способ количественной оценки общего утомления организма по состоянию висцеральных систем

Формула изобретения

Способ количественной оценки общего утомления организма по состоянию висцеральных систем, заключающийся в том, что определяют уровень гемоглобина периферической крови в граммах на литр, показатель деформируемости эритроцитов в процентах, вегетативный индекс Кердо в условных единицах, продолжительность неферментативного фибринолиза в минутах; уровень гемоглобина умножают на 0,809, показатель деформируемости эритроцитов умножают на 3,247 и суммируют два произведения; величину вегетативного индекса Кердо умножают на 0,804, продолжительность неферментативного фибринолиза умножают на 0,365 и суммируют два произведения; из первой суммы произведений вычитают вторую; к полученной разнице прибавляют 20,89 и получают количественную величину общего утомления организма: величину общего утомления менее 5 баллов 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.

Описание изобретения к патенту

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 [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 оценки состояния жизненноважных систем, отражающих влияние нервной и гуморальной регуляции.

Задача изобретения - разработка возможности количественной оценки общего утомления организма по состоянию висцеральных систем.

Выполнение поставленной задачи осуществляют за счет того, что определяют уровень гемоглобина периферической крови в граммах на литр, показатель деформируемости эритроцитов в процентах, вегетативный индекс Кердо в условных единицах, продолжительность неферментативного фибринолиза в минутах; уровень гемоглобина умножают на 0,809, показатель деформируемости эритроцитов умножают на 3,247 и суммируют два произведения; величину вегетативного индекса Кердо умножают на 0,804, продолжительность неферментативного фибринолиза умножают на 0,365 и суммируют два произведения; из первой суммы произведений вычитают вторую; к полученной разнице прибавляют 20,89 и получают количественную величину общего утомления организма: величину общего утомления менее 5 баллов оценивают как удовлетворительное состояние работоспособности организма, от 5 баллов включительно и до 37 оценивают как умеренновыраженное 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 - 8 ⁰⁰-10⁰⁰), обследование II - в течение 8-9 часа (период суток - 15⁰⁰-17 ⁰⁰), обследование III - в течение 16-17 часа (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 (табл.1).

Состояние оценивалось по параметрам дыхательной, сердечно-сосудистой систем и системы крови.

Состояние дыхательной системы оценивалось при помощи аппаратно-программного комплекса «Valenta+».

Таблица 1
Данные о количестве обследованных и количестве выездов в группах сравнения
Группы сравнения	Количество обследованных	Количество выездов на пожары
А	32	0±0
В	37	1,8±0,9*
С	36	3,9±1,4**
Д	31	5,7±1,5***
Условные обозначения: * - достоверный уровень различий при уровне значимости р 0,05, ** - при р 0,01, *** - при р 0,001.

Определялись: 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 [6].

Объем обследования сердечно-сосудистой системы: определялось систолическое артериальное давление (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление (мм рт.ст.) по Короткову. Регистрация электрокардиограммы (ЭКГ) осуществлялась в 12 стандартных отведениях. Запись электрокардиограммы осуществлялась в положении лежа (не менее 150 RR-интервалов). Рассчитывались следующие показатели [2, 4]:

- 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]);

- в качестве одного из критериев состояния функциональных резервов организма отслеживалось «двойное произведение» (ДП), рассчитываемое следующим образом: ДП (усл. ед.)=ЧСС·САД;

- вегетативный индекс Кердо (ВПК, 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 (НФФ) [1, 3].

Результаты обследования I (на 1-2 час РД) в группах сравнения по всем 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. Анализ заключался в поиске тех параметров, результаты исследования которых соответствующим образом зависели бы от психофизиологической нагрузки, испытываемой лицами групп сравнения, т.е. к окончанию рабочего дня наименьшие изменения, характеризующие наличие утомления, проявлялись в группе А, наибольшие - в группе Д, промежуточные результаты - с группах В и С соответственно. Установлено, что этому критерию соответствовали 4 параметра: величина вегетативного индекса Кердо, содержание гемоглобина, величина показателя деформируемости эритроцитов, продолжительность фибринолитической активности крови (табл.2-5). Таким образом, изменение этих параметров дифференцированно зависит от объема испытываемой нагрузки.

