способ оценки функциональных резервов организма человека

Формула изобретения

Способ оценки функциональных резервов организма человека, включающий сбор конденсата выдыхаемой влаги (экспирата), подготовку биосенсора - люминесцентных лифилизированных бактерий «Эколюм», добавление к 0,5 см³ биосенсора 0,5 см³ экспирата, 15-минутную экспозицию, измерение интенсивности люминесценции смеси суспензии бактерий и конденсата в течение 1000 с, фиксирование ее максимального уровня (Иоп, имп/с), сопоставление этого значения с аналогичным параметром Ик, имп/с, полученным при внесении в кювету биолюминометра вместо конденсата дистиллированной воды в равном объеме, установление коэффициента К как отношения Иоп/Ик, отличающийся тем, что дополнительно определяют расчетный биологический возраст (РБВ, лет) обследуемого, находят отношение расчетного биологического и календарного (KB) возрастов - РБВ/КВ, и при К>1 (высокий уровень образования кислородных радикалов) с одновременным РБВ/КВ>1 делают заключение о недостаточности функциональных резервов организма человека, при К 1 (продуктивные антиоксидантные системы) и РБВ/КВ 1 констатируют оптимальный их уровень, при К 1, РБВ/КВ>1 - неопределенность результата оценки, мониторинг антиокислительного баланса, углубленное функциональное обследование.

Описание изобретения к патенту

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к профилактической медицине и лабораторной диагностике, предназначено для выявления функциональных резервов при скрининговом эпидемиологическом обследовании больших контингентов работающих.

Может применяться в индивидуальном плане для установления механизмов и степени напряженности в организмепри выборе лечебно-профилактических мероприятий.

Способ включает определение показателя окислительного статуса (К) по фиксированным максимальным значениям интенсивности люминесценции биосенсора - лиофилизованных бактерий «Эколюм» (Иоп, Иконтр), формирующимся за 1000 сек реакции при внесении 0,5 см ³ активатора - экспирата человека и дистиллированной воды в кюветы биолюминометра, нахождении коэффициента К (Иоп/Иконтр), дополнительное установление расчетного биологического (РБВ) и календарного (KB) возрастов по показателям пульсового артериального давления, мм рт.ст. (разница между диастолическим и систолическим артериальным давлением), времени задержки дыхания (сек), статической балансировки (сек) массы тела (кг), субъективной оценки здоровья (данные анкетного опроса), установление величины РБВ по указанным выше показателям и расчету на основании популяционной модели, полученной методом множественной линейной регрессии [10], нахождении отношения РБВ/КВ, по значениям которого делают заключение о функциональных резервах организма человека:

К>1, РБВ/КВ>1 - недостаточные функциональные резервы организма

К 1, РБВ/КВ 1 - оптимальный уровень функциональных резервов организма

К>1, РБВ/КВ близко к 1 - сохранение функциональных резервов организма, целесообразность коррекции антиоксидантного баланса, динамического наблюдения

К 1, РБВ/КВ>1 - неопределенность результата оценки, мониторинг антиокислительного баланса, углубленное функциональное обследование.

В заключении по последней позиции важна глубина отклонений РБВ от KB для выбора объема обследования.

Актуальной проблемой биологии и медицины является изучение ответных реакций организма на воздействие неблагоприятных факторов среды обитания, ведущее к перестройке функциональных систем и снижению адаптационного потенциала, что может обусловить ускорение темпов формирования патологических состояний [1-4].

Известно, что механизмами повышения резистентности организма к действующим факторам (гипоксия, стресс, физические и эмоциональные нагрузки, химическое загрязнение среды обитания) является периодически повторяющаяся генерация активных форм кислорода, следствие которой - индукция синтеза защитных систем. В основе протекторного действия лежит изменение физиологического соотношения между уровнем свободно-радикального окисления и антиоксидантной защиты, необходимость обеспечения определенного уровня жизнедеятельности человека за счет процессов саморегуляции тесно связана со способностью организма к адаптации, его стабильности в условиях негативного воздействия среды обитания. При этом отклонения в окислительном статусе являются одним из ведущих механизмов формирования ряда тяжелых патологий, раннего старения, снижения трудового потенциала страны, что определяет требования к производительности и точности диагностических способов оценок функциональных резервов организма.

Цель настоящего изобретения заключается в преодолении недостатков существующих способов и создании методического подхода, отличительная особенность которого состоит в сочетании показателей хемилюминесценции неинвазивной биосреды (экспирата) как маркера общих оксидантных процессов в организме со значением интегрального показателя, отражающего ретроспективную характеристику физиологических резервов человека.

