способ оценки функциональных резервов организма человека

Формула изобретения

Способ оценки функциональных резервов организма человека, включающий проведение нагрузочного гипоксического 10-минутного теста (ГТ) с использованием обедненных (до 10-11%) кислородом нормобарических газовых смесей и последующей фиксацией времени реоксигенации с контролем физиологических параметров - частоты дыхания (ЧД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического артериального давления (САД), диастолического артериального давления (ДАД), насыщения кислородом артериальной крови (SaO₂ ) и расчетом коэффициента функциональных отклонений (К_ф ) в усл. ед. по формуле

К_ф= ЧД/10+ ЧСС/10+ САД/10+ ДАД/10+ SaO₂/10+Тр/60,

где ЧД/10 - градиент ЧД (прирост частоты дыхания в течение гипоксического времени, деленный на 10), усл. ед.;

ЧСС/10 - градиент ЧСС (прирост частоты сердечных сокращений в течение гипоксического времени, деленный на 10), усл. ед.;

САД/10 - градиент САД (увеличение/уменьшение систолического артериального давления в мм рт.ст. (без учета направленности изменений) в течение гипоксического времени, деленное на 10), усл. ед.;

ДАД/10 - градиент ДАД (увеличение/уменьшение диастолического артериального давления в мм рт.ст. (без учета направленности изменений) в течение гипоксического времени, деленное на 10), усл. ед.;

SaO₂/60 - градиент SaO₂ (снижение насыщения кислородом артериальной крови (в % по абсолютной величине) в течение гипоксического времени, деленное на 10), усл. ед.;

Т_р/60 - градиент реоксигенации (время реоксигенации (с), деленное на 60), усл. ед.;

и при К_ф менее или равном 6,5 оценивают как оптимальный уровень функциональных резервов;

при К_ф более 6,5, но менее или равном 12 - уменьшение функциональных резервов;

при К_ф более 12 - истощение функциональных резервов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, точнее к профилактической медицине, гигиене, и может быть использовано для определения функциональных резервов и ранней доклинической диагностики патологических процессов у различных контингентов населения.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности оценки функциональных резервов организма. Преимущество разработанного способа - применение комплекса разноплановых физиологических показателей, что позволяет многосторонне и объективно оценить выраженность отклонений, в том числе на доклинических стадиях для целенаправленной коррекции.

Способ включает в себя проведение нагрузочного гипоксического 10-минутного теста (ГТ) с использованием обедненных (до 10-11%) кислородом нормобарических газовых смесей и последующей фиксацией времени реоксигенации с контролем физиологических параметров - частоты дыхания (ЧД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического артериального давления (САД), диастолического артериального давления (ДАД), насыщения кислородом артериальной крови (SаO₂) и расчетом коэффициента функциональных отклонений (К_ф) в усл. ед. по формуле:

К_ф= ЧД/10+ ЧСС/10+ САД/10+ ДАД/10+ SaO₂/10+Т_р/60, где

ЧД/10 - градиент ЧД (прирост частоты дыхания в течение гипоксического времени, деленный на 10), усл. ед.;

ЧСС/10 - градиент ЧСС (прирост частоты сердечных сокращений в течение гипоксического времени, деленный на 10), усл. ед.;

САД/10 - градиент САД (увеличение/уменьшение систолического артериального давления в мм рт.ст. (без учета направленности изменений) в течение гипоксического времени, деленное на 10), усл. ед.;

ДАД/10 - градиент ДАД (увеличение/уменьшение диастолического артериального давления в мм рт.ст. (без учета направленности изменений) в течение гипоксического времени, деленное на 10), усл. ед.;

SaO₂/10 - градиент SaO₂ (снижение насыщения кислородом артериальной крови (в % по абсолютной величине) в течение гипоксического времени, деленное на 10), усл. ед.;

Т_р/60 - градиент реоксигенации (время реоксигенации (сек), деленное на 60), усл. ед.

По значению К_ф (усл. ед.) определяют уровень функциональных резервов организма человека:

К_ф 6,5 определяет оптимальный уровень функциональных резервов;

6,5<К_ф 12 - уменьшение функциональных резервов;

К_ф>12 - истощение функциональных резервов.

Технический результат - определение функционального состояния организма и физиологических резервов при воздействии эндогенных и экзогенных неблагоприятных факторов.

Используемые в медицине в настоящее время приемы определения функционального состояния организма не точны, обладают малой информативностью для общей доклинической диагностики, поскольку включают, как правило, оценку состояния одной из систем гомеостаза [1; 3; 4].

