RU2007109C1

RU2007109C1 - Method of enhancing human body stability to influences of gravitational forces of "head-legs"-type on operator body

Info

Publication number: RU2007109C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Матвеев
Original assignee: Владимир Иванович Матвеев
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: aerospace medicine. SUBSTANCE: method comprises steps of determining critical factors of heart beating frequency and a value of falling of the operator head bloodstream; performing dynamic control of these factors upon flying period; taking into account lowered interval between the above mentioned factors stressing the muscles or changing a mode of flying. EFFECT: the method allows to prevent faint conditions, distortion of the heart rhythm and lowering of muscle effort upon action of "head-legs"-type gravitational force on the body of the operator. 1 cl

Description

Изобретение относится к медицине, преимущественно авиационной, и может быть использовано у пилотов и космонавтов как при реальных полетных перегрузках "голова-ноги", так и при подготовке к ним или иным воздействиям на центрифуге. The invention relates to medicine, mainly aviation, and can be used by pilots and astronauts both in real flight head-to-foot overloads, and in preparation for them or other effects in a centrifuge.

Известен способ повышения устойчивости человека к влиянию гравитационного ускорения "голова-ноги" на организм оператора, например пилота, путем фиксирования его в определенном положении в кабине, например летательного аппарата. Однако он неэффективен при возрастании этих перегрузок из-за оттока крови в нижнюю часть тела, обескровливая тем самым головной мозг. There is a method of increasing the stability of a person to the influence of gravitational acceleration "head-legs" on the body of an operator, such as a pilot, by fixing it in a certain position in the cockpit, for example, an aircraft. However, it is ineffective with an increase in these overloads due to the outflow of blood to the lower part of the body, thereby bleeding the brain.

Наиболее близким техническим решением является аналогичный способ, по которому оператор перед указанным усреднением напрягает мышцы туловища и ног. The closest technical solution is a similar way in which the operator before the specified averaging strains the muscles of the trunk and legs.

К недостаткам предлагаемого способа следует отнести угрозу обморока вследствие недостаточного или избыточного напряжения мышц, либо из-за неприемлемого для пилота режима полета, а также угрозу нарушений сердечного ритма и излишних энергозатрат при излишнем напряжении мышц, не соответствующим выраженности реакции организма на перегрузку. The disadvantages of the proposed method include the threat of fainting due to insufficient or excessive muscle tension, or due to an unacceptable flight mode for the pilot, as well as the threat of heart rhythm disturbances and excessive energy consumption with excessive muscle tension that does not correspond to the severity of the body's response to overload.

Цель предлагаемого способа - предотвращение обморока, нарушений сердечного ритма и снижения мышечных энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что до полета определяют критические для организма оператора показатели частоты сердечных сокращений и величину снижения кровенаполнения головы, осуществляют динамический контроль за указанными показателями во время полета и с учетом интервала между критическими и текущими показателями с определенным усилием напрягают мышцы туловища и ног, в том числе способствующие задержке дыхания и при недостаточной эффективности этого изменяют режим полета для уменьшения величины перегрузки. The purpose of the proposed method is the prevention of syncope, cardiac arrhythmias and reduce muscle energy consumption. This goal is achieved by the fact that before the flight they determine critical for the operator’s body heart rate indicators and the amount of decrease in blood supply to the head, dynamically monitor these indicators during the flight and, taking into account the interval between critical and current indicators, strain the muscles of the trunk and legs with a certain effort, including those contributing to breath holding and, if this is insufficient, they change the flight mode to reduce the amount of overload.

Способ осуществляют следующим образом. При снаряжении оператора, например, к полету, на мягкие ткани головы симметрично слева и справа помещают датчики для регистрации реограммы и пульсограммы. Это могут быть как датчики ушной пульсограммы, так и датчики фронто-мастоидального отведения реограммы головного мозга. По усредненным данным нескольких сердечных циклов определяют частоту сердечных сокращений и реографические индексы слева и справа. На пульте оператора выставляют две светящиеся полосы. The method is as follows. When the operator is equipped, for example, to fly, sensors are placed symmetrically on the soft tissues of the head on the left and right for recording rheograms and pulsograms. These can be both ear pulsogram sensors and front-mastoidal lead rheogram sensors of the brain. The averaged data of several heart cycles determine the heart rate and rheographic indices on the left and right. Two luminous stripes are set on the operator's console.

