СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
METHOD OF ESTIMATING FUNCTIONAL RESERVES OF HUMAN ORGANISM

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано в поликлиниках, центрах профилактической медицины, санаториях, а также в кабинетах восстановительной медицины в виде компьютерной программы для диагностики.
Одной из важнейших задач в сфере охраны здоровья человека является разработка технологий оценки функциональных резервов организма человека и алгоритмов выявления лиц групп риска развития распространенных заболеваний. Действительно, очевидна огромная социальная роль оценки резервов (ресурса) здоровья и его мониторинга, осуществляемого с целью раннего выявления дисфункций, связанных с социальной и производственной деятельностью человека и предупреждения развития патологического процесса. Общие требования к мониторингу состояния здоровья населения вытекают из того, что он должен охватывать различные профессиональные и возрастные группы населения, быть нацеленным, прежде всего, на поддержание оптимального функционального состояния человека и обеспечить активную профилактику и восстановительную коррекцию обнаруженных дисфункций (Разумов А.Н., Бобровницкий И.П., 2010 г.).
Известен способ оценки психофизиологического состояния «Здоровье-Экспресс», предназначенный для оценки уровня психофизиологического и соматического здоровья, резервов организма, параметров физического развития и выдачи индивидуальных рекомендаций по коррекции состояния и выбору образа жизни на основе измерения параметров физического развития, измерений скорости зрительно-моторной реакции, а также анализа вариабельности сердечного ритма.
Принцип действия: аппаратно-программный комплекс «Здоровье-Экспресс» состоит из системы контроля уровня стресса, компьютерной программы оценки уровня здоровья «Ритм - экспресс» путем анализа вариабельности сердечного ритма и математической модели процессов развития организма, комплекта приборов для измерения физиологических параметров. Программное обеспечение включает программные средства для формирования и ведения базы данных, для интерпретации и вывода результатов обследования, с последующим их отображением и печатью (Орлова Н.В., Чукаева И.И. Организация и функционирование центров здоровья. Учебное пособие - М.: ГОУ ВПО РГМУ, 2010, с.11-12).
Известен способ комплексной оценки функционального состояния «Эффект». Система предназначена для решения задач диагностики нарушений функционального состояния человека-оператора (с помощью адаптированных для этой цели автоматизированных тестов), построения сводных численных оценок функционального состояния по совокупности разнородных сведений, ведения электронной медицинской книжки, выбора восстановительных мероприятий по выявленным у индивида показаниям.
Автоматизированная экспертно-консультативная система "Эффект" включает в себя следующие функциональные подсистемы: система управления базой данных; система экспертных оценок эффективности восстановительных мероприятий по основным группам заболеваний. База знаний предлагаемой системы использует экспертный подход к оценке эффективности курортного лечения, который основан на объективной оценке динамики состояния пациента и выражается в баллах. Показатели, характеризующие норму, а также отсутствие патологических сдвигов оцениваются в 1 балл. Степень изменений, оцениваемая в 20 баллов, отмечается при состояниях, не показанных для лечения в санатории, но может иметь место при обострениях заболеваний. Максимальное число баллов соответствует наибольшему изменению показателей, минимальное - наименьшему или отсутствию изменений. На каждого больного заполняется карта учета эффективности лечения, в которой отмечаются наличие (если имеются в виду клинические и рентгенологические данные) или величина (в отношении лабораторных и функциональных данных) показателей и учитывается их выраженность в баллах. Подчитывается сумма баллов, при этом число учтенных показателей должно быть неизменным и заносится в специальные графы. То же самое производится после окончания лечения. Коэффициент эффективности определяется путем деления суммы баллов после лечения на сумму баллов до лечения. Эффективность лечения оценивается по величине коэффициента: 1,2 и более - улучшение, 1,0-1,19 баллов - без перемен, менее 1,0 - ухудшение. Такой подход повышает объективность оценки результатов лечения и позволяет анализировать изменения различных групп показателей и влияние этих изменений на общий результат. В работе предложено использовать четыре критерия оценки восстановительного эффекта.