Существует «Способ определения функционального состояния человека» [5], основанный на регистрации ритма сердечной деятельности, длительности кардиоинтервалов, значений систолического и диастолического артериального давления с расчетом показателя функционального состояния человека (SDR) по формуле:

SDR=AMo/(2Mo·DX)·(ADs+ADd)/(ADs-ADd), где Мо - наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов; АМо - отношение числа значений кардиоинтервалов, длительность которых равна Мо, к общему числу зарегистрированных кардиоинтервалов; DX - разность между максимальным и минимальным значениями длительности кардиоинтервалов; ADs - значение систолического артериального давления; ADd - значение диастолического артериального давления, и при значениях показателя 75<SDR<300 функциональное состояние человека определяют удовлетворительным. Недостатком способа является оценка показателей функционирования только сердечно-сосудистой системы, по которым делают вывод о состоянии организма в целом, что снижает точность и достоверность результатов.

Известен «Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы», который осуществляется путем измерения артериального давления крови (АД) и регистрации СФГ в течение одного дыхательного цикла с целью определения средней длительности одного кардиоцикла и времени нарастания пульсового давления (t, мс) [6]. Способ позволяет с помощью предложенных эмпирических формул по величине «t», диастолическому и пульсовому давлениям дать ориентировочную оценку степени выраженности функционального стресса под влиянием физической нагрузки (усл. ед.). Недостатком способа является то, что он обладает малой точностью и информативностью.

Близким по технической сущности является «Способ оценки функционального состояния организма горнорабочих», являющийся способом донозологической диагностики и позволяющий по коэффициенту соотношения интенсивности Н₂O₂-индуцированной хемилюминесценции и супероксидперехватывающей активности, определяемых в конденсате альвеолярной влаги человека, количественно оценить степень отклонений в общем функциональном состоянии организма [7]. Способ заключается в определении супероксидперехватывающей активности методом спектрофотометрии и интенсивности Н₂ O₂-индуцированной хемилюминесценции (ХЛ) по светосумме сигнала (S) с использованием прибора «Биолюминометр», нахождении соотношения S/СПА и оценке функционального состояния организма горнорабочих как преморбидного при достоверном возрастании полученного коэффициента в сравнении с показателем контрольной группы.

Недостатком способа является ограниченность применения и недостаточная точность, связанная с тем, что значение показателя сопоставляется не с нормой, а с результатом обследования группы контроля.

Наиболее близким по технической сущности является «Способ оценки антиокислительного баланса организма человека» как одной из важнейших сторон гомеостаза, позволяющий провести интегральную оценку и по коэффициенту К (1,0) количественно оценить степень отклонений в общем функциональном состоянии организма [8]. Способ заключается в определении максимальной величины интенсивности Н₂О₂-индуцированной хемилюминесценции (И) и максимальной величины спонтанной хемилюминесценции (И_сп) образца конденсата альвеолярной влаги (экспирата), времени ее достижения (Т₁) и спада наполовину (Т ₂) с последующим расчетом индекса активации (А=И/И _сп) и коэффициента К (отношение T=T₁/T₂ к индексу активации А). При К<1 определяют нарушение антиокислительного баланса в сравнении с нормой (К 1). Недостатком способа является оценка функционального состояния по показателям только одной системы, что снижает точность интегральной оценки резервов организма в целом.

Целью изобретения является большая точность и информативность оценки функциональных резервов организма.

Цель достигается проведением 10-минутного (10±0,1 мин) гипоксического теста (ГТ) с использованием обедненных кислородом газовых смесей (10-11%, pO₂ - 11 кРа), с последующим фиксированием времени реоксигенации и одновременной ежеминутной регистрацией значений физиологических показателей частоты дыхания, частоты сердцебиения, артериального давления, насыщения кислородом артериальной крови (SaO₂), установлением коэффициента К_ф , превышение оптимальной величины которого (6,5 усл. ед.) свидетельствует о снижении физиологических резервов.

Противопоказания к проведению теста:

- любые острые состояния и заболевания, в т.ч. инфаркт миокарда, острое нарушение мозгового кровообращения, гипертонический криз и др.;

- дыхательная и сердечная недостаточность в стадии декомпенсации;

- ИБС. Стенокардия IV ФК и покоя;

- систолическое АД выше 149, диастолическое - 95 мм рт.ст.;

- первичный и вторичный эритроцитоз;

- индивидуальная непереносимость кислородной недостаточности.

