RU2073484C1 - Способ определения эмоционального стресса и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

(57) Изобретение относится к области медицины и медицинской техники. Способ основан на регистрации вегетативных показателей человека: частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания (ЧД) и кожно-гальванического сопротивления (КГС) и на расчете кросскорреляционных коэффициентов, по значениям которых определяют степень развития стресса. Устройство представляет собой портативный переносной прибор с автономным питанием для индивидуального пользования, в котором осуществляют персональное программирование предельно допустимого уровня стресса и получают сигнал оповещения в случае возрастаний стресса до опасной для здоровья и жизни черты. 2 с.п.ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники. Оно может быть использовано для оперативного повседневного самоконтроля степени развития эмоционального стресса человека и предупреждения вызванных стрессом функциональных и патологических нарушений.

Эмоциональный стресс является одной из важнейших медико-социальных проблем. Как достоверно установлено, эмоциональный стресс вызывает развитие многочисленных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые, язвенно-дистрофические, невротические, онкологические, иммунодефицитные и т.д. Эмоциональный стресс представляет реальную опасность для жизни и здоровья людей, т.к. во многих случаях является причиной внезапной сердечной смерти, инфаркта миокарда, гипертонических кризов, нарушений сердечного и мозгового кровообращения, образования язв в желудочно-кишечном тракте (1, 2).

В условиях современной действительности практически каждый человек испытывает в той или иной степени эмоциональный стресс и в любой момент может стать жертвой нарушения физиологических функций. Поэтому для уменьшения опасности эмоционального стресса, сохранения здоровья и жизни необходимо осуществлять повседневный контроль уровня развития стресса у человека.

В настоящее время существуют ряд способов и устройств, в которых сделаны попытки осуществить измерение эмоционального стресса. Одним из способов является термография с помощью индикаторной карточки, в которой используется свойство жидких кристаллов в зависимости от температуры изменять цветовую окраску, по которой пытаются судить о степени стресса.

При всей своей простоте данный способ не является приемлемым для измерения стресса и носит рекламный характер. Температуры пальцев руки, в которых зажимается карточка, зависит от многих побочных факторов, которые никакого отношения к стрессу не имеют и поэтому не позволяет объективно судить о нем.

Среди известных критериев развития стресса наиболее надежными являются классические проявления стресса: изменение содержания гормонов в гипоталамусе, гипофизе, надпочечниках и крови, инвалюция вилочковой железы, гипертрофия надпочечников, образование язв в желудочно-кишечном тракте, изменения формулы крови (3, 4). Однако эти признаки, характеризующие внутреннюю среду организма, не могут быть использованы для текущего физиологического (не инвазивного) контроля за состоянием стресса.

Поэтому для суждения о развитии стресса в организме была сделана попытка использовать внешние регистрируемые физиологические показатели.

В частности, был предложен способ и устройство, основанные на измерении импеданса (5, 6).

Известно, что при различного рода эмоциональных реакциях возникают кожно-гальванические реакции, выражающиеся в изменении электрического сопротивления кожи. Однако и этот способ дает лишь ориентировочные результаты, не позволяющие судить о степени развития стресса, так как кожно-гальванические реакции разных людей весьма индивидуальны и у различных людей электрический импеданс кожи может существенно отличаться, а при эмоциональных реакциях могут возникать противоположные изменения импеданса. К тому же импеданс зависит от целого ряда побочных факторов, таких как влажность кожи, температура окружающей среды, потообразование и т.д. Самое же главное данный способ позволяет выявить только лишь эпизодические эмоциональные реакции и недостаточен для того, чтобы определить степень развития эмоционального стресса как состояние организма.

Уровень техники.

В качестве аналога использован метод оценки "индекса напряжения" отражающий соотношение симпатических и парасимпатических влияний в механизме эмоционального стресса по изменению ритма сердечной деятельности (7).

Индекс напряжения (ИН) рассчитывается на основании математического анализа кардиоинтервалограмм (КИГ), ЭКГ. По значению ИН делают вывод о преобладании тонуса симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, соотношение которых изменяется при эмоциональном стрессе.

У испытуемого регистрируется не менее 100 кардиоинтервалов в одном из стандартных отведений ЭКГ. Во время регистрации исключаются движения, отвлечения, глубокое дыхание, покашливание.