Основной блок обследования включает: психологические тесты (опросник САН, тест Люшера, тест Спилбергера-Ханина, шкала депрессии, тест Равенна); психомоторные тесты (черно-красная таблица, сложная сенсомоторная реакция); антропометрические показатели; функциональные пробы; оценка биологического возраста; вариабельность сердечного ритма. К данному АПК предусмотрено подключение прибора анализа вариабельности сердечного ритма через порт USB (Шакула А.В., Таджибаев A.M., Яменсков А.В. Использование автоматизированной системы «Эффект» для комплексной оценки эффективности оздоровления и восстановительного лечения в условиях поликлиники, материалы II международного конгресса «Восстановительная медицина и реабилитация». - М., 2005 г., с.45-47).
Недостатки этих способов в том, что они не предусматривают количественную оценку уровня функциональных резервов организма; не предусмотрена выдача адресных оздоровительных программ по итогам обследования.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ оценки функционального состояния организма человека методом, реализованным в программно-аппаратном комплексе «Интегральный показатель здоровья». Он включает изучение адаптационных и резервных возможностей организма, состояния сердечно-сосудистой, дыхательной, центральной нервной систем, вегетативного гомеостаза, психоэмоционального статуса.
Для оценки условий и образа жизни в программе используются следующие показатели: адекватность питания; режим труда и отдыха; двигательная активность; стрессовое окружение, включая самоощущение в социуме; вредные привычки.
Программа «Интегральный показатель здоровья» (далее: Программа) предназначена для количественного определения резервов здоровья человека, исходя из объективных результатов исследования. В Программе реализован принцип единства висцеральной и психоэмоциональной сфер организма, комплексный подход к оценке здоровья. Предусмотренные Программой возможности представления и сохранения результатов исследований позволяют проводить динамический контроль состояния здоровья с анализом влияния на него факторов окружающей среды, образа жизни человека.
Диагностика резервов индивидуального здоровья с помощью программно-аппаратного комплекса «Интегральный показатель здоровья» основана на проведении комплекса исследований: 1. оценки состояния неспецифических адаптационных резервов организма методом вариационной кардиоинтервалометрии с математическим анализом ритма сердца (по методике P.M.Баевского с соавт.), 2. экспресс-оценки уровня физического состояния (по методике Г.Л.Апанасенко), 3. оценки функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) по параметрам зрительно-моторной реакции (по методике Т.Д.Лоскутовой); 4. определения психоэмоционального состояния с помощью цветометрического теста Люшера, 5. теста самооценки психофизического состояния САН (самочувствие-активность-настроение).
Выполнение данного стандартного комплекса тестов является достаточным для корректного определения интегрального показателя здоровья и его составляющих. Первые три теста составляют блок оценки соматического здоровья, а два последних относятся к психологической сфере.
Программа позволяет также дополнить обследование оценкой физической работоспособности (гарвардский степ-тест, тест PWC-170) при отсутствии противопоказаний к субмаксимальным нагрузочным тестам.
В результате математической обработки данных, полученных при выполнении отдельных тестов. Программа вычисляет следующие основные показатели:
- Показатель активности регуляторных систем (ПАРС), измеряемый в баллах, характеризующий адаптационную способность сердечно-сосудистой системы;
- Индекс напряжения (в условных единицах), являющийся одним из важных параметров оценки вегетативного тонуса и использующийся при вычислении ПАРС;
- Уровень физических возможностей (в баллах);
- Функциональные резервы ЦНС (%);
- Уровни тревожности, эмоциональной стабильности и способности к преодолению стресса;
- Показатели самочувствия, активности, настроения и общей самооценки (%).
Эти данные в свою очередь подвергаются математической обработке Программой, в результате чего рассчитываются (в %):
- Интегральный показатель (общие резервы) здоровья;
- Соматический компонент здоровья;
- Психологический компонент здоровья.
Перечисленные показатели отображаются не только в числовом выражении, но и в графической форме (в виде курсора на оценочной семафорной шкале, положение которого соответствует числовому значению показателя и указывает его уровень).
Вся эта информация может быть распечатана на принтере и сохраняется в памяти компьютера (Соколов А.В. Методические рекомендации «Интегральная оценка резервов индивидуального здоровья». - М.: 2003 г., с.12-14).
