Способ донозологической диагностики состояния вегетативной нервной системы человека
METHOD FOR PRE-NOSOLOGY DIAGNOSIS OF THE STATE OF THE HUMAN AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM

Изобретение относится к области медицины, а именно к проблемам выявления факторов риска заболеваний при обследовании относительно здоровых людей. Технический результат изобретения - своевременная, информативная и корректная оценка степени напряжения механизмов адаптации организма в условиях обитания конкретного индивидуума.
Известен способ определения состояния здоровья человека и животных с определением поражения внутренних органов, 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. Способ осуществляется при помощи устройства, включающего в себя ЭВМ и измерительные электроды, последующей математической обработке результатов измерений с расчетом критерия, количественной оценки состояния организма (RU 2156108 А61В 5/05, 1997); дополнительно с расчетом вегетативного индекса (ВИ) как отношение симпатических и парасимпатических механизмов регуляции RU 2391046 С1 А61В 5/053, 21.10.2008).
У 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 А61В 17/00 (2006.01). Изобретение относится к медицине, а именно к профилактической медицине и донозологической диагностике и может быть использовано для оценки и прогнозирования вероятных в адаптационном процессе неблагоприятных предпатологических отклонений в состоянии условно здоровых людей. Способ реализован на основании исследований P.M. Баевского по вариабельности сердечного ритма. В основе способа лежит формула отношения эрготропных и трофотропных центральных влияний на симпатические и парасимпатические механизмы регуляции сердечного ритма, характеризует степень напряжения адаптационных механизмов. При этом стресс индекс SI рассчитывался по формуле: SI=AMo/(2Mo*MxDMn), где Амо - (амплитуда моды) - это число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды, в % к объему выборки; вариационный размах MxDMn отражает степень вариативности значений кардиоинтервалов в исследуемом динамическом ряду, вычисляется по разности максимального (Мх) и минимального (Mn) значений кардиоинтервалов, выражается в мс; Мо, мода - это наиболее часто встречающееся в данном динамическом ряде значение кардиоинтервала, выражается в мс.
К недостаткам способа можно отнести то, что индекс SI рассчитан по вариабельности сердечного ритма в основном для работы с практически здоровыми людьми, при патологии сердечно сосудистой системы появляются значительные погрешности в определении напряжения адаптационных механизмов.
Наиболее близким к заявляемому способу является работа, где опубликован способ расчета вегетативного индекса (ВИ) на основе спектрального анализа биоэлектрической активности головного мозга. Способ реализуется путем регистрации магнитоэнцефалограммы с помощью аппарата «МЭГИ-01» (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.). Аппарат магнитоэнцефалограф индукционный МЭГИ-01 заявлен как полезная модель (Патент на полезную модель №72395. Заявка №2007145888. Приоритет от 3 декабря 2007 г. Магнитоэнцефалографический спектральный анализатор сумматор биопотенциалов головного мозга человека. Авторы: Лебедев Ю.А., Шабанов Г.А., Рыбченко А.А., Максимов А.Л. ГУ РЧ МНИЦ «АРКТИКА» ДВО РАН, директор Максимов А.Л. Опубликовано: 20.04.2008 года Бюл. №11).
Для выявления координат очагов патологически усиленного возбуждения перед началом снятия первого кадра пациенту проводят фотостимуляцию через светодиодные очки на оба глаза, при этом подаются вспышки возрастающих частот от 6,95 до 13,5 Гц, всего 24 частоты. Магнитоэнцефалографические датчики аппарата МЭГИ-01 надеваются на голову обследуемого непосредственно перед снятием информации. Стандартная процедура обследования - 5 кадров информации по 160 сек каждый кадр. Каждый кадр снимается в положении сидя с закрытыми глазами в полном покое. Соответственно полученных данных вычисляют вегетативный индекс (ВИ), который характеризует баланс эрготропных и трофотропных центральных влияний, контролирующих преимущественно адренергические и холинергические связи. На сегментарной матрице базовые функции F1-F3, характеризуют тоническую активность рефлекторных звеньев с адренорецепторами гладкой мускулатуры органов, артерий, вен. Базовые функции F5-F7 - рефлекторные звенья преимущественно с М-холинорецепторами гладкой мускулатуры, эпителиев желез, выстилок внутренних органов. Значение ВИ представлено как соотношение параметров (F1+F2+F3)/(F5+F6+F7), при балансе этих влияний это отношение близко к 1. При симпатикотонии - индекс увеличивается до десятка единиц, при ваготонии падает меньше единицы.