Анализ КИГ включает измерение последовательных R-R интервалов и построение их гистограммы, которая графически изображает сгруппированные значения кардиоинтервалов. На оси абсцисс откладывают временные промежутки (с) длительность R-R интервалов, а на оси ординат число зарегистрированных R-R интервалов, относящихся к указанному диапазону.

По гистограмме рассчитывается значение ИН по формуле:

,
где Мо мода наиболее часто встречающееся значение R-R интервала; АМо амплитуда моды число зарегистрированных кардиоциклов, соответствующих интервалу Мо; Δx вариационный размах разность между максимальным и минимальным значениями R-R интервалов. При этом, если в крайних градациях гистограммы значения R-R интервала встречаются менее 3 раз и этот класс находится от основной выборки кардиоциклов через одну незаполненную градацию, то их исключают из анализа как вероятные помехи записи.

При анализе ИН имеют ввиду, что АМо характеризует тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы, Δx определяет уровень активности парасимпатического звена вегетативной нервной системы. Для заключения об уровне вегетативного тонуса используются следующие классификации функциональной активности в вегетативной нервной системы в регуляции сердечного ритма.

Нормотонический и ваготонический типы вегетативного баланса соответствует оптимальному состоянию кровообращения и удовлетворительной адаптации организма.

Симпатико-тонический типы характеризуются повышенной напряженностью в регуляции сердечно-сосудистых функций, которая может проявляться при стрессе.

Параметры сердечной деятельности представлены в таблице 1, взяты из работы (7).

При широте своего применения "индекс напряжения" не может быть использован для объективной оценки степени развития эмоционального стресса, так как, во-первых, эмоциональный стресс проявляется не только через деятельность вегетативной нервной системы, но и вовлекается гуморально не гормональные механизмы.

Во-вторых, эмоциональный стресс оказывает избирательное влияние на деятельность различных функциональных систем организма, а не только на одну из них сердечно-сосудистую систему, которая и оценивается с помощью "индекса напряжения".

При эмоциональном стрессе могут возникнуть избирательные нарушения разных физиологических функций: сердечно-сосудистой, желудочно-кишечных и прочих, и у отдельных индивидуумов могут проявляться самые различные психосоматические нарушения, например гипертензивные реакции, невротические состояния, язвенно-дистрофические нарушения в желудочно-кишечном тракте и т.д. (1, 2, 9).

Поэтому оценка развития эмоционального стресса по отдельно взятому показателю, даже такому важному как сердечная деятельность, оказывается недостаточно информативной.

При эмоциональном стрессе происходит дезинтеграция деятельности различных функциональных систем организма, нарушаются их многосвязанные взаимоотношения, определяющие согласованную регуляцию жизненно важных показателей организма. Дезинтеграция и дисрегуляция различных физиологических функций является характерным компонентом эмоционального стресса (10). Поэтому объективным критерием развития эмоционального стресса может служить показатель, отражающий степень дезинтеграции или снижения взаимосогласованной регуляции различных физиологических функций.

В-третьих, ни один из известных способов оценки эмоционального напряжения не позволяет заранее установить допустимую величину стресса с тем, чтобы повседневно сравнить степень его развития с опасным для жизни и здоровья предельным уровнем индивидуальной устойчивости к эмоциональному стрессу.

Таким образом, можно констатировать в настоящее время ни один из известных способов и устройств не позволяет решить задачу объективного повседневного самоконтроля степени развития эмоционального стресса у человека и не может служить прототипом.

Сущность изобретения.

Цель предложенного изобретения повседневное оперативное получение информации о степени развития эмоционального стресса у человека в реальных бытовых и производственных условиях.

Обоснование цели.

Текущий контроль у человека за развитием эмоционального стресса необходим в связи с решением ряда задач. Эмоциональный стресс, возникая в многочисленных конфликтных ситуациях, которые испытывает человек, может в любое время неожиданно вызвать опасные для жизни заболевания и нарушения жизненных функций (11). Каждый человек обладает в силу генетических особенностей и индивидуальных условий жизни определенной степенью устойчивости к эмоциональному стрессу. Неизбежно, испытывая эмоциональный стресс, человек может превысить свой предельно допустимый уровень, за которым возникает реальная опасность для здоровья и риск даже в молодом возрасте в любой момент оказаться перед угрозой жизни.