Однако этот способ имеет недостаток, так как в нем не представлены алгоритмы расчета рисков развития соматических заболеваний и количественная их оценка; многие показатели напрямую или косвенно связаны с величиной массы тела, что говорит о зависимости полученных результатов от веса. Не производится формирование адресных оздоровительных программ и схем углубленного обследования.
Техническим результатом предлагаемого способа является получение количественной интегральной оценки функциональных резервов организма человека по основным функциональным системам, унификация оценки уровня функциональных резервов организма, расчет рисков развития распространенных соматических заболеваний, формирование развернутого заключения с рекомендациями по оздоровлению лиц групп риска, профилактике соответствующих заболеваний или углубленному обследованию.
Указанный технический результат достигается путем применения алгоритмов обработки данных обследования, включающего последовательное проведение следующих методик: анкетирование по жалобам и условиям жизни путем сенсорного нажатия на ответы, проведение психологического и психофизиологического исследований, антропометрические измерения, оценка уровня глюкозы и холестерина, исследование вариабельности ритма сердца, измерение артериального давления и частоты сердечных сокращений в покое и при проведении нагрузочных проб и затем полученные результаты приводят в единую десятибалльную четырехуровневую шкалу, при этом пересчет в интегральные показатели проводят по формуле:
Oc=V-(((z-N)*2.5)/R),
где Ос - величина, рассчитанная с помощью формулы. Рассчитанный показатель принадлежит уже десятибалльной шкале. V - верхняя граница интервала, принадлежащего десятибалльной шкале. Z - измеренный показатель во время обследования. N - нижняя граница интервала, в котором находится измеренный показатель. R - разность между верхней и нижней границами интервала, в котором находится измеренный показатель,
затем рассчитывают общие интегральные показатели, по которым строят схемы углубленного обследования и количественно оценивают риски развития соматических заболеваний, также путем анализа полученных данных формируют адресные оздоровительные программы.
Способ осуществляют следующим образом.
Обследование начинают с анкетирования по выраженности жалоб и условиям жизни. Анкетирование проводится непосредственно пациентом на компьютере путем сенсорного нажатия на ответы. Анкета выраженности жалоб состоит из 28 вопросов (см. рис.1), которые отражают функциональное состояние организма и позволяют сформировать некоторые схемы углубленного обследования. Опрос по условиям жизни включает сведения о характере работы, образе жизни, физической активности, вредных привычках, имеющихся заболеваниях. После инструктажа и предварительного тренинга проводят следующие тесты, в качестве пульта ответов используют компьютерную мышь. Психологическое исследование включает в себя: тест дифференциальной самооценки функционального состояния (самочувствие, активность, настроение) (см. рис.2а), тест реактивной тревожности Спилбергера-Ханина (см. рис.2б), цветовой тест Люшера(см. рис.2в). Психофизиологическое исследование включает: простую сенсомоторную реакцию и реакцию на движущийся объект. Затем измеряют и заносят в компьютерную программу вес, рост, размеры окружности талии и бедер, данные динамометрии кистей рук и гибкости позвоночника, артериальное давление и частоту сердечных сокращений в покое, величину жизненной емкости легких.
Далее проводят исследование вариабельности сердечного ритма, с расчетом показателя активности регуляторных систем по P.M.Баевскому. Исследуемый должен принять удобную позу в кресле, максимально расслабиться, не двигаться и не разговаривать во время регистрации ритма сердца. Накладывают электроды на запястья: желтый - на левую руку, красный и черный - на правую руку. Диагностический модуль проводит анализ следующих данных вариабельности: индекс напряжения регуляторных систем (ИН), показатель активности парасимпатического звена вегетативной регуляции (RMSSD), среднее квадратичное отклонение, а также комплексный показатель вариабельности сердечного ритма.
В конце обследования проводится нагрузочная проба Мартине (с приседаниями). В положении стоя отдохнуть 1 минуту, а затем определить частоту сердечных сокращений за 1 минуту. Сделать 20 приседаний (руки вперед) за 30 секунд. Сразу после приседаний определить частоту сердечных сокращений за 1 минуту. В конце первой минуты отдыха измеряется пульс и продолжается его измерение каждые последующие 40 секунд до полного восстановления исходного значения. Запоминается время, за которое пульс восстановился.
