вид: 0,162· (Тсзмр -331,5)=0,162· Тсзмр-53,7.

Расчетный коэффициент для состояние умственной работоспособности по тесту Крепелина 15-секундной продолжительности (с учетом данных табл.3 среднее значение составило 11,28 усл. ед., в группе Д к окончанию РД-6,2) рассчитывался следующим образом и составил 4,902:1/((11,28-6,2)/25,0)=4,902. 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 умственной работоспособности, имел следующий вид: 4,902·(11,28-УР)=55,30-4,902·УР.

Расчетный коэффициент для ошибки воспроизведения временных периодов продолжительностью до 10 секунд (%) (ОВВ) (с учетом данных табл.4 максимальное значение составило 54,6%, минимальное - 9,125%) рассчитывался следующим образом и составил 0,550:1/((54,6-9,125)/25,0)=0,550. Блок для формулы определения общего утомления организма (ОУО), сориентированный на «получение» баллов, характеризующих ОУО по данным ошибки воспроизведения временных периодов, имел следующий вид: 0,550·(ОВВ-9,125)=0,55·ОВВ-5,019.

Расчетный коэффициент для ошибки воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см (%) (ОВР) (с учетом данных табл.5 максимальное значение составило 17,7%, минимальное - 4,45%) рассчитывался следующим образом и составил 1,887:1/((17,7-4,45)/25,0)=1,887. Блок для формулы определения общего утомления организма (ОУО), сориентированный на «получение» баллов, характеризующих ОУО по данным ошибки расстояния, имел следующий вид: 1,887·(ОВР-4,45)=1,887·ОВР-8,398.

Подобная логика позволяет на математической основе количественно сопоставить величину и вариабельность каждого из четырех параметров в пределах 25,0 баллов.

Объединяя 4 блока формулы, получил искомую формулу ОУО: ОУО=(0,162·Тсзмр-53,7)+(55,30-4,902·УР)+(0,55··ОВВ-5,019)+(1,887·ОВР-8,398), (а)

где ОУО - общее утомление организма (в баллах); Тсзмр - продолжительность сложной зрительно-моторной реакции в миллисекундах; УР - количество правильно сложенных пар чисел за 15 секунд при выполнении теста оценки умственной работоспособности по Крепелину; ОВВ - ошибка воспроизведения времени в процентах от продолжительности предъявляемого времени продолжительностью 1-10 секунд; ОВР - ошибка воспроизведения расстояния в процентах от предъявляемого расстояния в диапазоне 15-30 см; (-53,7; 55,3; -5,019; -8,398) - поправочные коэффициенты.

Математическое упрощение формулы придаст ей следующий вид:

ОУО (баллы)=0,162·Тсзмр-4,902·УР+0,55·ОВВ+1,887·ОВР-11,817.

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.6.

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 2,0 балла в группе Д, в качестве пограничного значения, определяющего наличие или отсутствие общего утомления организма, можно принять 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.7.

Применение подобной градации позволяет достаточно просто осуществлять качественную характеристику выраженности ОУО. Например, на 1-2 час РД обследованные всех групп имели удовлетворительное состояние работоспособности. На 23-24 час РД обследованные группы А имели средневыраженное утомление и утомление выше среднего, лица групп В, С, Д - утомление выше среднего. Таким образом, использование вышеописанных приемов позволяет решить поставленную цель.

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

1) позволяет количественно оценить общее утомление организма по состоянию высшей нервной деятельности;

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

3) методики обследования являются неинвазивными и безопасных 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 высшей нервной деятельности, заключающийся в том, что определяют 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; продолжительность сложной зрительно-моторной реакции умножают на 0,162, ошибку воспроизведения временного периода продолжительностью до 10 с в процентах от предъявляемой продолжительности временного периода умножают на 0,550, ошибку воспроизведения расстояния в диапазоне расстояний 15-30 см в процентах от предъявляемого расстояния умножают на 1,887; суммируют три произведения; величину умственной работоспособности умножают на 4,902 и вычитают из суммы трех произведений; из полученной разницы вычитают 11,817 и получают количественную величину общего утомления организма; величину общего утомления менее 5 оценивают как удовлетворительное состояние работоспособности организма, от 5 баллов включительно и до 37 оценивают как умеренно выраженное утомление, 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 КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО УТОМЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПО СОСТОЯНИЮ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ" (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