Преимущество разработанного способа - более высокий технический результат за счет дополнительного включения интегрального показателя РБВ/КВ, что позволяет исключить фрагментарный характер оценки, определить степень напряженности в организме и эффективные направления лечебно-профилактических мероприятий для создания условий перехода его функционирования на более высокий уровень.

Сведения о предшествующем уровне техники

В плане близости технической сущности известных способов к предлагаемому рассмотрены приемы, которые могут быть дифференцированы по своей направленности на применение функциональных методов для выявления состояния одной или нескольких систем организма человека, включая также использование нагрузочных тестов.

Другая группа неинвазивных лабораторных способов включает исследование биосред для количественной оценки общего функционального состояния организма по предлагаемым критериям.

Представлены способы, в которых интегральные оценки функциональных резервов индивидуума основываются на ретроспективных характеристиках организма, получении прогнозных оценок дальнейших жизненных резервов.

Известен способ экспресс-анализа функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека и характера ее регуляции вегетативной нервной системой и другими регуляторными системами гомеостаза [6]. Изобретение используется для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний в клинике, при проведении оперативного медицинского контроля за состоянием здоровья различных групп населения, а также в медицинских прогностических исследованиях с целью оценки тенденций развития функциональных доклинических изменений в сердечно-сосудистой системе и вероятности их выхода за допустимые пределы. Недостатком данного метода является то, что он не представляет возможности проведения комплексной оценки функционального состояния организма и не выявляет возможные отклонения со стороны других систем (респираторной, кислородтранспортной и пр.).

Известен «Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы», который осуществляется путем измерения артериального давления крови (АД) и регистрации пульсовой волны в течение одного дыхательного цикла с целью определения средней длительности одного кардиоцикла и времени нарастания пульсового давления (t, мс) [7, 8]. 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 малая точность и информативность.

Существует способ оценки функциональных резервов организма человека [9, 12], включающий проведение нагрузочного гипоксического теста в течение 10±0,1 минут с использованием обедненной (до 10-11%) кислородом гипоксической газовой смеси, последующей 3±0,1-минутной реоксигенацией при одновременной регистрации физиологических параметров (частоты дыхания и сердечных сокращений, артериального давления, насыщение кислородом артериальной крови), нахождение величины коэффициента функциональных отклонений, по значениям которого констатируют уровень функциональных резервов организма.

Недостатком способа является ориентация на физиологические параметры только сердечно-сосудистой системы, что сужает область его применения для целей полного диагностического обследования при установлении резервов организма.

Близкими по технической сущности являются способы [5, 11], направленные на оценку функционального состояния организма человека по показателям окислительного баланса в организме как одной из важнейших сторон гомеостаза.

Способы включают нахождение критериального показателя соотношения образования кислородных радикалов и прооксидантной системы, величины которого соответствуют различным уровням функционирования организма от обратимых состояний до окислительного стресса.

Наиболее близок по технической сущности способ оценки функционального состояния человека [11], основанный на использовании биотеста (хемилюминесценции лиофилизированных бактерий) и неивазивной диагностической биосреды (экспирата) для скрининговой оценки по критериальному показателю, отражающему окислительный баланс биосреды и опосредованно организма в целом.

Недостаток способов связан с тем, что оценка функционирования всего организма выполняется на основании количественных зависимостей параметров одной из сторон гомеостаза (окислительного статуса) в текущий период времени и не позволяют на их основе выявить возможные функциональные резервы в предстоящем жизненном цикле человека, т.е. осуществить прогноз и дать обоснованные рекомендации по коррекции отклонений в состоянии здоровья.

Существует способ скрининговой интегральной оценки функционального состояния организма [10], базирующийся на установлении биологического возраста (БВ) индивидуума на основе метода множественной линейной регрессии и математической модели, построенной по данным батареи тестов, отражающих состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем, субъективной оценки здоровья (по данным анкетного опроса), должного биологического возраста (ДБВ) для заключения о степени постарения.

К недостаткам способа может быть отнесена ограниченность включенных показателей, которые могут, с одной стороны, отражать, и, с другой, существенно влиять (в частности, антиокислительный баланс) на биологический возраст при осуществлении направленных мер коррекции, таких как антиоксидантно-нутриционная поддержка организма.

Другой недостаток связан с отсутствием индивидуального интегрального показателя, характеризующего физиологические резервы человека.

Примеры выполнения способа

В установлении показателей расчетного биологического возраста (далее - РБВ) имеются некоторые половые различия по показателям, включенным в формулу расчета, которые отражены в приведенных примерах. Все показатели получены до начала работы.

Пример 1

Пациентка М., 49 лет, профессия - сварщик. Стаж 33 года.