Перед прохождением основной части методики, натощак выполняется экспресс-анализ уровня глюкозы и холестерина с использованием индикаторных тест-полосок методом фотометрии.
Затраченное время: 35-40 минут.
Результаты проведенных тестов приводят к единой четырехуровневой интегральной десятибалльной шкале, которая позволяет наглядно интерпретировать количественную оценку функциональных резервов.
Измеряются показатели в диапазоне до 10 баллов, и приводятся к 4 уровням оценки:
- неудовлетворительное состояние - менее 2,5 баллов;
- удовлетворительное состояние - от 2,5 до 4,99 баллов;
- хорошее состояние - от 5,0 до 7,49 баллов;
- отличное состояние - от 7,5 до 10 баллов.
Шкалирование производят с учетом диапазона нормы и наличия отклонений от нее. При этом величина медианы соответствует 10 баллам, а крайние значения интервала нормы соответствуют 2,5 баллам. Отклонение от медианы 16,66% соответствует 7,5 баллам, а 5 баллам соответствует 33,3% отклонения от медианы.
Формула пересчета от величин измеренных величин к десятибалльной шкале интегральной оценки функциональных резервов организма выглядит следующим образом:
Oc=V-(((z-N)*2.5)/R)
где Ос - величина, рассчитанная с помощью формулы. Рассчитанный параметр принадлежит уже десятибалльной шкале. V - верхняя граница интервала, в котором находится измеренный параметр, принадлежащий десятибалльной шкале. Z - измеренный параметр во время обследования. N - нижняя граница интервала, в котором находится измеренный параметр. R - разность между верхней и нижней границами интервала, в котором находится измеренный параметр.
Рассмотрим принцип шкалирования на примере расчета артериального давления. Рассмотрим пример применения алгоритма на расчете уровня артериального давления. Границы нормы значения систолического артериального давления находятся в диапазоне от 114 мм рт.ст. до 130 мм рт.ст. Рассчитываем медиану, которая и будет соответствовать 10 баллам: Median=(114+130)/2=122, соответственно, 122 мм рт.ст.=10 баллам в интегральной шкале. От медианы откладываем по 16,66%, и получаем границы 119 мм рт.ст. и 125 мм рт.ст., соответствующие 7,5 баллам, и интервал высокого уровня выглядит следующим образом: (119 - 122 - 125) - в измеренных показателях, (7,5 - 10 - 7,5) - в десятибалльной шкале. Далее от медианы откладываем 33,3%, получаем границы 117 мм рт.ст. и 127 мм рт.ст., соответствующие 5 баллам. Отклонение от медианы в 49,89% равна границам нормы и соответствует 2,5 баллам. Показатели, не попавшие в вышеуказанные интервалы, соответствуют интервалу от 0 до 2,49 баллов.
Благодаря унификации результатов исследований в единой интегральной шкале можно рассчитать общие интегральные показатели для разного количества величин.
Для двух величин:
где А и В - интегрируемые показатели
а и в - весовые коэффициенты, обратно пропорциональные показателям,
т.е.
а/в=В/А
Следовательно, а=В*в/А
Подставляем данный коэффициент (а) в формулу:
I=(А*(В*в/А)+в*В)/(В*в/А+в)=>(ИП)=(2*В*в/(В*в+А*в))=>
1=2*А*В/(А+В)
1=(3*А*В*С)/(С*В+С*А+А*В)
Для четырех величин формула выглядит следующим образом:
I=4*A*B*C*D/(C*B*D+C*A*D+A*B*D+C*A*B)
Для пяти величин формула выглядит следующим образом:
I=5*A*B*C*D*E/(A*B*C*D+A*C*D*E+A*D*B*E+A*E*B*C+B*C*D*E)
Полученные формулы позволяют нам рассчитать общие интегральные показатель уровня функциональных резервов. В результате были получены следующие общие интегральные показатели: интегральный показатель самооценки здоровья, показатель функционального состояния сердечно-сосудистой системы, показатель физического состояния, биохимический статус и показатель психологического состояния.
