Применение стабилографии для оценки функционального состояния человека-оператора в процессе профессиональной деятельности Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

рук, их развития и нарушения при психоневрологических, ортопедических и вестибулярных расстройствах.

Приборы и комплексы находят применение в лечебных учреждений для оценки возрастного развития детей и подростков, определения нарушений при эпилепсии, головных болях, умственной отсталости, детском церебральном параличе и ряде других заболеваний, а также для реабилитации больных с гемипарезами после инсульта.

Разработаны методические рекомендации по применению приборов.

УДК 612.76

ПРИМЕНЕНИЕ СТАБИЛОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В

ПРОЦЕССЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

А.А. Марченко, С.С. Слива

ЗАО ОКБ “Ритм”, Россия, 347900, г. Таганрог, ул. Петровская, 99, тел. (8634) 36-31-90. E-mail: stabilan@scenar.com.ru

В процессе работы, независимо от вида операторской деятельности, происходит изменение параметров функционального состояния (ФС) организма человека-оператора. Параметры ФС отражают текущий уровень работоспособности человека, степень испытываемой нагрузки и характер влияния рабочей среды на организм в процессе труда. Контроль текущего состояния и прогнозирование его изменения является основной задачей исследования операторской деятельности.

Представления о том, что показатели ФС косвенно характеризуют состояние физической и умственной работоспособности, составляет методологическую основу изучения трудовой деятельности вообще и операторской деятельности в частности. Труд оператора за пультом управления является разновидностью умственного труда и в силу этого составляет предмет, прежде всего, психофизиологического и психологического исследования. В основе функциональной структуры операторской деятельности лежат процессы информационного обмена, при этом базовые функции, характеризующиеся состоянием вегетативных систем, находятся на более низком иерархическом уровне и выполняют энергетически обеспечивающую роль. Общепринятые методы оценки функционального состояния и работоспособности человека-оператора представлены в таблице [1].

Контроль ФС человека-оператора в конкретной обстановке профессиональной деятельности традиционно осуществляется в трех основных формах:

- предстартовый контроль при определении возможности допуска специалистов к работе и в целях прогнозирования надежности их деятельности;

- оперативный контроль в целях диагностики наличных характеристик функционального состояния и работоспособности специалиста-оператора в процессе работы;

- динамический контроль после окончания работ в целях изучения особенностей восстановительного периода.

Широко применяемые методы оценки ФС и работоспособности по вегетативным показателям являются традиционным способом оценки. Ее обоснованием служит давно получившая признание в физиологии труда концепция рефлекторного взаимодействия различных систем организма в процессе трудовой деятельности. Установлено, что состояние вегетативных функций является отражением функционального состояния ЦНС [1].

Таблица

Методы оценки функционального состояния и работоспособности человека-оператора

Группы показателей Объект исследования Методы и методики

Оценка функционального состояния

1. Физиологические показатели Функциональное состояние ЦНС Электроэнцефалография, кожно-гальваническая реакция, измерение электрических параметров биологически активных точек

Сердечно- сосудистая система Пульсометрия, сфигмоманометрия, электрокардиография, механокардиография. Реовазография. Функциональные пробы с дозированными нагрузками

Дыхательная система Определение легочной вентиляции, частоты дыхания, спирометрия. Пробы с задержкой дыхания

Обмен веществ и теплообмен Определение энерготрат и основного обмена, показателей теплового состояния. Термометрия тела и кожи. Отдельные биохимические пробы

2. Психофизиологические показатели Высшая нервная деятельность Определение свойств нервных процессов, изучение характеристик памяти, внимания и мышления

Функции зрительного анализатора Измерение времени реакции на световые раздражители. Определение критической частоты слияния мельканий. Определение пропускной способности анализатора, измерение скорости зрительного восприятия, исследование движения глаз (электроокулография)

Функции слухового анализатора Измерение времени реакции на звуковые раздражители, аудиометрия

Функции двигательного анализатора Актография, координометрия, тремометрия, электромиография, динамометрия и эргография

Функции тактильного анализатора Эстезиометрия, определение времени реакции на тепловой и холодовой раздражители.

3. Психологические показатели Личность оператора. Субъективное состояние оператора Социологический анализ личности, определение личностных свойств, оценка мотивации, эмоциональной устойчивости и волевых качеств личности, изучение межличностных отношений в группе (коллективе). Исследование групповой деятельности. Психологические тесты (бланковые методики)

Оценка работоспособности

Прямые показатели работоспособности Эффективность работы за пультом управления Аппаратно-экспериментальные методики. Определение количественных характеристик работоспособности (быстродействие, безошибочность, точность и др.)

В оценку ФС оператора по вегетативным функциям вносятся погрешности измерения, связанные с физиологическим и психологическим воздействием датчиков, закрепленных на теле оператора. Интерес же представляет наблюдение и прогнозирование истинного функционального и психофизиологического состояния человека-оператора в процессе профессиональной деятельности.