Многие люди вынуждены работать в экстремальных условиях, вызывающих огромное эмоциональное напряжение. Среди них оказываются люди, занятые в различных профессиях: руководящие работники, авиадиспетчеры, водители автотранспорта, машинисты, летчики, космонавты, служащие в армии и на флоте, работающие в неблагоприятных климатических условиях Крайнего Севера и жары. К ним также можно отнести огромную часть населения, которая испытывает многочисленные отрицательные эмоции в силу сложившихся социально-бытовых неустроенностей общества, многочисленных конфликтных ситуаций, возникающих в результате неудовлетворенности, безысходности и т.д.

Без преувеличения можно сказать, что каждый человек в той или иной степени испытывает эмоциональный стресс и рискует в любой момент оказаться его жертвой.

Поэтому понятно, почему наряду с комплексом медико-социальных мероприятий, направленных на снижение эмоционального напряжения, необходима разработка способов и устройств для повседневного самоконтроля уровня стресса, с помощью которых можно своевременно осуществить профилактические, релаксационные и прочие меры для сохранения жизни и здоровья.

В настоящее время не существует способа и прототипа, которые решали бы поставленную задачу.

Предложенный способ контроля степени развития эмоционального стресса основан на динамическом измерении вегетативных показателей: ЧСС, ЧД, дополнительно КГС и вычислении кросскорреляционного коэффициента, отражающего взаимосвязанную и согласованную регуляцию указанных вегетативных функций.

Приведенные в заявке данные доказывают возможность использования показателя корреляции вегетативных параметров для объективной оценки развития эмоционального стресса.

Разработанный способ позволяет осуществить объективный текущий контроль за уровнем развития эмоционального стресса в естественных условиях повседневной жизни; установить индивидуальную предельно-допустимую величину стресса и получить сигнал оповещения о достижении критической степени стресса, опасной для здоровья.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Способ осуществляется следующим образом. С помощью миниатюрных датчиков производят регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) в одном отведении, по которой определяют частоту сердечных сокращений (ЧСС). Одновременно регистрируют пневмограмму, характеризующую частоту дыхания (ЧД), при помощи тензо- или пьезодатчиков. Наряду с этими параметрами регистрируют с помощью датчиков электродов кожно-гальваническое сопротивление (КГС) в одной из областей поверхности тела, например на предплечье. Миниатюрные датчики фиксируют на поверхности тела с помощью лейкопластыря. Регистрируемые сигналы поступают в портативный прибор, который легко размещается в нагрудном кармане. Датчики и прибор не причиняют неудобств и не связывают движений человека.

Предварительно, перед использованием прибора, человек проходит психофизиологическое тестирование для выявления невротического состояния и степени устойчивости к эмоциональному стрессу (8, 12).

По данным этого обследования в прибор вводят исходные данные и предельно-допустимые уровни эмоционального стресса, при котором могут появиться опасные для жизни изменения физиологических функций.

В приборе происходит текущий расчет корреляционного показателя, описанного ниже, характеризующего степень развития эмоционального стресса у индивидуума. Если текущие значения выходят за установленную предельную величину, то прибор дает звуковой сигнал, воспринимаемый самим человеком.

Если же величина эмоционального напряжения остается в пределах допустимой нормы, то тревожный сигнал отсутствует и человек может в любой момент произвести оценку степени развития своего стресса с помощью зрительно-цветовой индексации.

Одновременно можно наблюдать в виде цифровой индексации ЧСС, ЧД и величину КГС.

В основе разработанного способа лежит кросскорреляционный анализ, в котором использованы следующие корреляционные показатели (13):
Три линейных коэффициента корреляции ϒ_xy,ϒ_xz,ϒ_xz,
где X значение одного показателя, например ЧСС;
Y значение другого показателя, например ЧД;
Z значение третьего показателя, например КГС.

характеризующие тесноту связи между двумя регулируемыми параметрами при наличии в прямолинейной зависимости между ними.

Три частных коэффициентов корреляции ϒ_xy·z,ϒ_xz·y,ϒ_yz·x

определяющие силу связи между двумя параметрами независимо от величины третьего.

Три сводных коэффициента корреляции (R_x, R_y, R_z)

которые позволяют оценить степень связи одного из изучаемых показателей в зависимости от двух других.

