СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
METHOD FOR ASSESSMENT OF CONDITION OF HUMAN BODY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области медицины, а именно к способам диагностики функционального состояния и уровня здоровья организма человека и может быть использовано в различных областях медицины, психологии, спорта и в массовом использовании населением, где требуется мониторирование и оценки состояния человека.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ неинвазивного определения состояния здоровья человека и животных с определением поражения внутренних органов (RU 2156108 20.09.2000), заключающийся в регистрации топографического распределения одного из электрофизиологических параметров кожного покрова - электрокожного сопротивления симметричных кожных регионов, имеющих нервные вегетативные связи со всеми без исключения сегментами центральной нервной системы. Известный способ осуществляется при помощи устройства, включающего в себя ЭВМ и измерительные электроды, последующей математической обработке результатов измерений с расчетом критерия, количественной оценки состояния организма. В результате расчетов выделяется:
- нормальное состояние организма,
- патологическое состояние организма (воспаление),
- восстановление организма (регенерация).
У известного способа есть существенные недостатки, связанные с погрешностями в измерении состояния эпидермиса в экстремально жарких или холодных условиях, качества работы оператора при измерении кожных микрозон ушной раковины, что может существенно влиять на результаты проводимых измерений и в результате значительных ошибок в оценке состояния организма человека.
Известен способ оценки адаптационного риска в донозологической диагностике (RU 2586041 10.06.2016), реализованный на основе информации о вариабельности сердечного ритма. В основе известного способа лежит формула отношения эрготропных и трофотропных центральных влияний на симпатические и парасимпатические механизмы регуляции сердечного ритма, которая характеризует степень напряжения адаптационных механизмов. При этом стресс индекс SI рассчитывался по формуле:
где Амо (амплитуда моды) - это число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды, в % к объему выборки;
MxDMn (вариационный размах) отражает степень вариативности значений кардиоинтервалов в исследуемом динамическом ряду, который вычисляется по разности максимального (Мх) и минимального (Мn) значений кардиоинтервалов, выражается в мс;
Мо (мода) - наиболее часто встречающееся в данном динамическом ряде значение кардиоинтервала, выражается в мс.
Наиболее удачным для оценки адаптационных возможностей организма и уровня здоровья является принцип «светофора» (Баевский P.M., Берсенева А.П. Введение в донозологическую диагностику. М., Фирма «Слово», 2008, 220 с.). Способ нагляден для пациентов и представляет результаты тестирования в виде сигналов «Зеленый», «Желтый», «Красный». Эти сигналы отражают различные функциональные состояния организма и соответствующие им степени напряжения регуляторных систем и их функциональные резервы (ПАРС -по показателю активности регуляторных систем).
Недостатками известных способов является то, что предлагаемые критерии оценки функционального состояния организма оценивают в основном степень напряжения адаптационных механизмов, рассчитаны в основном на практически здоровых людей. Оценка состояния данными методами больных с различными нозологическими формами приводит к появлению значительных ошибок.
Известен способ оценки психофизиологического состояния организма человека при дистантной регистрации виброизображения (RU 2289310 20.12.2006). В известном способе при спектральном анализе микровибраций головы и тела организма человека удавалось различать следующие психофизиологические состояния: усталость, покой, хорошее самочувствие, нормальная активность, настороженность, повышенная активность и агрессия.
Описанные выше способы рассчитаны для оценки психофизиологического состояния, напряжения адаптационных механизмов практически здоровых людей. Они не в полной мере пригодны для измерения уровня здоровья и могут давать значительные ошибки при обследовании больных.