Для оценки функциональных резервов организма в процессе обследования у пациентки в течение 20 минут при нефорсированном дыхании был собран экспират (конденсат выдыхаемой влаги). Пробу отбирали в модернизированный поглотитель Полежаева, помещенный в смесь льда с хлористым натрием для лучшей конденсации.

В кювету биолюминометра «Биотоке - 10М», содержащую 0,5 мл подготовленного биосенсора «Эколюм», добавили 0,5 мл дистиллированной воды и после 15-минутной экспозиции произвели замер максимального значения интенсивности хемилюминесценции за период 1000 секунд (Иконтр), которое составило 3211 имп/сек. В другую кювету к 0,5 мл биосенсора добавили 0,5 мл исследуемой биопробы. При аналогичных условиях измерения зафиксировали максимальное значение интенсивности Иоп =2410 имп/сек.

Коэффициент К = Иоп/Иконтр составил 0,75.

Снижение величины интенсивности хемилюминесценции бактерий свидетельствует об активных антиоксидантных процессах, связанных с высоким уровнем защитных резервов от повреждающего действия кислородных радикалов.

Дополнительно рассчитывается РБВ по показателям артериального давления систолического (АДС, мм рт.ст.), артериального давления диастолического (АДД, мм рт.ст.), времени задержки дыхания на вдохе (ЗДВ, сек), продолжительности статической балансировки (СБ, сек), массы тела (МТ, кг), субъективной оценки здоровья (СОЗ, баллы).

Получение показателей для определения РБВ проводилось при следующих условиях.

Артериальное давление систолическое (АДС) и диастолическое (АДД) измеряются по общепринятой методике с помощью аппарата Рива-Роччи на правой руке, в положении сидя, трижды с интервалом 5 мин. Учитываются результаты того измерения, при котором артериальное давление имело наименьшую величину. Пульсовое артериальное давление (АДП) рассчитывается как разность между АДС и АДД.

Продолжительность задержки дыхания (сек) после глубокого вдоха (ЗДВ) измеряется трижды с интервалом 5 минут с помощью секундомера. Учитывается наибольшая величина ЗДВ.

Статическая балансировка (СБ) определяется при стоянии испытуемого на левой ноге, без обуви, глаза закрыты, руки опущены вдоль туловища (без предварительной тренировки). Продолжительность статической балансировки (сек) измеряется с помощью секундомера трижды с интервалом 5 минут. Учитывается наилучший результат.

Масса тела (МТ) в легкой одежде, без обуви, натощак определяется с помощью медицинских весов.

Субъективная оценка здоровья (СОЗ) выполнена с помощью анкеты, включающей следующие 29 вопросов по самооценке здоровья и социальным аспектам, отражающим качество жизни пациента:

1. Беспокоят ли Вас головные боли? 2. Можно ли сказать, что Вы легко просыпаетесь от любого шума? 3. Беспокоят ли Вас боли в области сердца? 4. Беспокоят ли Вас боли в области печени? 5. Беспокоят ли Вас боли в суставах? 6. Беспокоят ли Вас боли в области поясницы? 7. Считаете ли Вы, что в последние годы у вас ухудшилось зрение? 8. Считаете ли Вы, что в последние годы у вас ухудшился слух? 9. Беспокоят ли Вас запоры? 10. Влияет ли на ваше самочувствие перемена погоды? 11. Бывают ли у вас головокружения? 12. Стараетесь ли Вы пить только бутилированную или фильтрованную воду? 13. Считаете ли Вы, что сейчас Вы так же работоспособны, как прежде? 14. Можно ли сказать, что Вы стали легко плакать? 15. Бывают ли у Вас такие периоды, когда из-за волнений Вы теряете сон? 16. Считаете ли Вы, что сосредоточиться сейчас Вам стало труднее, чем в прошлые годы? 17. Беспокоят ли Вас ослабление памяти, забывчивость? 18. Ощущаете ли Вы в различных частях тела жжение, покалывание, "ползание мурашек"? 19. Бывают ли у Вас такие периоды, когда Вы чувствуете себя радостно возбужденным, счастливым? 20. Беспокоят ли Вас шум или звон в ушах? 21. Бывают ли у Вас отеки на ногах? 22. Приходится ли вам отказываться от некоторых блюд? 23. Бывает ли у Вас одышка при быстрой ходьбе? 24. Устаете ли Вы от поездок в общественном транспорте? 25. Приходится ли Вам употреблять в лечебных целях какую-либо минеральную воду? 26. Беспокоит ли Вас неприятный вкус во рту? 27. Достаточный ли доход в Вашей семье? 28. Удовлетворены ли Вы своими физическими возможностями? 29. Обладаете ли Вы хорошим здоровьем?

