CC BY
46
УДК 615. 825
МОНИТОР ЗДОРОВЬЯ Ю.Б. Попов, Д.Ю. Попов
НПП “Монитор” 344068, г. Ростов-на-Дону, пр. Октября, 32.
Тел/факс (863-2) 72-51-66, 38-63-77, 38-61-11,
E-mail: [email protected] http://www.monitor.aaanet.ru
Здоровье человека по И.И. Брехману - это его способность сохранять соответствующую возрасту устойчивость в условиях резких изменений количественных и качественных параметров триединого потока сенсорной, вербальной и структурной информации. Поэтому задача автоматизированной оценки уровня здоровья имеет практическое значение для сохранения и улучшения здоровья. Здоровье можно разбить на три составляющие: физическое, социальное и психологическое. В настоящей работе рассмотрено физическое здоровье.
Основой физического здоровья является эффективность функциональной системы гомеостаза, которая представляет собой функциональную систему высшего порядка, организующую взаимодействие совокупности функциональных систем с целью поддержания обменного обеспечения жизнедеятельности (см. рис. 1).
Основные взаимодействия в системе обеспечения потребностей организма в кислороде сводится к следующему: сердце обеспечивает необходимый минутный объем крови, адаптируясь к нагрузкам в основном за счет изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС). Сосудистая система вместе с сердцем обеспечивают для поступления в органы организма кислорода необходимое артериальное давление (АД). С другой стороны дыхательная система за счет изменения объема и частоты дыхания обеспечивает насыщение крови кислородом, что вместе с АД позволяет обеспечивать метаболизм, уровень которого определяется основным обменом и внешней работой. Все это происходит под управлением вегетативной нервной системы.
Мы считаем, что для оценки уровня физического здоровья необходимо определить степень эффективности работы системы гомеостаза и ее резервы. В сердечно-сосудистой системе основными факторами ее эффективности являются минимальные величины АД и ЧСС, обеспечивающие необходимый уровень метаболизма. Поэтому первый выбранный нами показатель в оценке уровня физического здоровья - произведение ЧСС и АД. Для оценки эффективности и резервов системы мы ввели две известные функциональные пробы - задержка дыхания на выдохе (проба Генчи), и измерение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) с последующим определением изменения и времени восстановления ЧСС и АД. Задержка дыхания на выдохе характеризует эффективность системы метаболизма, а ЖЕЛ - резервы дыхательной системы. Изменение и время восстановления ЧСС и АД характеризует эффективность всей системы гомеостаза, но не в условиях основного обмена, а при функциональной нагрузке. Это позволило также уменьшить неточности оценок, связанные с мотивационным и волевым компонентом при определении ЖЕЛ. Поскольку управление осуществляется вегетативной нервной системой, на которую влияют в частности психологические факторы, в набор показателей был введен показатель напряженности регуляторных систем организма (индекс напряжения Р. Баевского), вычисленный по показателям вариационной пульсометрии.
Рис. 1. Функциональная система обеспечения метаболизма (по А.Н. Меделяновскому)
Таким образом, для определения уровня физического здоровья по функциональным признакам был отобран следующий набор показателей:
- произведение ЧСС на АД,
- отношение ЖЕЛ к массе,
- величина и время восстановления ЧСС после определения ЖЕЛ,
- время задержки дыхания на выдохе,
- индекс напряжения Р. Баевского,
Каждый из этих показателей известен, однако на наш взгляд, их совокупность представляет собой оптимальное сочетание для определения уровня физического здоровья при массовых обследованиях населения. Методам определения комплексной оценки по этим показателям будет посвящена отдельная работа.
Кроме функциональных показателей в прогностическом плане на здоровье влияют также дефекты развития и вредные привычки. Для оценки этой составляющей уровня здоровья нами были выбраны следующие показатели:
- степень ожирения,
- гибкость позвоночника,
- вредные привычки,
- гиподинамия,
- заболевания родителей.
Интегральная оценка уровня физического здоровья, учитывающая обе группы факторов состоит из комплексной оценки по функциональным признакам, в совокупности с показателями дефектов развития и вредных привычек. Функциональная составляющая уровня здоровья оценивает уровень здоровья на текущий момент, а интегральная оценка, кроме того, учитывает ближайшую и отдаленную перспективу его изменения и имеет прогностическое значение. По полученным оценкам обследуемые разделяются на 5 групп: “обратиться к врачу”, “плохо”, “удовлетворительно”, “хорошо”, “отлично”.
Нами было произведено также экспериментальное исследование изменения индекса напряжения при проведении различных процедур: циклические физические нагрузки, массаж, инсоляция, водные процедуры и т. д. Была выявлена возможность оптимального выбора интенсивности процедур по величине индекса напряжения и частоты пульса.
Основной трудностью при технической реализации монитора здоровья являлась разработка алгоритма автоматического измерения артериального давления человека, поэтому рассмотрим его подробнее.
Алгоритм измерения артериального давления человека осциллометрическим методом состоит из двух частей:
1. Построение огибающей осциллограммы по ее пикам.
2. Определение на построенной огибающей мест, соответствующих систолическому и диастолическому давлениям.
На этапе построения огибающей осциллограммы осуществляется отброс артефактов от двигательной активности пациента и внешнего воздействия на манжету. Артефакты определяются по амплитудно-временным критериям, установленным эмпирически в результате проведения испытаний алгоритма на около 100 осциллограммах, снятых с различных пациентов. При этом присутствуют как осциллограммы с внесенными различными артефактами, так и без них. В результате алгоритм построения огибающей осциллограммы показывает хорошую устойчивость к одиночным внешним артефактам (ударам по манжете и т.д.) и к кратковременной двигательной активности пациента.
На этапе определения на огибающей мест, соответствующих систолическому и диастолическому давлениям пациента возникают определенные трудности с выбором критерия. При этом критерий для диастолического давления, выбранный как “максимум скорости убывания огибающей осциллограммы” дает неплохие результаты (среднеквадратическое отклонение < 5,5 мм рт. ст.), а для систолического
давления не удалось подобрать однозначного критерия. Используемый сейчас критерий обеспечивает среднеквадратическое отклонение < 8 мм рт. ст. Также как для систолического, так и для диастолического давления для обеспечения дополнительной надежности используются амплитудные ограничения, полученные эмпирическим путем.
Таким образом, разработанный алгоритм измерения давления осциллометрическим методом дает хорошие результаты для диастолического давления, а критерий для определения систолического давления требует дополнительного уточнения.
На основании полученных результатов на базе серийно выпускаемого монитора МН01, был разработан монитор здоровья МН01-9, который позволяет, как оценивать уровень здоровья, так и вести мониторный контроль за состоянием (см. рис. 2).
I, I
Рис. 2. Монитор здоровья МН01-9
ОСОБЕННОСТИ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЭГ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ А.В. Бросалин, В.Л. Сахаров, А.С.Черепанцев
Таганрогский государственный радиотехнический университет,
Тел. 6-17-95, 6-17-41, e-mail: [email protected]
Колебательный характер процессов жизнедеятельности присущ практически всем процессам как на клеточном, так и на макроскопическом уровнях. Наряду с процессами вызванными внешними воздействиями на организм, такими как смена дня и ночи, сезонов года, циклическими изменениями давления, солнечной активности, существуют процессы присущие непосредственно функционированию живого организма. К ним можно отнести дыхание, биение сердца, колебания состава крови, тремор мышц и ряд других процессов. Из теории колебаний известно, что для осуществления таких автоколебательных процессов необходима обратная связь выхода колебательной системы с ее входом. И в качестве главного центра, осуществляющего подобное управление является центральная нервная система.