Одна характеризует безопасный диапазон частоты сердечных сокращений. Ее правый край (или левый) - неподвижный обозначает выставленную предельно безопасную частоту сердечных сокращений, полученную по той или иной методике, например расчетным путем, вычитая из числа 200 возраст в годах. Другой край этой полосы - подвижный автоматически отражает частоту сердечных сокращений оператора на данный момент. При ее замедлении полоса удлинится, при повышении частоты сердечных сокращений она начнет укорачиваться так, что при достижении предельно безопасной частоты сердечных сокращений полоса превратится в точки и одновременно раздастся частый прерывистый звук - дублирование сигнала о достижении критической частоты сердечных сокращений. One characterizes a safe range of heart rate. Its right edge (or left) - motionless denotes the set extremely safe heart rate, obtained by one method or another, for example, by calculation, subtracting from the number 200 age in years. The other edge of this band - movable automatically reflects the operator’s heart rate at the moment. When it slows down, the band lengthens, with an increase in the heart rate, it starts to shorten so that when the extremely safe heart rate is reached, the band will turn into points and at the same time a frequent intermittent sound will be heard - duplication of the signal about reaching the critical heart rate.

Другая полоса характеризует безопасный диапазон величины реографического индекса. На подвижном крае этой полосы фигурирует величина реографического индекса (меньшего из двух - левой и правой половины головы), на неподвижном находится значение, меньшее величины указанного индекса в 1,3 - 1,5 раза. Таким образом, если реографический индекс первоначально выбранного полушария растет, то полоса удлиняется, если снижается - укорачивается, превращаясь в точку при снижении до критической величины с одновременным подстраховывающим редким прерывистым звуком. Для большей надежности предусмотрена третья полоса - для второй половины головы - ее реографического индекса с теми же правилами функционирования. Звук при этом раздается при исчезновении одной из этих двух полос. The other band characterizes the safe range of the rheographic index. The value of the rheographic index (the smaller of the two — the left and right half of the head) appears on the moving edge of this strip; the fixed value is 1.3–1.5 times smaller than the value of the specified index. Thus, if the rheographic index of the initially selected hemisphere grows, then the band lengthens, if it decreases, it shortens, turning into a point when it decreases to a critical value with a simultaneous hedging rare intermittent sound. For greater reliability, a third band is provided - for the second half of the head - its rheographic index with the same rules of operation. Sound is heard when one of these two bands disappears.

Если одновременно включены частый и редкий прерывистые звуки, то они сливаются в непрерывный, говорящий о достижении предельных критических значений как частоты сердечных сокращений, так и реографического индекса. If frequent and rare intermittent sounds are simultaneously turned on, then they merge into a continuous one, indicating the achievement of the limit critical values of both the heart rate and the rheographic index.

При воздействии перегрузки "голова-ноги" во время полета или на центрифуге оператор напрягает мышцы, контролируя длину полос указанных, увеличивая напряжение мышц по мере укорочения этих полос. При опасном укорочении их оператор предельно напрягает мышцы, при недостаточной эффективности этого использует прием натуживания, либо чередует эти приемы, в зависимости от их эффективности, определяемой удлинением полос. Если все приемы оказались безрезультатны и полосы превратились в точки - предвестники потери сознания и неэффективности работы сердца, следствием чего может быть потеря управления пилотируемым средством, оператор изменением эволюции его движения уменьшает величину перегрузки, что позволяет превратить точки в полосы и обеспечить управляемость полета. Under the influence of head-to-leg overload during flight or in a centrifuge, the operator strains the muscles by controlling the length of the bands indicated, increasing muscle tension as these bands shorten. In case of dangerous shortening, their operator extremely strains the muscles, if this is not effective, uses the straining technique, or alternates these techniques, depending on their effectiveness, determined by the elongation of the bands. If all the methods were unsuccessful and the stripes turned into points - harbingers of loss of consciousness and inefficiency of the heart, which could result in loss of control of the manned vehicle, the operator by changing the evolution of its movement reduces the amount of overload, which allows you to turn points into stripes and ensure flight control.

П р и м е р 1. Оператору, тренируемому к выработке навыка мышечного напряжения с помощью центрифуги, перед нагрузкой (по предлагаемому способу), слева и справа помещают на голову датчики для регистрации пульсограммы и кровенаполнения мягких тканей головы с помощью реографического индекса по усредненным данным 4 сердечных циклов. Example 1. An operator trained to develop a muscle tension skill using a centrifuge, before loading (according to the proposed method), left and right sensors are placed on the head for registering a pulsogram and blood filling of the soft tissues of the head using a rheographic index from averaged data 4 heart cycles.