Анализируются ответы («Да», «Нет»), подсчитываются неблагоприятные (их число может колебаться от 0 до 29), которые входят в формулу для определения РБВ.

У обследованной пациентки получены следующие данные:

АДС, мм рт.ст.	АДД, мм рт.ст.	СБ, сек.	Масса тела, кг	СОЗ, баллы
131	89	2	70	14

При этом артериальное пульсовое давление (АДП) вычислено как разность между артериальным систолическим и диастолическим давлением и составляет в данном случае 131-89=42 мм рт.ст.

Величины АДП, СБ, МТ и СОЗ вошли в формулу расчета биологического возраста на основании популяционной модели, полученной методом множественной линейной регрессии (10):

РБВ=-1,463+0,415 АДП-0,140 СБ+0,248 МТ+0,694 СОЗ.

РБВ=-1,463+0,415 42-0,140 2+0,248 70+0,694 14=42,80.

Одновременно, индекс расчетного биологического возраста (42,80 лет) к календарному (49 лет) РБВ/КВ составил 0,87, что менее 1.

Таким образом, оценка данных по комплексному тесту К и РБВ/КВ позволила установить наличие у данной пациентки активных антиокислительных процессов, высокий уровень защитных механизмов, наличие достаточных функциональных резервов.

Пример 2

Пациентка П., 50 лет, профессия - сварщик. Стаж 32 года.

Исследование экспирата, проведенное методом, аналогичным описанному в примере 1, показало, что Иконтр.=1408, Иоп.=2416, К=1,72, то есть значительно больше единицы, что указывает на преобладание радикальных процессов и возможное развитие окислительного стресса.

Для оценки РБВ получены следующие данные:

АДС, мм рт.ст.	АДД, мм рт.ст.	СБ, сек.	Масса тела, кг	СОЗ, баллы
156	94	10	90	23

Артериальное пульсовое давление (АДП) - 62 мм рт.ст.

Расчетный биологический возраст:

РБВ=-1,463+0,415 62-0,140 10+0,248 90+0,694 23=61,15 лет.

РБВ/КВ=61,15/50=1,22.

В данном случае значение показателей К и РБВ/КВ более 1 позволяет сделать заключение о недостаточности функциональных резервов организма и целесообразности применения лечебно-профилактических курсов (антиоксидантно-нутриционной поддержки), а также динамического наблюдения.

Пример 3

Пациент П., 47 лет, профессия - проходчик. Стаж 24 года.

По данным исследования конденсата альвеолярной влаги максимальные значения интенсивности хемилюминесценции составили:

Иконтр=6620 имп/сек, Иоп=10614 имп./сек.

Значение коэффициента К=1,6 (более 1) что свидетельствует о преобладании процессов радикалообразования и недостаточном уровне антиоксидантной защиты.

Для установления РБВ с учетом половых различий у пациента выполнены измерения артериального давления систолического (АДС, мм рт.ст.), времени задержки дыхания на вдохе (ЗДВ, сек), продолжительности статической балансировки (СБ, сек); проведена субъективная оценка здоровья (СОЗ, баллы)

АДС, мм рт.ст.	ЗДВ, сек	СБ, сек	СОЗ, баллы
143	23	3	12

Величины АДС, ЗДВ, СБ, СОЗ вошли в формулу для расчета биологического возраста:

РБВ=26,985+0,215 АДС-0,149 ЗДВ-0,151 СБ+0,723 СОЗ.

РБВ=26,985+0,215 143-0,149 23-0,151 3+0,723 12=62,53.

Соотношение РБВ/КВ составило 62,53/47=1,33.

Как и в примере 2, значения показателей К и РБВ/КВ более 1 позволили сделать заключение о недостаточности функциональных резервов у данного пациента. Для целей коррекции оксидантного баланса и снижения биологического возраста рекомендуется целенаправленная антиоксидантная и нутриционная терапия, динамическое наблюдение.

Пример 4

Пациент Р., 50 лет, профессия - проходчик. Стаж 22 года.

Оценка функциональных резервов организма по исследованию хемилюминесценции экспирата показала, что при максимальных значениях Иконтр.=4130 и Иоп.=5149. Коэффициент К=1,25, что указывает на преобладание прооксидантных процессов в организме, недостаточность защиты от повреждающего действия кислородных радикалов.

Расчетный биологический возраст рассчитан по следующим данным:

АДС, мм рт.ст.	ЗДВ, сек	СБ, сек	СОЗ, баллы
122	33	15	7

РБВ=26,985+0,215 122-0,149 33-0,151 15+0,723 7=51,09 лет.