Таблица 2
Величина вегетативного индекса Кердо на протяжении рабочего дня суточной продолжительности в группах сравнения.
Номер обследования	Величина вегетативного индекса Кердо (усл. ед.) в группах сравнения
	А (n=32)	В (n=37)	С (n=36)	Д (n=31)
I	2,3±2,8	2,4±3,4	1,6±3,4	2,1±2,5
II	2,7±3,6	0,6±3,0	-8,0±3,0*##	-10,5±4,3*##
III	-1,3±3,2	-4,8±3,6	-14,7±5,5*##	-25,8±9,6**##
IV	-6,8±4,0	-10,6±4,9*	-16,7±7,4*	-29,0±9,3**##
Условные обозначения: * - достоверность различий при р 0,05 по сравнению с исходным значением, ** - при р 0,01; # - достоверность различий при р 0,05 по сравнению с группой А.
Таблица 3
Величина гемоглобина (г/л) периферической крови на протяжении рабочего дня суточной продолжительности в группах сравнения.
Номер обследования	Величина гемоглобина (г/л) в группах сравнения
	А (n=32)	В (n=37)	С (n=36)	Д (n=31)
I	117,7±3,0	118,1±4,6	119,8±4,1	119,3±4,1
II	125,3±2,6	121,4±7,4	125,6±4,7	127,5±6,2
III	130,9±2,8*	135,4±3,7**	139,2±5,9**	144,1±6,6**
IV	133,6±3,6	138,6±5,2**	142,6±5,5***	149,6±5,5***#
Условные обозначения: * - достоверность различий при р 0,05 по сравнению с исходным значением, ** - р 0,01, *** - р 0,001; # - достоверность различий при р 0,05 по сравнению с группой А.

Таблица 4
Величина показателя деформируемости эритроцитов (%) на протяжении рабочего дня в группах сравнения.
Номер обследования	Величина показателя деформируемости эритроцитов (%) в группах сравнения
	А (n=32)	В (n=37)	С (n=36)	Д (n=31)
I	2,02±0,28	1,85±0,26	1,83±0,21	1,78±0,17
II	2,14±0,28	2,84±0,77	3,05±0,60	2,96±0,45*
III	2,91±0,28*	4,77±1,16*	5,78±0,89***##	6,49±0,93***###
IV	3,23±0,23	6,46±1,66**	8,41±1,46***###	9,56±1,44***###
Условные обозначения: * - достоверность различий при р 0,05 по сравнению с исходным значением, ** - р 0,01; *** - р 0,001; ## - достоверность различий при р 0,01 по сравнению с группой А, ### - р<0,001.
Таблица 5
Продолжительность неферментативного фибринолиза (мин.) на протяжении рабочего дня в группах сравнения.
Номер обследования	Группы сравнения
	А (n=37)	В (n=36)	С (n=31)	Д (n=32)
I	332±18	331±11	335±11	332±11
II	330±16	322±14	322±14	319±13
III	313±17	294±220	286±19*	276±9***
IV	324±17	296±23	280±20*	264±9***###
Условные обозначения: * - достоверность различий при р 0,05 по сравнению с исходным значением, *** - р 0,001; ## - достоверность различий при р 0,001 по сравнению с группой А.

Решение количественной задачи оценки общего утомления организма по этих 4 параметров 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 (100 баллов/4 параметра). Диапазон изменения отдельного параметра математически «приравнивался» к 25,0 баллам. Для этого 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 нагрузку среди групп сравнения. Введение обратной зависимости позволяет получить расчетный коэффициент.

Средняя величина исходного значения для ВИК составила 2,10 усл. ед., в группе Д на 23-24 час РД - (-29,0). Расчетный коэффициент рассчитывался следующим образом и составил 0,804: 1/((2,1-(-29,0))/25,0)=0,804. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на получение баллов, отражающих величину ВИК, имел следующий вид: 0,804·(2,1-ВИК)=1,69-0,804·ВИК.

С учетом данных табл.3 среднее значение величины гемоглобина (Нb) на 1-2 час РД в группах сравнения составило 118,7, в группе Д к окончанию РД - 149,6. Расчетный коэффициент для величины гемоглобина составил 0,809: 1/((149,6-118,7)/25,0)=0,809. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на получение баллов, отражающих величину гемоглобина, имел следующий вид: 0,809·(Hb-118,7)=0,809·Hb- 96,03.

В соответствии с данными таблицы 4 среднее значение величины показателя деформируемости эритроцитов (ПДЭ) на 1-2 час РД в группах сравнения составило 1,87, в группе Д к окончанию РД - 9,56. Расчетный коэффициент для ПДЭ составил 3,247: 1/((9,56-1,87)/25,0)=3,247. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на получение баллов, отражающих ПДЭ, имел следующий вид: 3,247·(ПДЭ-1,87)=3,247·ПДЭ-6,07.