При определении исходных величин реографического индекса оказалось, что он составляет для левой половины головы 1,4, а правой - 1,35. Эти сведения автоматически заносятся в блок памяти электронных приборов. When determining the initial values of the rheographic index, it turned out that it is 1.4 for the left half of the head, and 1.35 for the right half. This information is automatically entered into the memory block of electronic devices.

По инструкции оператор вычисляет величину, соответствующую разнице числа 200 и своего возраста в годах (30 лет), набирает на пульте полученную величину 170 уд/мин - максимально целесообразную величину частоты сердечных сокращений - и тем самым вводит и эту информацию в блок памяти. According to the instructions, the operator calculates the value corresponding to the difference between the number 200 and his age in years (30 years), dials the received value of 170 beats / min on the remote control - the most appropriate value of the heart rate - and thereby enters this information into the memory block.

Оператору на пульте видны 2 светящиеся полосы, вертикально и горизонтально расположенные. Одна из них характеризует возможный для данного оператора диапазон частоты сердечных сокращений. Один край, например правый (если полосы горизонтальны), стабильно находится на показателе 170, левый - на величине 70 - показателе частоты сердечных сокращений оператора в данное время. The operator on the console can see 2 luminous stripes, vertically and horizontally located. One of them characterizes the range of heart rate possible for this operator. One edge, for example the right (if the bands are horizontal), is stably on indicator 170, the left - at 70 - the operator’s heart rate at this time.

Другая полоса характеризует кровенаполнение мягких тканей головы (головного мозга). Поскольку эта полоса отражает более узкий (более опасный) диапазон из двух возможных (для левой и правой половины головы), то в данный момент на полосе запечатлен реографический индекс правой половины головы. Правый ее конец находится по величине на минимально допустимом уровне 1,04 (1,35: 1,3), а левый - на исходном, полученном для этого полушария, уровне 1,35. Another strip characterizes the blood supply to the soft tissues of the head (brain). Since this strip reflects a narrower (more dangerous) range of two possible ones (for the left and right half of the head), at the moment the rheographic index of the right half of the head is imprinted on the strip. Its right end is largest in magnitude at the minimum acceptable level of 1.04 (1.35: 1.3), and the left end is at the initial level of 1.35 obtained for this hemisphere.

При перегрузке на центрифуге обычным путем оператор произвольно, часто заведомо сильнее, чем нужно, напрягает мышцы, чем вызывает излишние энерготраты организма. Если же он, не напрягаясь, потеряет сознание, то тренировка сорвется. When overloaded on a centrifuge in the usual way, the operator arbitrarily, often obviously stronger than necessary, strains the muscles, which causes excessive energy expenditure of the body. If he, without straining, faints, then the training will fail.

При использовании способа оператор наблюдает при перегрузке за длиной полос и напрягает мышцы лишь при укорочении полос, усиливая напряжение при значительном укорочении, т. е. осуществляя обратную связь меж длиной полос и интенсивностью напряжения мышц. When using the method, the operator observes during overloading the length of the strips and strains the muscles only when the strips are shortened, increasing tension with a significant shortening, i.e., providing feedback between the length of the strips and the intensity of muscle tension.

Во время перегрузки 2 ед. правые концы полос стабильны, а левые - сместились вправо за счет повышения частоты сердечных сокращений до 80, а реографического индекса - снижения - до 1,3. Видя это, оператор сидит, не напрягаясь, бережет силы для перегрузки 4 ед. During overload 2 units. the right ends of the bands are stable, and the left ones have shifted to the right by increasing the heart rate to 80, and the rheographic index - decreasing to 1.3. Seeing this, the operator sits, without straining, saves forces for overloading 4 units.

Перегрузка 4 ед. вызывает смещение правого края полосы реографического индекса вправо до величины 1,08 (1,4: 1,3), а левого - до величины 1,2. Это происходит потому, что в данный момент реографический индекс реограммы левой половины головы составляет 1,2 и следовательно интервал безопасности уже 0,12 (1,2-1,08), чем у правой половины головы 0,2 (1,24-1,04). Поэтому полоса характеризует левую половину головы. Поскольку в дальнейшем критичным так и осталось левая половина головы - до конца центрифугирования - правая сторона полосы определялась величиной 1,08. Overload 4 units. causes the right edge of the rheographic index band to shift to the right to 1.08 (1.4: 1.3), and the left to 1.2. This is because at the moment the rheographic index of the rheogram of the left half of the head is 1.2 and therefore the safety interval is already 0.12 (1.2-1.08) than the right half of the head 0.2 (1.24-1 , 04). Therefore, the strip characterizes the left half of the head. Since in the future the left half of the head remained critical - until the end of centrifugation - the right side of the strip was determined to be 1.08.