Адекватной реакцией организма, обладающего оптимальными функциональными резервами, являются изменения физиологических параметров в следующих пределах:

- увеличение ЧД не более чем на 10/мин (около 70% от исходного уровня);

- возрастание ЧСС более чем на 20 уд./мин (около 25% от исходного уровня);

- увеличение САД не более 10 мм рт.ст., ДАД не более 5 мм рт.ст.;

- снижение SaO₂ в течение теста не ниже 85%;

- время реоксигенации до 60 сек.

Расчетный К _ф не превышает 6,5 усл.ед.

Снижение функциональных резервов организма сопровождается:

- увеличением ЧД на 10-15/мин (не более 100% от исходного уровня);

- возрастанием ЧСС на 20-40 уд./мин (не более 50% от исходного уровня);

- увеличением САД на 10-15 мм рт.ст., ДАД на 5-10 мм рт.ст.;

- снижением SaО₂ в течение теста до 85-75%;

- увеличением времени реоксигенации до 60-120 сек.

Расчетный К_ф варьирует от 6,5 до 12 усл.ед.

Истощение функциональных резервов характеризуют следующие изменения:

- увеличение ЧД более 30/мин;

- возрастание ЧСС более чем на 40 уд./мин (более 50% от исходного уровня);

- увеличение САД более 15 мм рт.ст., ДАД более 10 мм рт.ст., снижение АД более 10 мм рт.ст.;

- снижение SaО ₂ в течение теста ниже 75%;

- увеличение времени реоксигенации более 120 мин.

Расчетный К_ф превышает 12 усл.ед.

Отличительные особенности способа состоят в том, что в одном обследовании оценивается состояние трех основных физиологических систем (сердечно-сосудистой, респираторной и кислородотранспортной), объединенных в количественном значении коэффициента функциональных отклонений (К_ф ) при установленном нормальном его уровне 6,5, степень отклонения от которого характеризует выраженность изменений.

Способ позволяет установить как индивидуальные, так и групповые отклонения функциональных резервов организма для объективизации мер профилактики, формирования групп риска при обследовании различных контингентов взрослого и детского населения.

В сравнении со способом прототипа предлагаемый способ является более точным и информативным, так как базируется на показателях, отражающих функционирование значимых физиологических систем организма, что существенно при установлении степени риска для здоровья.

Применение способа иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА

Пример 1.

Пациент К., 34 года. Тест проведен на предварительном медицинском осмотре при устройстве на работу проходчиком с целью определения функциональных резервов организма и выявления латентной патологии органов и систем.

В процессе проведения теста: субъективная переносимость гипоксии удовлетворительная; отмечал легкое головокружение. Частота дыхания за 10 мин теста возросла с 16 в мин до 23 в мин, прирост ЧСС составил 26 уд. в мин (с 67 до 93 уд. в мин). Отмечен подъем артериального давления: САД от 130 до 140 мм рт.ст.; ДАД оставалось стабильно. Насыщение кислородом артериальной крови (SaO₂ ) до начала теста составляло 98%, к концу 10-й минуты теста - 86%. Восстановление SaO₂ до исходного уровня произошло за 38 сек.

Таким образом, коэффициент К_ф рассчитывается как:

К_ф=7/10+26/10+10/10+0/10+12/10+38/60=6,13.

В результате, расчетный коэффициент функциональных отклонений К_ф, составивший 6,13, свидетельствует об оптимальном уровне функциональных резервов обследуемого и подтверждает результаты предварительного медицинского осмотра, допускающего его к работе во вредных и опасных условиях труда.

Для сравнения со способом прототипа по конденсату альвеолярной влаги, отобранной у данного пациента, проведена оценка функциональных резервов организма. Проведено ХЛ исследование пробы, для чего в термостатируемую камеру прибора помещали кювету с 1 мл буферного раствора и 50 мкл раствора люминола, добавляли 0,2 мл исследуемой пробы. Измеряли величину спонтанной хемилюминесценции, затем вводили 0,2 мл раствора перекиси водорода, регистрировали максимальную величину интенсивности Н₂О₂-индуцированной хемилюминесценции (И) и максимальную величину спонтанной хемилюминесценции (И_сп), определяли время ее достижения (Т₁ ) и спада наполовину (Т₂). Рассчитывали индекс активации (А=И/И_сп) и коэффициент К (отношение T=T₁ /T₂ к индексу активации А). Индекс активации составил 2,27; супероксидперехватывающая активность по показателю Т - 1,36; коэффициент К равнялся 0,6, что было меньше 1,0 и констатировало снижение функциональных резервов организма данного больного. Выявленные способом прототипа изменения, очевидно, были обусловлены перенесенной пациентом за несколько дней до проводимого обследования острой респираторной вирусной инфекции.