Наиболее близким аналогом к заявленному способу является способ расчета индекса индивидуального здоровья (ИИЗ) на основе спектрального анализа биоэлектрической активности головного мозга (Шабанов Г.А., Максимов А.Л., Рыбченко А.А. Функционально-топическая диагностика организма человека на основе анализа ритмической активности головного мозга. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - 206 с). При проведении исследований было обнаружено, что площадь асимметрии огибающих спектра между правым и левым полушариями головного мозга пропорциональна выраженности очага патологически усиленного возбуждения. Весь спектральный диапазон был разбит на пять участков (F1, F2, F3, F4, F5+F6+F7) каждый из которых отвечал за активность различных групп висцеральных рецепторов и имел свой весовой коэффициент (от 1 до 5,5 ед.). При этом комбинация активности различных участков спектра позволял различать стадии воспалительного процесса -спазм гладкой мускулатуры, ишемическая гипоксия, активное воспаление, венозный стаз, регенерация органа. Рассчитывалась суммарная площадь асимметрии огибающих спектра по всему частотному диапазону от 0,13 до 27 Гц, с учетом весов каждого спектрального участка. Шкала ИИЗ была представлена состояниями, имеющими следующие диапазоны изменений: 1,2-3,0 ед. - здоровые с нормальным развитием и сбалансированными функциями;
3,1-3,8 ед. - здоровые с функциональными отклонениями, снижением сопротивляемости организма;
4,0-4,9 ед. - здоровые в стадии компенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма сохранены;
5,0-5,4 ед. - больные в стадии субкомпенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма снижены;
5,5-6,0 ед. - больные с обострением заболевания, функциональные возможности организма значительно снижены.
Регистрация и спектральный анализ биоэлектрической активности головного мозга велись в височно-теменных отведениях. Спектральный анализ имел особенности: в диапазоне частот от 0,13 до 27 Гц выделялись 840 спектральных гармоник с временем суммации кадра информации 160 сек. Далее проводилось усреднение по 5 информационным кадрам с общим временем исследования (5*160 сек) равным 13 минут.
Недостатком известного способа явилось не чувствительность индекса ИИЗ к онкологическим заболеваниям на любых стадиях развития.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача, на решение которой направлено заявленное решение выражается в обеспечении возможности количественной оценки индивидуального здоровья человека, охватывая уровни преморбидных и нозологических состояний.
Технический результат изобретения - повышение точности оценки определения состояния организма человека, возможность его использования для определения преморбидных и нозологических состояний включая различные стадии воспалительных процессов и онкологических заболеваний.
Для достижения поставленного технического результата предложен способ оценки состояния организма человека, включающий регистрацию и спектральный анализ биоэлектрической активности головного мозга и последующую обработку результатов измерений с расчетом критерия, количественной оценки состояния организма человека, отличается тем, что используют спектральный анализ ритмической активности механических микровибраций головного мозга, при этом, производят разделение спектра на n частотных участков (13,5-27 Гц; 6,9-13,5 Гц; 3,4-6,9 Гц; 1,7-3,4 Гц; 0,13-1,7 Гц) характеризующих функциональное состояние различных групп висцеральных рефлексов, суммацию асимметрии амплитуд (площади) огибающих спектра правого и левого полушария для каждого участка с учетом весового коэффициента Si (2, 5, 7, 6, 3), далее, производят подсчет количества спектральных гармоник с минимальными значениями амплитуды спектра по обоим полушариям m (≤0,05), умножают на весовой коэффициент So (0,35) и добавляют к сумме площадей асимметрии огибающей спектра,
при этом диапазоны полученного индекса индивидуального здоровья подразделяют на следующие состояния
1,2-3,0 ед. - здоровые с нормальным развитием и сбалансированными функциями;
3,1-3,9 ед. - здоровые с функциональными отклонениями, снижением сопротивляемости организма;
4,0-4,9 ед. - здоровые в стадии компенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма сохранены;
5,0-5,4 ед. - больные в стадии субкомпенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма снижены;
5,5-6,0 ед. - больные с обострением заболевания, функциональные возможности организма значительно снижены;
6,1-8,0 - больные с риском развития онкологического заболевания,
при этом регистрация и спектральный анализ механических микровибраций головного мозга велся по одному информационному кадру длительностью 160 секунд,
при этом при спектральном анализе число спектральных гармоник в диапазоне частот от 0,13 до 27 Гц увеличено с 840 до 12600.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - пример расчета Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за практически здоровым человеком А1; ИИЗ=3,0; входит в группу «здоровые с нормальным развитием и сбалансированными функциями».
Фиг. 2 - пример расчета Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за практически здоровым человеком А2 с небольшими функциональными отклонениями (неустойчивости артериального давления); ИИЗ=3,3; входит в группу «здоровые с функциональными отклонениями, снижением сопротивляемости организма».
Фиг. 3 - пример расчета Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за пациентом G с хроническим заболеванием в стадии ремиссии (хронический гастрит); ИИЗ=4,8; входит в группу «здоровые в стадии компенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма сохранены».