Коэффициент "мощности" корреляции ρ представляет собой значение квадратичного корня от суммы всех свободных коэффициентов корреляции:

предложенный А.Б.Кутуевым (14) и позволяющий интегрально оценить уровень функциональных взаимосвязей между различными системами. Этот показатель наиболее полно характеризует степени дезинтеграции различных функциональных систем, который, как будет показано ниже, является характерным признаком развития стресса.

Высокие значения этого показателя означают, что происходящие изменения отдельных вегетативных функций являются взаимоскоррелированными и образуют единый интегральный процесс. Уменьшение значения этого показателя свидетельствует о диссоциированном изменении отдельных параметров, о снижении регулирующих влияний, обеспечивающих согласованность происходящих вегетативных реакций.

Эксперименты, доказывающие, что кросскорреляционный анализ позволяет оценить развитие стресса, приведены на 117 взрослых крысах самцах весом 220 250 г линии Вистар, WAG, Август. Эмоциональный стресс вызывали однократной 30-часовой иммобилизацией животного в специальных тесных боксах. Известно, что в условиях иммобилизации у крыс развивается эмоциональный стресс с характерной динамикой изменения АД, ЧСС и ЧД классическими проявлениями стресса по Г.Селье-гипертрофия надпочечников, инволюция тимуса, язвенное образование в желудке, изменение содержания норадреналина и дофамина в гипоталамусе и др. (3, 4, 10).

Все эти объективные проявления стресса были обнаружены у животных экспериментальной группы, подверженных иммобилизации. Однако, как показали наши исследования, не у всех групп животных в одинаковой степени развился стресс (10, 15). Одни животные, проявившие устойчивость к эмоциональному стрессу, характеризовались стабилизацией динамики АД и ЧСС и имели менее выраженные классические проявления стресса. Эти животные составили первую группу устойчивых к эмоциональному стрессу крыс.

У животных второй группы наблюдался гипертензивный подъем АД на 20 40 мм рт. ст. со стабилизацией к 23-26 часу на значениях 20 40 мм рт.ст. ниже исходного уровня. У этой группы животных в течение первых 4-8 ч ЧСС изменялась в пределах 350 480 сокращений в минуту, а в более поздний период к 20-24 часу стабилизировалась на уровне 400 450 сокращений в минуту.

Животные третьей группы характеризовались медленным постепенным снижением АД на 20 35 мм рт.ст. до стабилизации к 23-24 часу на уровне 80 100 мм рт. ст. ЧСС у этих животных в течение всего эксперимента оставалась относительно стабильна в пределах 340 420 сокращений в минуту.

Животные второй и третьей группы проявили предрасположенность к эмоциональному стрессу.

Наряду с этим обнаружено, что у предрасположенных к эмоциональному стрессу животных достоверно более выражены классические проявления стресса: гипертрофия надпочечников, инволюция тимуса, язвообразование в желудке и общее снижение содержания адреналина в гипоталамусе.

Контрольных животных изучали в свободном поведении. У крыс контрольной группы, находившихся в условиях свободного поведения, отсутствовали все признаки стресса.

У всех животных опытной и контрольной групп динамически измеряли АД, ЧСС, ЧД и по среднечасовым значениям вычисляли с помощью ЭВМ весь набор указанных кросскорреляционных коэффициентов в начале (с 1-го по 8-й час опыта) и в конце (с 23-го по 30 час) опыта.

Достоверность полученных коэффициентов корреляции оценивали по методу Фишера с помощью Z-функции.

В проведенных нами исследованиях на животных и человеке получены достоверные объективные данные, свидетельствующие о том, что коэффициенты корреляции между основными вегетативными показателями ЧСС, ЧД, АД являются надежными критериями эмоционального стресса.

Усредненные значения корреляционных коэффициентов, полученных в начале и в конце опытов в контрольной и опытной группе крыс, приведены в таблицах 2 и 3. При анализе вариабельных различий корреляционных коэффициентов обращает на себя внимание, что наибольшей стабильностью обладает интегральный показатель "мощности" корреляции ρ, вариабельность которого является наиболее низкой и составляет 6-7% Поэтому наибольшую информативность имеет именно этот показатель "мощности" корреляционных связей r. Изменения этого самого стабильного показателя свидетельствуют о глубоких перестройках функциональных взаимосвязей систем, определяющих уровень АД, ЧСС, ЧД.