Пытаясь увеличить интервал безопасности реографического индекса, тем самым улучшить кровоснабжение мозга, оператор задерживает дыхание и тужится. Вслед за этим левый край полосы реографического индекса смещается влево - интервал безопасности стал 0,2, т. е. кровоснабжение головного мозга улучшилось. Однако левый край полосы частоты сердечных сокращений сместился вправо до 160 уд/мин, сузив этим интервал безопасности до 10. Для исправления этого оператор, напрягая мышцы туловища и ног, стал адекватно дышать - без задержки дыхания. Благоприятность этого приема проявилась в снижении частоты сердечных сокращений до 130 уд/мин при сохранении показателя реографического индекса. Trying to increase the safety interval of the rheographic index, thereby improving blood supply to the brain, the operator holds his breath and pushes. Following this, the left edge of the strip of the rheographic index shifts to the left - the safety interval has become 0.2, i.e., the blood supply to the brain has improved. However, the left edge of the heart rate band shifted to the right to 160 beats / min, narrowing the safety interval to 10. To correct this, the operator, straining the muscles of the trunk and legs, began to breathe adequately - without holding his breath. The advantage of this technique was manifested in a reduction in heart rate to 130 beats / min while maintaining the rheographic index.

Продержавшись в таком стабилизированном состоянии до конца тренировки оператор выполнил задание, избежав обморока от перегрузки, предотвратив излишние энерготраты, сумев избавиться от нарушений сердечного ритма. Holding on to such a stable state until the end of the training, the operator completed the task, avoiding fainting from overload, preventing excessive energy expenditure, having managed to get rid of heart rhythm disturbances.

П р и м е р 2. При пилотировании самолета пилот слышит редкий прерывистый звук. Взглянув на полосы, он видит вместо полосы точку, характеризующую критическую величину реографического индекса. Чтоб избежать обморока, пилот усиливает напряжение мышц, сохраняя дыхание. Через 3 с звук исчез, но через 30 с появился вновь - частый прерывистый - признак опасного возрастания частоты сердечных сокращений. В ответ на этот пилот уменьшает напряжение мышц и натуживается. Через 4 с звук исчез. При выполнении петли Нестерова пилот услышал непрерывный звук на пульте вместо полос были точки - признак того, что и реографический индекс и частота сердечных сокращений достигли критических значений. Пилот напрягается, натуживается, но звук не исчезает. Спустя 5 с пилот уменьшает крутизну эволюции самолета, снизив тем самым, величину перегрузки и звук исчезает - угроза обморока и неконтролируемого полета миновали. (56) Авиационная медицина, М. : 1986, с. 97. PRI me R 2. When piloting an airplane, the pilot hears a rare intermittent sound. Looking at the stripes, he sees instead of the strip a point characterizing the critical value of the rheographic index. To avoid fainting, the pilot increases muscle tension while maintaining breathing. After 3 seconds, the sound disappeared, but after 30 seconds it appeared again - a frequent intermittent one - a sign of a dangerous increase in heart rate. In response to this pilot, it reduces muscle tension and strains. After 4 s, the sound disappeared. When performing the Nesterov loop, the pilot heard continuous sound on the remote control instead of bands, there were dots - a sign that both the rheographic index and heart rate reached critical values. The pilot strains, strains, but the sound does not disappear. After 5 seconds, the pilot reduces the steepness of the evolution of the aircraft, thereby reducing the amount of overload and the sound disappears - the threat of fainting and uncontrolled flight is over. (56) Aviation medicine, M.: 1986, p. 97.

Claims

METHOD FOR INCREASING HUMAN STABILITY TO THE INFLUENCE OF GRAVITATIONAL ACCELERATION OF THE HEAD - LEGS ON THE OPERATOR'S ORGANISM, including tension of the muscles of the trunk and legs, characterized in that, in order to prevent fainting, cardiac arrhythmias and reduce muscle energy expenditure, critical values are determined before flight reduce the blood supply to the head, carry out dynamic control of these indicators during the flight and, taking into account the reduction in the interval between them, strain the muscles or change t flight mode.