Фиг. 4 - пример расчета Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за пациентом М с незначительным обострением хронического заболевания (ишемическая болезнь сердца); ИИЗ=5,3; входит в группу «больные в стадии субкомпенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма снижены».
Фиг. 5 - пример расчета Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за пациентом К с выраженным обострением хронического заболевания (язвенная болезнь луковицы 12 перстной кишки); ИИЗ=5,8; входит в группу «больные с обострением заболевания, функциональные возможности организма значительно снижены».
Фиг. 6 - пример расчета Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за пациентом R с онкологическим заболеванием (рак предстательной железы 4 стадии); ИИЗ=7,6; входит в группу «больные с риском развития онкологического заболевания».
Фиг. 7 - пример мониторинга Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за пациентом Z1 в процессе лечения (обострение очага воспаления в пилорическом отделе желудка); ИИЗ изменялся от 6 до 3 единиц (от обострения очага воспаления до нормального состояния пациента).
Фиг. 8 - пример мониторинга Индекса Индивидуального Здоровья при наблюдении за пациентом Z2 и выявления скоплений из высоких значений ИИЗ=7,8 ед., характерных для начальных стадий развития онкологической патологии - предракового состояния (молочная железа). Входит в группу «больные с риском развития онкологического заболевания».
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Измерение уровня здоровья организма человека должно перекрывать все возможные стадии развития патологического процесса - напряжение адаптационных механизмов, срыв адаптации и обострение хронических заболеваний, все стадии развития воспалительного процесса, восстановление функций или регенерация структур организма, наличие пролиферативных заболеваний и опухолей (в основном эпителиальные, нейроэндокринные, карциномы).
Спектральный анализ высокого разрешения биоэлектрической активности головного мозга с использованием регистрации электроэнцефалограммы или магнитоэнцефалограммы, большого времени интегрирования, позволил заложить основы и разработать методы диагностики функционального состояния различных групп соматических и вегетативных рецепторов, выделять очаги патологии, выявлять стадии развития воспалительного процесса, наличие доброкачественной или злокачественной опухоли.
В условиях практического применения в медицине заявленного изобретения имеют значение скорость и надежность регистрируемых данных. Были изучены механические микровибрации головного мозга, которые связаны с нейроваскулярным рефлексом, механическими проявлениями изменения тонуса разветвленного поля внутримозговых сосудов. Микровибрации головного мозга, хорошо коррелируют с электроэнцефалограммой, которые отражают рефлекторную деятельность мозга и во многих случаях могут с успехом быть использованы для различных условий эксплуатации.
Высокая помехозащищенность при регистрации микровибраций головного мозга и надежность получаемых результатов позволила снизить время регистрации с 5 кадров за 15 минут (как у прототипа) до одного информационного кадра с временем записи 160 сек. Способ реализован с помощью аппарата «Регистратор спектра акустоэнцефалограммы» «РС АЭГ-01».
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
Пациента усаживают в кресло. Для стерильности на голову одевают одноразовую шапочку - берет хирургический. Накладывают в область височно-теменных отведений два пьезоэлектрических датчика механических микровибраций на левое и правое полушарие. Голову укладывают на упор, во время записи человек сидит неподвижно. Запись одного кадра микровибраций головы проводят 160 сек в полосе частот от 0,13 до 27 Гц. Далее проводят обработку сигнала - спектральный анализ с выделением не менее 12600 частотных гармоник по каждому полушарию и временем интегрирования 160 сек. Выделяют из массива левого и правого полушария спектральные гармоники в полосе частот от 0,13 до 27 Гц, производят разделение спектра на (n=5) частотных участков (13,5-27 Гц; 6,9-13,5 Гц; 3,4-6,9 Гц; 1,7-3,4 Гц; 0,13-1,7 Гц), характеризующих функциональное состояние различных групп висцеральных рефлексов и вычисляют сумму (площадь) асимметрии амплитуд огибающих спектра правого и левого полушария для каждого спектрального участка с учетом их весового коэффициента Si (2, 5, 7, 6, 3), далее, производят поиск зон децентрализации, при этом производят подсчет количества спектральных гармоник (h) с минимальными значениями амплитуды спектра по обоим полушариям (≤m=0,05), умножают на весовой коэффициент So (0,35) и добавляют к сумме площадей асимметрии огибающей спектра, при этом диапазоны полученного индекса индивидуального здоровья подразделяют на следующие состояния:
1,2-3,0 ед. - здоровые с нормальным развитием и сбалансированными функциями;
3,1-3,9 ед. - здоровые с функциональными отклонениями, снижением сопротивляемости организма;
4,0-4,9 ед. - здоровые в стадии компенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма сохранены;
5,0-5,4 ед. - больные в стадии субкомпенсации хронических заболеваний, функциональные возможности организма снижены;
5,5-6,0 ед. - больные с обострением заболевания, функциональные возможности организма значительно снижены;
6,1-8,0 ед. - больные с риском развития онкологического заболевания.