Из таблицы 2 также следует, что наиболее тесно связаны между собой величины ЧСС и ЧД (наибольшие значения U_yz,ϒ_yz′,ϒ_yz·x,ϒ_xz′·x), причем эта связь прямая, не опосредованная влияниями параметра АД ((ϒ_yz,ϒ_yz′ близки по величине к ϒ_yz·x,ϒ_y′z·x).

Сравнение значений сводных коэффициентов корреляции показывает, что параметр АД более независим по сравнению с ЧСС и ЧД (R_x меньше R_y и R_z).

При анализе корреляционных коэффициентов в группах опытных крыс, подвергнутых эмоциональному стрессу, обнаружено изменение общей "мощности" корреляционных связей. Так в группе устойчивых крыс, для которых характерен первый (стабильный) тип гемодинамики, при иммобилизации наблюдается достоверное (p < 0,01) снижение "мощности" корреляции значений АД, ЧСС, ЧД в начале до величины ρ 1,394 (в контроле r = 1,486).

Таким образом, хотя все основные вегетативные показатели у крыс с первым типом гемодинамики в ходе опыта остаются в пределах нормы, происходит достоверная дезинтеграция вегетативных функций при эмоциональном напряжении, что выявляется при кросскорреляционном анализе динамики изменений АД, ЧСС, ЧД.

Такая же картина изменений, только еще более ярко проявляющаяся, характерна для предрасположенных к стрессу животных со вторым типом гемодинамики (гипертензивная реакция АД во время иммобилизации). Дезинтеграция вегетативных функций, как реакция на иммобилизацию, здесь еще более ярко выражена (ρ = 1,347).

В группе предрасположенных к стрессу крыс с третьим типом гемодинамики (гипотензивная реакция) в начале эксперимента наблюдается тенденция (ρ = 1,462) к снижению силы коррелятивных связей. Однако в конце опыта по мере развития стресса отмечается очень высокая степень дезинтеграции (ρ = 1,261)..

Можно констатировать, что в условиях экспериментального эмоционального стресса у подопытных животных возникает дезинтеграция и дисрегуляция основных вегетативных показателей АД, ЧСС, ЧД и чем более выражен эмоциональный стресс, особенно у предрасположенных животных, тем ниже коэффициент "мощности" корреляции.

В свете этих данных следует подчеркнуть, что сама по себе стабильность вегетативных параметров (группа устойчивых к стрессу крыс) не является абсолютным признаком отсутствия стресса, а использование кросскорреляционных показателей позволяет выявить эмоциональный стресс даже при относительно постоянных вегетативных показателях.

Наиболее информативным показателем стресса являeтся сводный коэффициент кросскорреляции R и особенно коэффициент "мощности" корреляции ρ, а наиболее значимыми параметрами для выявления эмоционального стресса оказались ЧСС и ЧД.

В исследованиях, проведенных также и на людях, получены данные, показывающие, что коэффициенты кросскорреляционных вегетативных показателей являются достоверными критериями развития эмоционального напряжения.

В исследовании участвовало 70 испытуемых в возрасте 16-60 лет, испытывающих различные степени эмоционального напряжения:
1. Работники напряженного технологического процесса (16 человек).

2. Обучающиеся (12 человек).

3. Ликвидаторы последствий аварии на Чернобыльской АЭС (22 человека).

В контрольной группе в исследовании приняло участие 20 человек, которые не испытывали эмоционального напряжения и находились в состоянии эмоционального и психологического комфорта.

Предварительно все испытуемые тестировались на наличие и степень выраженности эмоционального напряжения.

В результате чего было выявлено, что все 50 испытуемых экспериментальной группы имели различной степени выраженности эмоциональный стресс, который проявлялся в высоких показателях ситуативной тревожности (по Ч.Д.Спилбергеру), более 46 баллов и тремора. Лица контрольной группы (20 человек) имели низкие показатели ситуативной тревожности (20-30 баллов) и тремора, что свидетельствовало об отсутствии у них стресса.

После проведенного тестирования на наличие стресса у всех испытуемых производили синхронную регистрацию ЧСС и ЧД с помощью прибора "МИР" с последующим расчетом на ЭВМ кросскорреляционного коэффициента (R_ЧСС-ЧД) и его достоверности на основе Z функции (по Фишеру).