Интегральный показатель самооценки здоровья (ИПСЗ)=2*ПСЗ (показатель самооценки здоровья по результатам ответов на вопросы анкеты выраженности жалоб)* Самочувствие (показатель самочувствия тест САН)/(ПСЗ+Самочувствие).
Интегральный показатель функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ИПСС)=3*ЧСС*АДсист»*Ддиаст/(АДсист*АДдиаст+ЧСС*АДсист»+ЧСС*АДциаст).
Интегральный показатель физического состояния (ИПФС)=2*Д (Динамометрия кистей рук) * ГП (Гибкость позвоночника)/(Д+ГП).
Интегральный показатель биохимического статуса (ИПБС)=2*Г(уровень глюкозы)*X(уровень холестерина)/(Г+Х).
Интегральный показатель психологического состояния (ИППС)=2*Н (показатель настроения тест САН)*РТ(показатель реактивной тревожности тест Спилбергера - Ханина)/(Н+РТ).
Благодаря рассчитанным общим интегральным показателям, возможно произвести дифференцированную оценку функционального состояния организма и выдать схемы углубленного обследования.
Пациент Р. 1985 года рождения поступил в «РНЦ ВМ и К» с жалобами на неприятные ощущения в области желудка, боли. В анамнезе: язва двенадцатиперстной кишки.
Самостоятельно обследуемый заполняет регистрационные данные на компьютере. Далее обследуемый проходит анкетирование по выраженности жалоб, условиям жизни, а также психологическое и психофизиологическое исследование. Проводится исследование вариабельности сердечного ритма и другие методики.
Далее медсестра заносит следующие данные проведенных исследований в систему: вес, рост, размеры окружности талии и бедер, данные динамометрии кистей рук и гибкости позвоночника, АД, ЧСС, жизненная емкость легких (ЖЕЛ).
В результате обследования были получены следующие результаты (см. табл.1). В таблице представлены величины, полученные в результате обследования, и их пересчет в десятибалльную шкалу.
Результаты обследования.
№
Параметр, полученный в результате исследования
Значения показателей
Значения показателей в 10 балльной шкале
1
Параметр самооценки здоровья
4 усл. ед.
5
2
Оценка частоты сердечных сокращений (ЧСС)
66 уд./мин
9,573
3
Параметр активности парасимпатического звена вегетативной регуляции (RMSSD)
45 мс
8,922
4
Индекс напряжения регуляторных систем (ИН)
105 уел. ед.
9,285
5
Среднеквадратичное отклонение (SDNN)
44 мс.
6
6
Уровень глюкозы
4,7 ммоль/л
9,375
7
Уровень холестерина
5,7 ммоль/л
8,639
8
Оценка артериального давления
8.1.
АД систолическое
123 мм рт.ст.
9,16
8.2.
АД диастолическое
83 мм рт.ст.
3,75
9
Индекс массы тела (индекс Кетле)
25,03 усл. ед.
6,475
10
Результат теста на гибкость позвоночника
4 мм
9
11
Данные динамометрии
56 дин
10
12 Психологическое исследование
12.1.Тест дифференциальной самооценки функционального состояния (САН)
12.1.1.
Самочувствие
6,8
9,375
12.1.2.
Активность
5,5
6,136
12.1.3.
Настроение
6,3
7,85
12.2.
Шкала реактивной и личностной тревожности Спилбергера-Ханина. Уровень реактивной тревожности.
29
8,5
13 Психофизиологическое исследование
13.1.
Показатели теста «Простой сенсомоторной реакции»
214
10
13.2.
Показатели теста «Реакции на движущийся объект»
90
9,107
Рассмотрим на примере представление результатов в десятибалльной шкале.
В результате проведенного исследования получили величину артериального давления систолического, равную 123 мм рт.ст., данная величина лежит в пределе от 122 мм рт.ст. до 125 мм рт.ст. Используя формулу пересчета, получаем величину в десятибалльной шкале:
Ос=7,5+((123-125)*2,5/(-3))=9,16
где 9,16 - рассчитанный параметр, принадлежавший десятибалльной шкале. 7,5 -нижняя граница интервала в десятибалльной шкале. 123 - полученный параметр во время обследования. 125 - нижняя граница интервала в шкале измеренного параметра. (-3) - разность между верхней и нижней границами интервала, в котором находится измеренный параметр, то есть R=122-125=-3.