Соотношение РБВ/КВ составило 51,09/50=1,02, что близко к 1.

Несмотря на то что отмечены нарушения антиокислительного баланса, показатель РБВ/КВ позволяет констатировать достаточность функциональных резервов организма, но в прогностическом плане свидетельствует о целесообразности коррекции антиоксидантной функции, что нивелирует возможность негативного влияния на биологический возраст.

Недостаточность антиоксидантной защиты организма при отсутствии выраженных отличий величин РБВ от KB позволяет сделать вывод о необходимости динамического наблюдения за пациентом с целью выявления последующих возможных отклонений в состоянии здоровья и назначения своевременных мер коррекции для предотвращения развития необратимых изменений, окислительного стресса, способного привести к негативным последствиям, в том числе и к увеличению РБВ.

Пример 5

Пациент Л., 62 года, профессия - геолог. Стаж 26 лет.

По результатам исследования интенсивности хемилюминесценции экспирата было установлено значение коэффициента К=0,57 (при Иконтр =5044 и Иоп =2900), что позволяет констатировать преобладание антиоксидантных процессов, связанных с высоким уровнем защитных резервов от повреждающего действия кислородных радикалов.

Определение РБВ проведено аналогично примерам 3 и 4.

АДС, мм рт.ст.	ЗДВ, сек.	СБ, сек.	СОЗ, баллы
133	28	13	10

Расчетный биологический возраст:

РБВ=26,985+0,215 133-0,149 28-0,151 13+0,723 10=56,67 лет.

Соотношение РБВ/КВ составило 56,67/62=0,91.

В данном случае К<1 и РБВ/КВ<1, что свидетельствует о достаточной продуктивности антиоксидантной системы и оптимальных функциональных резервах организма пациента.

Пример 6

Пациент Н., 39 лет, профессия - оператор тепличного комплекса. Стаж 12 лет.

Получены следующие результаты для оценки функциональных резервов организма. По результатам исследования интенсивности хемилюминесценции экспирата было установлено Иконтр.=2626, Иоп.=2521, значение коэффициента К=0,96 (меньше 1), что позволяет констатировать оптимальность окислительного баланса.

Вместе с тем, определение РБВ, проведенное аналогично предыдущим примерам, показало величину 45,30 лет:

АДС, мм рт.ст.	ЗДВ, сек	СБ, сек	СОЗ, баллы
132	52	4	2

Расчетный биологический возраст:

РБВ=26,985+0,215 132-0,149 52-0,151 20+0,723 2=45,30 лет.

Соотношение РБВ/КВ составило 45,30/39=1,16 (больше 1).

В данном случае К 1 и РБВ/КВ>1, что говорит о неопределенности результата оценки, необходимости мониторинга антиокислительного баланса, а также углубленном функциональном обследовании данного пациента

Приведенные примеры демонстрируют практическое применение предложенного способа скрининговой оценки функциональных резервов организма, что важно для целей профилактической медицины в решении вопросов о связи условий производства с состоянием здоровья работающих, предотвращении формирования стойких патологий, которые могут отрицательно влиять на трудовой потенциал страны.

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 № 2206891 С1 «Способ оценки антиокислительного баланса организма человека», опубликованному 20.06.2003 г. Авторы: Юдина Т.В., Ракитский А.Н., Егорова М.В.

6. Описание изобретения к патенту RU № 2268639 С1 «Способ пульсометрической оценки функционального состояния и характера вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы человека», опубликованному 14.04.2004 г. Авторы: Нестеров В.П., Бурдыгин А.И.. Нестеров С.В.

7. Описание изобретения к патенту RU № 2013990 С1 «Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы», опубликованному 15.06.1994 г. Авторы: Шейх-Заде Ю.Р., Цветковский С.П.

8. Описание изобретения к патенту RU № 2167601 С1 «Способ оценки функционального состояния организма человека», опубликованному 27.05.2001 г. Автор: Сафоничева О.Г.

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.

10. Ахаладзе Н.Г. Биологический возраст как проблема теоретической и практической медицины // Превентивна медицина та довголiття, № 2.-2011.-С.4-6.

11. Описание изобретения к патенту RU 2455645 С1 «Способ скрининговой оценки функционального состояния организма», опубликованному 10.07.2012 г. Авторы: Юдина Т.В., Ракитский В.Н., Егорова М.В.

12. Описание изобретения к патенту RU № 2463593 «Способ оценки функциональных резервов организма человека», опубликованному 10.10.2012 г. Авторы: Юдина Т.В., Ракитский В.Н., Сааркоппель Л.М.