При этом следует отметить, что признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признак «используют спектральный анализ ритмической активности механических микровибраций головного мозга» принципиально отличается от регистрации биоэлектрической активности головного мозга (электроэнцефалограмма, магнитоэнцефалограмма), что является новой и значительно более надежной методикой, обеспечивающей более качественное измерение спектра в диапазоне от 0,13 до 27 Гц, защищенной от помех и удобной в эксплуатации процедурой регистрации ритмической активности головного мозга.
Признак «производят подсчет количества спектральных гармоник с минимальными значениями амплитуды спектра по обоим полушариям (≤m), умножают на весовой коэффициент So и добавляют к сумме площадей асимметрии огибающей спектра» обеспечивает возможность по величине полученного критерия количественной оценки состояния индивидуального здоровья человека сделать более детальное, чем в прототипе, заключение о различных уровнях состояния пациента. В частности сделать индекс чувствительным к риску развития или наличия онкологического заболевания на различных стадиях.
Признак «регистрация и спектральный анализ механических микровибраций головного мозга велся по одному информационному кадру длительностью 160 секунд» в отличие от прототипа, где регистрация велась в течении 5 кадров, т.е. 13 минут, позволяет значительно расширить области применения заявленного способа в медицине, например проведение различных функциональных проб. Такое снижение времени регистрации стало возможным из-за высокой надежности регистрации механических микровибраций головного мозга, особенно в низкочастотной части спектра ниже одного герца.
Признак «при этом при спектральном анализе число спектральных гармоник в диапазоне частот от 0,13 до 27 Гц увеличено с 840 до 12600», значительно увеличил надежность работы подсчета количества спектральных гармоник с минимальными значениями амплитуды и сделалось возможным оценку зон децентрализации - важнейшего источника и признака онкологического заболевания.
Таким образом сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".
В уровне техники не выявлены признаки, относящиеся к аналогичному назначению и обеспечивающие заявленный технический результат. Таким образом заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Представленные ниже примеры реализации заявленного изобретения свидетельствуют о том, что заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».
ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Представленные примеры использования ИИЗ для оценки состояния организма человека показывают их корректность по отношению к альтернативным методам исследования, высокую информативность, простоту съема информации в условиях длительного мониторинга.
Кроме исследований индекса ИИЗ по группам состояния здоровья (Таблица 1), представлены данные по длительному мониторингу индекса ИДЦ у отдельных практически здоровых и больных людей, Фиг. 1 - Фиг. 6. При этом люди были расположены по состоянию здоровья от идеального здоровья до онкологического заболевания 4 стадии. Индекс ИИЗ изменялся от 3,0 до 7,8 единиц. На Фиг. 7 показан пациент в процессе мониторинга состояния здоровья при лечении острого воспаления в области пилорического отдела желудка, на Фиг. 8 показан пациент при мониторинге состояния здоровья и риске развития рака молочной железы - «предракового состояния».
Для верификации состояния здоровья обследуемого пациента были использованы выписки из карт профилактического осмотра, истории болезни, опроса пациента. Для практически здоровых людей использовался аппарат «Варикард» для спектрального анализа ритма сердца, оценки напряжения адаптационных механизмов, оценки уровня здоровья по показателям ПАРС (система Светофор).
Предложенный Способ измерения ИИЗ может быть использован для оценки состояния здоровья пациента в динамике при лечебно - диагностическом процессе, массовых профилактических осмотров населения, системах скрининга патологических состояний, системах наблюдения за оператором при выполнении работ, требующих высокой ответственности, отбора контингентов по уровню здоровья и т.п.