Полученный интегральный показатель принадлежит десятибалльной шкале. Таким образом, формула пересчета позволяет преобразовать любую количественную характеристику в единую интегральную четырехуровневую десятибалльную шкалу.
Аналогично рассчитаем параметр диастолического артериального давления и частоту сердечных сокращений. Величина артериального давления диастолического равна 83 мм рт.ст., данная величина лежит в пределе от 82 мм рт.ст. до 84 мм рт.ст. Используя формулу пересчета, получаем величину в десятибалльной шкале:
Ос=2,5+((83-84)*2,5/(-2))=3,75
где 3,75 - рассчитанный параметр, принадлежавший десятибалльной шкале. 2,5 - нижняя граница интервала в десятибалльной шкале. 83 -полученный параметр во время обследования. 84 - нижняя граница интервала в шкале измеренных показателей. (-2) - разность между верхней и нижней границами интервала, в котором находится измеренный параметр, то есть R=82-84=-2. Полученный показатель принадлежит десятибалльной шкале.
Показатель частоты сердечных сокращений равен 66 уд. мин, данная величина лежит в пределе от 61,4 уд. мин до 72,6 уд. мин. Используя формулу пересчета, получаем величину в десятибалльной шкале:
Ос=7,5+((66-72,6)*2,5/(-11,2))=8,97
где 8,97 - рассчитанный показатель, принадлежавший десятибалльной шкале. 7,5 -нижняя граница интервала в десятибалльной шкале. 66 -полученный показатель во время обследования. 72,6 - нижняя граница интервала в шкале измеренных показателей. (-11,2) - разность между верхней и нижней границами интервала, в котором находится измеренный показатель, то есть R=61,4-72,6=-11,2. Полученный интегральный показатель принадлежит десятибалльной шкале.
Полученные интегральные показатели далее используют в расчете общего интегрального показателя функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ИПСС).
ИПСС=3*ЧСС*АДсист*Ддиаст/(АДсист*АДциаст+ЧСС*АДсист+ЧСС*АДдиаст)=3*8,97*9,16*3,75/(9,16*3,75+8,97*9,16+3,75*8,97)=6,16.
Полученный показатель лежит в пределах от 5 до 7,5, что свидетельствует о «хорошем» функциональном состоянии. Аналогично рассчитываются остальные общие интегральные показатели.
Интегральный показатель самооценки здоровья (ИПСЗ)=2*ПСЗ*Самочувствие/(ПСЗ+Самочувствие)=2*5*9,375/(5+9,375)=6,52.
Интегральный показатель физического состояния (ИПФС)=2*Д*ГП/(Д+ГП)=2*10*9/(10+9)=9,47.
Интегральный показатель биохимического статуса (ИПБС)=2*Г*Х/(Г+Х)=2*9,375*8,639/(9,375+8,639)=8,99.
Интегральный показатель психологического состояния (ИППС)=2*Н*РТ/(Н+РТ)=2*7,85*8,5/(8,5+7,85)=8,16
Полученные интегральные показатели позволяют оценить уровень функциональных резервов пациента. Как видно, результаты находятся в пределах уровня «выше среднего», что свидетельствует о «хорошем» уровне здоровья.
Предлагаемый способ оценки функционального состояния организма человека был применен на 180 пациентах с различными нозологическими формами, а также здоровых лицах в размере 110 человек. Возрастной диапазон от 15 до 75 лет. Исследования проводились на базе ФГУ «РНЦ ВМ и К МЗ РФ», поликлиники ФГОУ ВПО «РГМУ» и фитнес - центре «Energy-fit».
Анализ результатов проведенных исследований позволяет дать количественную оценку функциональных резервов в единой интегральной четырехуровневой шкале, выдать схемы углубленного обследования. Полученные общие интегральные показатели позволяют получить интегральную и дифференциальную количественную оценку уровня функциональных резервов. Интегрально представленные данные позволяют в дальнейшем оценить динамику состояния пациента.