В экспериментальной группе испытуемых были выявлены различные величины коэффициента корреляции, которые коррелировали со степенью развития стресса:
слабо выраженное психоэмоциональное напряжение 0,34 0,44;
средне выраженное психоэмоциональное напряжение 7 0,28 0,37;
сильно выраженное напряжение (эмоциональный стресс) до 0,2.

В контрольной группе испытуемых, у которых не наблюдалось психоэмоционального напряжения, были выявлены высокие коэффициенты корреляции, соответствующие 0,5 0,8.

Таким образом, коэффициент корреляции ЧСС-ЧД отражает развитие стресса и может служить его объективным критерием.

Для осуществления способа разработано и предложено устройство.

Известны радиоэлектронные устройства, предназначенные для стационарного исследования или эпизодического применения в виде переносных приборов, в которых осуществляется регистрация (мониторинг) вегетативных показателей ЭКГ, ЧСС, ЧД и др. Одним из таких приборов является диагностический портативный прибор "Мир", позволяющий одновременно регистрировать ЧСС и ЧД у человека с помощью специальных датчиков (16).

Однако среди известных устройств не существуют приборы, с помощью которых выявлялась бы степень развития стресса. Тем более нет приборов, которые позволили бы измерять стресс в реальных условиях повседневной и производственной жизни человека. С персональным программированием индивидуально допустимого уровня эмоционального перенапряжения.

Все это говорит о том, что среди известных медицинских устройств нет аналогов и прототипов заявленного изобретения.

Цель и существенные признаки изложены при описании способа.

Прибор "Дозатор стресса" является портативным переносным устройством с автономным питанием, во время использования находящимся в нагрудном кармане. Предлагаемое устройство позволяет одновременно непрерывно регистрировать вегетативные показатели ЧСС, ЧД и КГС в реальных повседневных условиях и на основе кросскорреляционного анализа этих показателей вычислять уровень эмоционального стресса. В приборе предусмотрено предварительное персональное программирование индивидуально допустимого безопасного уровня стресса и получения сигнала оповещения в случае превышения степени развития стресса сверх установленной границы.

Блок-схема устройства представлена на рисунке
Для регистрации сигналов ЭКГ, ЧД и КГС используют миниатюрные датчики: электрокардиографический, в виде контактных электродов, пневмографический в виде термо- или фотодатчиков, и дополнительно при регистрации КГС используют контактные электроды. Используемые датчики подключены к соответствующим блокам регистрации ЭКГ и дыхания, которые представляют собой усилители. Электроды для регистрации КГС подключены к блоку измерения КГС, который представляет собой известное устройство (6), обеспечивающее подачу на электроды слабого переменного напряжения (например, 1 В), вырабатываемого генератором частоты, с последующим измерением величины протекающего тока, по которому определяют импеданс.

Выходные сигналы с блоков усиления ЭКГ, ЧД, КГС подаются на вход блока аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Выходы блока АЦП х1, х2, х3 подключены к входам схемы вычисления коэффициента кросскорреляции (ЧСС-ЧД и КГС). Выходной сигнал r₀, соответствующий коэффициенту кросскорреляции, поступает на вход схемы сравнения, а также на вход блока индикации.

На другой вход схемы сравнения подается сигнал с кодового переключателя регистра памяти, в который предварительно вводятся данные о предельно допустимой величине ρ₁ коэффициента кросскорреляции указанных вегетативных параметров. Ввод данных осуществляется либо через порт RS-232 персонального компьютера, либо через встроенные микропереключатели.

Выходной сигнал схемы сравнения подается на вход блока индикации, формирующего визуально-цветовую индексацию и звуковые сигналы оповещения с помощью генератора-синтезатора звука. Наряду с этим, выходы п1, п2, п3 блока кросскорреляции соединены с соответствующими входами блока индикации и, таким образом, выходные сигналы текущей минутных значений ЧСС уд/мин, ЧД дых/мин и КГС поступают для их цифровой визуальной индикации.

Ко всем блокам подключены автономный блок питания (батарейки, аккумулятор). Работа устройства осуществляется следующим образом. Устанавливают миниатюрные датчики на поверхность тела для регистрации ЭКГ, дыхания, а при необходимости дополнительно КГС.