С учетом данных табл.5 среднее значение продолжительности неферментативного фибринолиза (ПНФ) на 1-2 час РД в группах сравнения составило 332,5, в группе Д к окончанию РД - 264. Расчетный коэффициент для величины гемоглобина составил: 1/((332,5-264)/25,0)=0,365. Блок для формулы определения ОУО, сориентированный на получение баллов, отражающих величину гемоглобина, имел следующий вид: 0,365·(332,5-ПНФ)=121,3-0,365·ПНФ.

Объединяя 4 блока формулы, получим предварительную формулу ОУО:

ОУО=(1,69-0,804·ВИК)+(0,809·Hb-96,03)+(3,247·ПДЭ-6,07)+(121,3-0,365·ПНФ), (а)

где ОУО - общее утомление организма (в баллах); ВИК - величина вегетативного индекса Кердо в условных единицах; Hb - величина гемоглобина (г/л); ПДЭ - величина показателя деформируемости эритроцитов (%); ПНФ - продолжительности неферментативного фибринолиза (минуты), (1,69; -96,03; -6,07; 121,3) - поправочные коэффициенты.

Математическое упрощение формулы придаст ей следующий вид:

ОУО (баллы)=0,809·Hb+3,247·ПДЭ-0,804·ВИК-0,365-ПНФ+20,89, (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 6, свидетельствуют о возможности количественной меры общего утомления организма.

Таблица 6
Величина общего утомления организма в группах сравнения на протяжении рабочего дня
Час рабочего дня на момент обследования	Величина общего утомления организма (баллы) в группах сравнения
	А	В	С	Д
1-2	-0,4	-0,7	0,2	0,3
7-8	6,6	11,4	21,3	25,7
16-17	23,0	49,0	59,7	78,5
23-24	26,7	66,2	74,8	99,9

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 0,2-0,3 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.7.

Таблица 7
Количественные признаки и группы, выделяемые по величине общего утомления организма
Величина общего утомления организма (в условных баллах)	Название группы лиц, имеющих подобную величину ОУО (тип группы утомления)	Состояние работоспособности
ОУО<5	Лица с удовлетворительным состоянием работоспособности (тип I)	Удовлетворительное состояние работоспособность
5 ОУО<37	Лица с умеренновыраженным утомлением (тип II)	Умеренно выраженное утомление
37 ОУО<69	Лица со средневыраженным утомлением (тип III)	Средневыраженное утомление
69 ОУО<100	Лица с утомлением вышесреднего (тип IV)	Утомление выше среднего
ОУО 100	Лица с выраженным утомлением (тип V)	Выраженное (чрезмерное) утомление

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 умеренновыраженное и средневыраженное утомление, лица групп В, С - средневыраженное и выше среднего, лица группы Д - общее утомление организма выше среднего и выраженное. 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 сердечно-сосудистой системы и системы крови;

2) не предполагает оснащение методик исследования сложными приборами, т.к. требуют минимального оборудования, необходимого для поликлинической лаборатории или экспресс-лаборатории;

3) методики обследования позволяют использовать лабораторные показатели в оценке функционального состояния организма по принципу «здесь и сейчас».

Источники информации

1. Гринштейн Ю.И., Калинина И.А., Витман Т.В. Деформируемость эритроцитов у больных острой и хронической почечной недостаточностью // Терапевт, арх. - 1986. - №12. - С.91-93.

2. Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З.К. Методы исследования в физиологии труда. - Ленинград: Наука, 1976. - 93 с.

3. Лабораторные методы исследований в клинике / Под ред. В.В.Меньшикова. - М.: Медицина, 1987. - 368 с.

4. Основные виды деятельности и психологическая пригодность к службе в системе органов внутренних дел / Бовин Б.Г., Зыбковец Л.Я., Калашников М.Я. и др. - Под ред. Б.Г.Бовина, Н.И.Мягких, А.Д.Сафронова. - М.: НИЦ проблем медицинского обеспечения, 1997. - 344 с.

5. Патент РФ №2191536, А61В 5/00, БИПМ, №30, 27.10.2002.

6. Стручков П.В., Виницкая Р.С., Люкевич И.А. Введение в функциональную диагностику внешнего дыхания. - М., 1996. - 72 с.