К недостаткам способа можно отнести то, что необходимо снять 5 кадров информации по 160 сек и критерии значения ВИ представлены в небольшом субъективном диапазоне.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение выражается в обеспечении возможности количественной оценки соотношения активности симпато-адреналовой и парасимпатической системы организма человека и на этой основе повышении достоверности оценки состояния его здоровья.
Технический результат изобретения - повышение точности оценки состояния вегетативной нервной системы человека с целью определения напряжения адаптационных механизмов.
Для достижения поставленной цели способ оценки состояния организма человека, включающий регистрацию и спектральный анализ биоэлектрической активности головного мозга, отличается тем, что используют спектральный анализ ритмической активности механических микровибраций головного мозга по одному информационному кадру длительностью 163 секунды, при этом рассчитывается параметр суммарной активности амплитуд спектральных гармоник левого полушария в полосе частот от 2,0 до 16 Гц и ответственных за активацию эрготропных центральных влияний на симпатические центры вегетативной нервной системы и рассчитывается параметр суммарной активности амплитуд спектральных гармоник правого полушария в полосе частот от 0,17 до 1,54 Гц и ответственных за активацию трофотропных центральных влияний на парасимпатические центры вегетативной нервной системы, а величину их отношения используют как критерий количественной оценки состояния вегетативной нервной системы и здоровья человека, при этом, для лиц старше 17 лет, значения критерия 1,0-2,5 соответствуют нормотонии, сбалансированности адаптационных реакций и оптимальном состоянии здоровья, при этом, значения критерия 2,5-4,5 соответствуют незначительной симпатикотонии, напряженности адаптационных реакций и наличию угрозы здоровью, при этом, значения критерия более 4,5 соответствуют выраженной симпатикотонии, выраженному напряжению и/или срыву адаптационных реакций и наличию выраженной угрозы здоровью, при этом, значения критерия 0,9-0,5 соответствуют незначительной ваготонии, угнетенности адаптационных реакций и наличию угрозы здоровью, при этом, значения критерия менее 0,5 соответствуют выраженной ваготонии, астенизации организма, выраженному угнетении адаптационных реакций и наличию выраженной угрозы здоровью.
Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы изобретения:
Признак «рассчитывается параметр суммарной активности амплитуд спектральных гармоник левого полушария в полосе частот от 2,0 до 16 Гц и ответственных за активацию эрготропных центральных влияний на симпатические центры вегетативной нервной системы» и
признак «рассчитывается параметр суммарной активности амплитуд спектральных гармоник правого полушария в полосе частот от 0,17 до 1,54 Гц и ответственных за активацию трофотропных центральных влияний на парасимпатические центры вегетативной нервной системы»,
что уточняет диапазон характеристик частот спектрального анализа в отличие от прототипа, где математический анализ проводился без учета активности левого и правого полушария, проводящего спектральный анализ во всем диапазоне работы прибора от 27 до 0,13 Гц, что значительно повышает точность определения состояния организма человека.
Признак «регистрация и спектральный анализ механических микровибраций головного мозга велся по одному информационному кадру длительностью 163 секунд» в отличие от прототипа, где регистрация велась в течение 5 кадров, т.е. 15 минут, что 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.