Сигналы от датчиков поступают на входы устройства и после усиления в блоках регистрации ЭКГ, ЧД и КГС подаются на АЦП, где осуществляется преобразование текущих значений ЧСС, ЧД и КГС в цифровой дискретный код. Затем выходные сигналы х1, х2, х3 АЦП поступают в схему вычисления кросскорреляционного коэффициента. Для этого на первом этапе проводится оцифровка минутных значений частоты сердечных сокращений ЧСС уд/мин, частоты дыхания ЧД дых/мин и величины КГС, которые каждую минуту вводятся в память оперативно-запоминающего устройства ОЗУ.

Период счета, за который происходит считывание импульсов, соответствующих ЧСС, ЧД и величине КГС, и последующий периодический сброс может изменяться и быть установленным в пределах от 15 мин до 2 ч. В течение всего заранее выбранного временного интервала в ОЗУ сохраняются все минутные значения указанных параметров. Затем по истечению установленного периода происходит ввод всех минутных значений ЧСС, ЧД и КГС в блок расчета кросскорреляционного коэффициента ρ₀.

После чего осуществляется сброс и поступление новых текущих минутных значений ЧСС, ЧД и КГС в ОЗУ и этот процесс происходит периодически в соответствии с выбранным интервалом времени.

Цифровой сигнал вычисленного коэффициента кросскорреляции подается с выхода блока кросскорреляции на вход схемы сравнения и блок индикации.

Предварительно врач, оценивая психофизиологическое состояние человека, устанавливает предельно допустимый уровень эмоционального стресса у индивидуума и дает рекомендации, которые позволяют врачу или самому человеку, использующему прибор, ввести в эталон-блок кодовых переключений регистра памяти минимально предельно допустимое значение ρ₁. В схеме сравнения происходит периодическое сравнение вычисленных текущих значений ρ₀, отражающих степень стресса у индивидуума с эталонным предельным уровнем ρ₁. Если величина ρ₀≅ρ₁, то срабатывает схема сравнения и на входе ее появляется сигнал, который поступает на блок индикации, запускающий включение звукового сигнала оповещения.

Наряду с этим, в зависимости от текущего значения коэффициента кросскорреляции ρ₀ сигнал, поступающий в блок индикации, включает визуальную цветовую индикацию, отражающую степень развития стресса:
красный сильный стресс ρ₀<1,2;
желтый средний стресс ρ₀<1,4;
голубой отсутствие стресса ρ₀≥1,4.

Также в блок индикации поступают с выхода блока кросскорреляции текущие минутные значения ЧСС уд/мин, ЧД дых/мин и КГС, которые в цифровой форме можно визуально наблюдать на табло (экране) блока индикации.

Все блоки представляют собой известные в электронной технике устройства, собранные на стандартных элементах и больших интегральных схемах, описанных в различных справочниках и руководствах (17 21).

В качестве иллюстрации можно привести конкретный случай использования предложенного изобретения. С помощью портативного устройства, находящегося в нагрудном кармане, не причиняющего человеку неудобств, осуществляется непрерывная регистрация ЧСС, ЧД и КГС и текущий расчет кросскорреляционного коэффициента.

Если человек не испытывает эмоционального напряжения и находится в состоянии душевного покоя, то цветовая индикация (голубая) на приборе будет соответствовать "норме".

Если же человек постоянно находится в состоянии повышенного эмоционального напряжения, то величина ρ_0/ окажется сниженной и показания цветовой индикации (желтая) будут соответствовать состоянию стресса.

И, наконец, человек может испытывать состояние чрезмерного эмоционального стресса, опасного для жизни и здоровья и по степени развития выходящего за пределы индивидуально установленной для него предельной "нормы", которое проявится в снижении коэффициента ρ₀ ниже заданного чрезмерного значения ρ₁. В этом случае, наряду с цветовой индикацией (красной) появится звуковой сигнал оповещения. Это дает возможность самому человеку объективно оценить свое состояние и принять комплекс профилактических мер по предупреждению опасных для жизни и здоровья нарушений физиологических функций.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство, основанные на расчете кросскорреляционного коэффициента вегетативных параметров, позволяют получить принципиально новое качество осуществлять повседневный объективный контроль за степенью развития эмоционального стресса в реальных условиях жизни человека.