Таким образом, оценка функциональных резервов организма, проведенная двумя способами - предлагаемым и способом прототипа, привела к разным заключениям. В предлагаемом способе использованы разносторонние показатели, позволяющие более точно и объективно оценить функциональное состояние организма, тогда как результат способа прототипа демонстрировал зависимость от имеющегося инфекционного фактора.

Пример 2

Пациент С., 57 лет, работает машинистом экскаватора, стаж работы составляет 28 лет. В течение последних 10 лет страдает гипертонической болезнью. Тест проведен на периодическом медицинском осмотре для определения функциональных резервов организма на фоне выявленной соматической патологии и обоснования лечебно-профилактических мероприятий.

В процессе проведения теста: отмечал сердцебиение, на последних минутах теста - умеренную головную боль. Частота дыхания во время теста возросла с 18 в мин до 30 в мин, прирост ЧСС составил 42 уд. в мин (с 64 до 108 уд. в мин). Отмечен подъем артериального давления: САД от 145 до 175 мм рт.ст.; ДАД от 85 до 95 мм рт.ст. Насыщение кислородом артериальной крови (SaO₂) до начала теста составляло 97%, к концу 10-й минуты теста - 76%. Восстановление SаO₂ до исходного уровня произошло за 65 сек.

Расчетный коэффициент функциональных отклонений К_ф составил 13,58, что свидетельствует об истощении функциональных резервов обследуемого. Больному рекомендован трудовой больничный лист сроком на 4 недели с прохождением лечебно-профилактического курса в амбулатории предприятия.

Для сравнения со способом прототипа по экспирату обследованного проведена оценка антиокислительного статуса организма. Индекс активации (А) составил 2,25; супероксидперехватывающая активность - Т=1,97; коэффициент К равнялся 0,87, что выходило за пределы физиологической нормы и коррелировало с результатом, полученным при проведении предлагаемого способа, свидетельствующим о снижении функциональных возможностей организма рабочего.

Таким образом, полученные результаты позволили сделать одинаковые заключения, но предлагаемый способ выявил более выраженную степень функциональных отклонений в состоянии больного, расцениваемую как истощение функциональных резервов.

Пример 3.

Группу из 40 обследованных составили практически здоровые горнорабочие в возрасте 26-37 лет со стажем во вредных условиях до 10 лет. В результате теста выявлен ряд особенностей динамики изучаемых функциональных показателей. Результатом ГТ была наиболее ранняя активация респираторной системы, максимальный прирост которой наблюдался в течение первых 3-х минут. При этом увеличение ЧД у 90% обследованных равнялось 4,5±0,5 /мин, что составляло 25% от исходного уровня. Возрастание ЧД более 30/мин, отмеченное у 10% обследованных, свидетельствовало о недостаточности компенсаторных реакций и являлось показанием к прекращению теста.

Реакция со стороны сердечно-сосудистой системы у 80% обследованных была выражена в приросте ЧСС в среднем на 14±0,8/мин (22% от исходного уровня), что соответствовало адекватному реагированию системы кровообращения на гипоксическую нагрузку. У 8% лиц отмечено возрастание ЧСС более чем на 30%, и прирост ЧСС более чем на 50% отмечен у 2% обследованных. Данная реакция со стороны сердечно-сосудистой системы расценена как критерий определенного дефицита компенсаторных резервов и является основанием для проведения профилактических мероприятий.

Менее достоверной при проведении ГТ была реакция системного АД. Отсутствие существенных сдвигов АД выявлено в 35% случаев. У 50% пациентов отмечался умеренный прирост как САД (на 10-15 мм рт.ст.), так и ДАД (на 5-10 мм рт.ст.). В 10% случаев повышение АД было выше указанных величин, что свидетельствовало о гиперреактивности сердечно-сосудистой системы на действие гипоксии. У 5% отмечено снижение системного АД, причем понижение его более чем на 10 мм рт.ст., сопровождающееся субъективной реакцией (головокружение, головные боли), свидетельствует о неадекватной реакции сосудодвигательного центра на гипоксию и служит показанием для прекращения теста.