Признак «для лиц старше 17 лет, значения критерия 1,0-2,5 соответствуют нормотонии, сбалансированности адаптационных реакций и оптимальном состоянии здоровья, при этом, значения критерия 2,5-4,5 соответствуют незначительной симпатикотонии, напряженности адаптационных реакций и наличию угрозы здоровью, при этом, значения критерия более 4,5 соответствуют выраженной симпатикотонии, выраженному напряжению и/или срыву адаптационных реакций и наличию выраженной угрозы здоровью, при этом, значения критерия 0,9-0,5 соответствуют незначительной ваготонии, угнетенности адаптационных реакций и наличию угрозы здоровью, при этом, значения критерия менее 0,5 соответствуют выраженной ваготонии, астенизации организма, выраженному угнетении адаптационных реакций и наличию выраженной угрозы здоровью».
Представленное решение дает возможность по количественной величине полученного критерия получить оценку о различных уровнях состояния вегетативной нервной системы и здоровья человека.
Заявленный способ осуществляется следующим образом. Пациента усаживают в кресло, на голову для стерильности одевают одноразовую шапочку. 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 163 сек в полосе частот от 0,13 до 27 Гц. Далее проводят математическую обработку сигнала - спектральный анализ с выделением не менее 4200 частотных гармоник по каждому полушарию. Выделяют из массива левого полушария спектральные гармоники в полосе частот от 2 до 16 Гц и суммируют и усредняют по амплитуде, выделяют из массива правого полушария спектральные гармоники в полосе частот от 0,17 до 1,54 Гц и суммируют по амплитуде. Для получения вегетативного индекса ВИ берут отношение первой части суммы гармоник с левого полушария ко второй части суммы гармоник с правого полушария. Эти два параметра соответствуют физиологической активности симпатического и блуждающего нервов и соответствующих центров нервной системы. Вегетативный индекс ВИ выводят на экран. Далее определяют состояние организма человека, при этом, если ВИ принимает значения от 1 до 2,5 ед., делают заключение о сбалансированности адаптационных реакций организма - нормотония, состояние оптимальное для здоровья; или принимает значения от 2,5 до 4,5 ед., делают заключение о незначительном напряжении симпатического тонуса - симпатикотония, напряжении механизмов адаптации, угроза здоровью; или принимает значения более 4,5 ед., делают заключение о выраженном напряжении симпатического тонуса - выраженная симпатикотония, срыв механизмов адаптации, выраженная угроза здоровью; или принимает значения от 0,9 до 0,7 ед., делают заключение о незначительной ваготонии, угнетении механизмов адаптации, угроза здоровью; или принимает значения менее 0,7 ед., делают заключение о выраженной ваготонии (астеническом состоянии), выраженном угнетении механизмов адаптации, выраженной угрозе здоровью.
Примеры выполнения:
Показатели практически здорового пациента - «А», 45 лет, представлены на фиг. 1. Наблюдение велось с 17.09.2020 по 28.09.2020 года. Всего 9 замеров. ВИ средний = 1,00. Это соответствует нормотонии - сбалансированности реакций симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, нормальным адаптационным реакциям, оптимальному состоянию для здоровья.
Верификация состояния проводилась с помощью метода кардиоинтервалографии по методике P.M. Баевского, анкетирования, измерения АД, частоты пульса. Показания ВИ полностью соотносится с состоянием организма, полученными альтернативными методами.
На фиг. 2 показана гистограмма наблюдения во времени ВИ человека «В» (37 лет) с неустойчивым артериальным давлением, склонному к эпизодическому повышению АД. Наблюдение велось с 06.02.2017 по 06.03.2020 года. Всего 27 замеров. ВИ средний = 3,2. Это соответствует симпатикотонии - незначительному напряжению симпатического тонуса нервной системы, незначительному напряжению адаптационных реакций, вероятна угроза здоровью.
Верификация состояния проводилась с помощью метода кардиоинтервалографии по методике Р.М. Баевского, анкетирования, измерения АД и частоты пульса. Показания ВИ полностью соотносится с сотоянием организма, полученным альтернативными методами.