Литература
1. Судаков К.В. Системные механизмы эмоционального стресса. М. Медицина, 1981, 229 с.

2. Соколов Е.И. Белова Е.В. Эмоции и патология сердца. М. Наука, 1983, 301 с.

3. Selye H. Stress without distress. New York: Hodder and Stoegton, 1974, 171 P.

4. Selye H. The story of the adaptation syndrome. Monreal, 1952, 225 P.

5. Тарханов И.Р. О гальванических явлениях в коже человека при раздражении органов чувств и различных формах психической деятельности. Вестник клинической и судебной психиатрии и невропатологии. Санкт-Петербург, 1889, т.7, вып. 1, с. 73.

6. Акулова Ф. Д. Реография. В кн. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы /Под ред. Т.С.Виноградовой. М. Медицина, 1986, с. 340 364.

7. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М. Медицина, 1979, 298 с.

8. Айрапетянц М.Г. Вейн А.М. Неврозы в эксперименте и клинике. М. Наука, 1982, 271 с.

9. Чазов Е.И. Эмоциональные стрессы и сердечно-сосудистые заболевания. - Вестн. АМН СССР, 1975, N 8, с. 3 8.

10. Юматов Е. А. Центральные нейрохимические механизмы устойчивости к эмоциональному стрессу. Автореф. дис. на соискание уч. ст. докт. мед. наук, Москва, 1986, 45 с.

11. Судаков Л. В. Юматов Е.А. Острый эмоциональный стресс как причина внезапной смерти. В кн. Внезапная смерть, М. Медицина, 1980, с. 3960 368.

12. Методы интегральной оценки психофизиологических функций человека. В. И. Бадиков, Ю.Е.Вагин, О.П.Тараканов, О.С.Глазачев, М."Интертекс", 1991, 99 с.

13. Каминский Л.С. Статистическая обработка лабораторных и клинических данных. Л. Медицина, 1964.

14. Кутуев А.Б. Биоэлектрическая активность центрального отдела зрительной системы кошки при условнорефлекторной деятельности: Автореф. дис. на соискание уч. ст.канд. биол. наук, Л. ИЭМ АМН СССР, 1970, 22 с.

15. Судаков К.В. Юматов Е.А. Эмоциональный стресс в современной жизни. Обзорная информация НПО "Союзмединформ", "Медицина и здравоохранение", М. 1991, 82 с.

16. Диагностический прибор "Мир". Инструкция по эксплуатации. Ростов-на-Дону. Центр научно-технического творчества молодежи, 1990, 25 с.

17. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие под ред. С.В.Якубовского. М. Радио и связь, 1985.

18. Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. М. Радио и связь, 1984.

19. Логическое проектирование СБИС. Мир, 1968, с. 309.

20.Соловьев А.Я. Прикладная теория цифрового анализа. М. 1987, с. 272.

21. Горшков Б.И. Радиоэлектронные устройства. М. Радио и связь, 1984, с. 400.

Claims (2)

1. Способ определения эмоционального стресса, включающий регистрацию частоты сердечных сокращений, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют частоту дыхания и кожно-гальваническое сопротивление, проводят кросскорреляционный анализ, рассчитывают свободный коэффициент корреляции каждой системы, затем определяют коэффициент мощности корреляции между системами, как величину значения квадратичного корня от суммы всех свободных коэффициентов корреляций и при значениях подученной величины до 0,2 диагностируют эмоциональный стресса.

2. Устройство для определения эмоционального стресса, содержащее датчики частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и кожно-гальванического сопротивления, усилители электрокардиограммы пневмограммы и кожно-гальванического сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, блок кросскорреляции, блок сравнения, блок индикации и кодовый переключатель регистра памяти, при этом выходы датчиков соединены с входами соответствующих усилителей, выходы которых соединены с входами аналого-цифрового преобразователи, выходы которого соединены с входами блока кросскореляции, один из выходов которого соединен с первым входом блока сравнения и одним из входов блока индикации, другие входы которого соединены с другими выходами блока кросскорреляции, второй вход блока сравнения соединен с выходом кодового переключателя регистра памяти, вход которого является входом устройства, выход блока сравнения соединен с одним из входов блока индикации.

Images