Динамика насыщения кислородом артериальной крови (SaO₂), находящаяся в прямой зависимости от изменения напряжения кислорода (PaO₂) в процессе ГТ, является наиболее информативным и специфическим показателем, характеризующим состояние кислородотранспортных функций организма. У всех обследованных выявлено снижение SaO₂. До начала теста SaO₂ практически у всех колебалось в пределах нормы (95-97%). Время достижения SаO₂ 90% варьировало от 1 до 4 мин, а время достижения SaO₂ 85% - от 3 до 6 мин. На 10 мин теста у трети обследованных (30%) SaO₂ оставалось выше 85%; в половине случаев (50%) SаO₂ было в пределах 75-85%; у 5% обследованных данный показатель приближался к критическому уровню (70-75%). В 5% случаев ГТ был прекращен досрочно, т.к. уровень SaO₂ достиг 68%, что соответствует уровню РаО₂ около 50 мм рт.ст., при котором возникает нарушение функционирования дыхательных ансамблей, снижается кислородсвязывающая функция цитохрома, развивается вторичная тканевая гипоксия [2; 9]. В среднем, динамика SaO₂ в группе обследованных в результате 10-минутного ГТ составила 18±1,3%.

Время восстановления нормального уровня SaO₂ у 25% обследованных было в пределах 1 мин, в 60% случаев восстановление SaO₂ произошло в течение 2-й мин, у 15% SaO₂ достигло уровня 96-98% на 3-й мин постгипоксического времени. Результат указывает на наличие существенных индивидуальных различий времени реоксигенации даже у практически здоровых лиц.

Таким образом, результаты, полученные при проведении 10-минутного гипоксического теста, выявили, что у 27,5% обследованных К _ф находился в пределах 6,5 усл. ед. У 57,5% горнорабочих определено снижение функциональных резервов (К_ф от 6,5 до 12 усл.ед.). У 15% результаты теста свидетельствовали об истощении функциональных резервов (К_ф>12 усл.ед.). Усредненный расчетный показатель К_ф в целом по группе равнялся 8,1 усл. ед., что свидетельствует об определенном снижении функциональных резервов организма горнорабочих.

Для оценки функционального состояния организма данной группы горнорабочих проведено определение антиокислительного баланса в сопоставлении с группой контроля (20 здоровых мужчин соответствующего возраста, не связанные в процессе работы с профессиональными вредностями) способом прототипа. Для этого в конденсате альвеолярной влаги определяли супероксидперехватывающую активность (СПА) методом спектрофотометрии, а также интенсивности Н₂O₂ -индуцированной хемилюминесценции (ХЛ) по светосумме сигнала (S). Среднее значение коэффициента соотношения S/СПА превышало данный показатель в контрольной группе в 1,7 раз, что указывало на отклонения в функциональном статусе горнорабочих.

Изучение показателей антиокислительного статуса способом прототипа позволило констатировать у 77,5% обследованных снижение коэффициента резистентности К в среднем до 0,67 (при норме выше 1,0). У 22,5% обследованных К превышал 1,0 (1,08-1,23), что соответствовало физиологической норме.

Таким образом, в результате группового обследования, проведенного предлагаемым способом и способами прототипов, установлены существенные изменения функциональных резервов организма горнорабочих, однако предлагаемый способ дает более дифференцированную оценку степени функциональных отклонений, выявляет группы со снижением и истощением функциональных резервов, требующих проведения адекватных лечебно-профилактических мероприятий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии// Вест. АМН СССР. - 1989. - № 8. - С.75-78.

2. Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция / Под ред. Ю.В. Архипенко. - М., 1997.

3. Корнеев Н.В., Давыдова Т.В. Функциональные нагрузочные пробы в кардиологии // М.: МЕДИКА., 2007. - 287 с.

4. Малов Ю.С. Адаптация и здоровье. Клиническая медицина, № 12. - 2001. - С.61-63.

5. Описание изобретения к патенту RU № 2289301 «Способ определения функционального состояния организма человека», опубликованному 22.11.2004. Автор: Туминас К.Б.

6. Описание изобретения к патенту RU № 2013990 С1 «Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы», опубликованному 15.06.94. Авторы: Ю.Р.Шейх-Заде и С.П.Цветковский.

7. Описание изобретения к патенту SU 1811608 A3 «Способ оценки функционального состояния организма горнорабочих», опубликованному 23.04.93. Авторы: Юдина Т.В., Егорова М.В., Борисенкова Р.В., Луценко Л.А., Гальперин А.Ш., Ларькина М.В., Федорова Н.Е., Рушкевич О.П., Скрябин С.Ю.

8. Описание изобретения к патенту RU 2206891 С1 «Способ оценки антиокислительного баланса организма человека», опубликованному 20.06.2003. Авторы: Юдина Т.В., Ракитский А.Н., Егорова М.В.

9. Tsvetkova A.M., Tkatchouk E.N. Adaptation concept in practical medicine: Interval hypoxic training // Hypoxia Med. J. 2005. V.13. N 1-2. P.2-9.