На фиг. 3 показана гистограмма наблюдения во времени ВИ человека «С» (53 года) со стойким повышением, неустойчивостью артериального давления, приступами тахикардии. Пациент ежедневно принимает фармакологический препарат ЭНАП, при приступах тахикардии - АНАПРИЛИН. Наблюдение велось с 03.05.2018 по 01.06.2018 года. Всего 33 замера. ВИ средний = 5,1. Это соответствует выраженной симпатикотонии - напряжению симпатического тонуса нервной системы, напряжению адаптационных реакций, состоянию с выраженной угрозой здоровью.
Верификация состояния проводилась с помощью метода кардиоинтервалографии по методике Р.М. Баевского, анкетирования, измерения АД и частоты пульса. Показания ВИ полностью соотносится с сотоянием организма, полученным альтернативными методами.
На фиг. 4 показана гистограмма наблюдения во времени ВИ человека «G» с вегетососудистой дистонией, астеническими проявлениями (47 лет). Наблюдение велось 5.06.2007 года. Всего 5 замеров. ВИ средний равен 0,55. Это соответствует незначительной ваготонии - преобладании парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, снижении адаптационных реакций, состоянию с угрозой здоровью.
После стрессирующего фактора 31.01.2005 г, когда ВИ повышался до 4,5 единиц - напряжение механизмов адаптации, наблюдался срыв механизмов регуляции со снижением ВИ до значений 1,0-1,5 ед. Состояние выраженной ваготонии, срыва механизмов адаптации наблюдалось стойко до 25.10.2006 г., объективно сопровождалось низкими цифрами АД. Это состояние с выраженной угрозой здоровью.
Верификация состояния проводилась с помощью метода кардиоинтервалографии по методике Р.М. Баевского, анкетирования, измерения АД, частоты пульса. Показания ВИ полностью соотносится с сотоянием организма, полученным альтернативными методами.
На фиг. 5 показана гистограмма наблюдения во времени ВИ человека «Y» с вегетососудистой дистонией, астеническими прявлениями (45 лет). Наблюдение велось 9.06.2020 по 14.10.2020 года. Всего 29 замеров. ВИ средний равен 0,45. Это соответствует выраженной ваготонии - преобладании парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, снижении адаптационных реакций, астенизацией организма, состоянию с угрозой здоровью.
Верификация состояния проводилась с помощью метода кардиоинтервалографии по методике Р.М. Баевского, анкетирования, измерения АД, частоты пульса. Показания ВИ полностью соотносится с сотоянием организма, полученным альтернативными методами.
На фиг. 6 показано исследование динамики ВИ у практически здорового человека с нормальными физиологическими реакциями вегетативной нервной системы, после воздействия стрессирующего фактора - физиологической нагрузки (20 приседаний). Возраст 39 лет. На графике видно, что до воздействия стресса (1-3 кадр) ВИ составлял 3,0 ед. - нормотония. После воздействия стресса (4-6 кадры) наблюдалось повышение ВИ до значений 5,5 ед - симпатикотония, напряжение механизмов адаптации. Далее симпатическая реакция сменяется успокоением (7-9 кадры). ВИ доходит до значений 2,7 ед. После успокоения вегетативных реакций ВИ выходит на новый уровень вегетативной регуляции - ВИ = 2,8 ед. и ниже. График ВИ адекватно отражает классическую картину известной двухфазной реакции систем вегетативной регуляции на физиологическую нагрузку.
Представленные примеры использования ВИ для оценки состояния механизмов вегетативной регуляции организма показывают их корректность по отношению к альтернативным методам исследования, высокую информативность, простоту съема информации в условиях длительного мониторинга. Способ измерения ВИ удобен для оценки напряжения механизмов адаптации организма человека и может быть испльзован в системах оценки состояния здоровья, массовых скрининговых системах, системах наблюдения за оператором при выполнении работ, требующих высокой ответственности, изучения тренированности спортсменов.