Для комфортной оценки ФС человека-оператора в ЗАО "ОКБ "РИТМ" разработан опытный образец стабилографического кресла. Оно позволяет вести мониторинг ФС оператора в процессе деятельности, без отвлечения его от трудового процесса.

Стабилографическое кресло позволяет производить наблюдение за изменением положения центра давления оператора на плоскость сиденья кресла. В спинку и подлокотники кресла встроены датчики давления. Предусмотрена возможность регистрации фотоплетизмограммы и периметрического дыхания с помощью традиционных средств съема физиологических сигналов синхронно с биомеханическими. Но основными каналами являются каналы стабилограмм, фиксирующие траекторию движения координат центра давления во времени, оказываемого человеком на плоскость опоры.

Проводились эксперименты различной длительности, направленные на исследование операторской деятельности, как в динамике, так и в статике. Интересными оказались эксперименты по исследованию позы человека, сидящего в кресле. Если оператор сидит прямо, не сильно опираясь на спинку кресла, во всех стабилографических каналах четко просматриваются сигналы, отражающие физиологические процессы в организме оператора, например, дыхание и пульс. На рис. 1 представлен фрагмент такой записи.

11,12 мм 9,80 і і і " і і і і і і і і і і і

5Є,23 мм 55,07

45,87 кг 45,48 Балистограмма 'ц . ,1 л

34,00 кг 33,95 lili 1 1 1 І ! 1 1 1 1 1 VvA 1 1 ґуК^~г^, 1 1 1 1 1 1 1 11 ' ""V, 1 І j-f 1 1^,, 1 1 .1 І і і v V'A./v-' і І І І І І І І І І І

2,29 кг 2,13 Подлокотник 1 . і . і і і

1,71 кг 1,62 П одлокотннк 2 ■

4,45 -1,21 -Дынание 1 ~\ '\ * 1 V 1 \ 1 j 1 1 і і і / і і —Г і і і і —1—Ч 1 1 і і \ і і і Д і і 1 1 1 \ І 1 J' 1 1 \ 1 уП 1 1 1 1 N. г 1 1 Ч 1 г 1 1

18,63 -7,15 Фогоплетизмограмма ,[| Л і і і і д4ідзщ44д^іл^аяіі і і і і і і і і і і

О 1 2 3 4 5 Є 7 8 Э 10 11 12 13 14 15

Время, с

Рис. 1.

Графики сигналов стабилографического кресла.

Баллистограмма - это физиологический сигнал, который позволяет фиксировать динамику давления тела оператора на плоскость опоры. Все вышеперечисленные каналы обладают высокой чувствительностью.

В качестве примера, на рис. 2 представлены синхронно снятые баллистограмма и фотоплетизмограмма спокойно сидящего человека. Пики баллистограммы совпадают с пиками фотоплетизмограммы, при некотором постоянном опережении по фазе, поскольку они отражают механическое сокращение сердечной мышцы и выброс крови в аорту. Таким образом, баллистограмму можно интерпретировать как баллистокардиограмму.

Поскольку процесс дыхания сопровождается деформацией грудной клетки вперед-назад, в сагиттальной составляющей хорошо просматривается дыхательная волна. Это позволяет с помощью фильтрации выделять дыхательную волну из сагиттальной составляющей стабилографического сигнала. На рис. 3 вверху представлен фрагмент сигнала сагиттальной составляющей стабилограммы, в центре - он же после низкочастотной фильтрации, внизу, для сравнения, синхронно снятый сигнал периметрического дыхания.

3456789 10

Время, с

Рис. 2.

Фрагмент сигнала баллистограммы (вверху) и фотоплетизмограммы

(внизу).

Сигналы стабилограмм у спокойно сидящего человека, обусловленные непроизвольными процессами поддержания позы, а также физиологическими процессами в организме человека, условно будем называть микродвижениями. Сигналы, обусловленные произвольными движениями человека, направленными на выполнение профессиональной деятельности, условно будем называть макродвижениями.

При исследовании оператора в процессе профессиональной деятельности было установлено, что двигательная активность,

регистрируемая каналами стабилокресла, обусловленная макродвижениями тела, по амплитуде на порядок превосходит микродвижения. На рис. 4 и 5 представлены фрагменты таких стабилограмм.

2 4 6 8 10 12 14 16 18

Время, с

Рис. 3.

Фрагмент сигнала сагиттальной составляющей стабилограммы (вверху), отфильтрованного сигнала сагиттали (в центре), синхронно снятого сигнала периметрического дыхания (внизу).

820 830 840 850 860

Время, с

Рис. 4.

Фрагмент стабилограммы.

Результаты предварительной апробации стабилографического кресла позволили определить круг задач для дальнейших исследований:

- разработать алгоритм для достоверного выделения сигналов макро - и микродвижений;

- установить критерии оценки ФС оператора по этим сигналам;

- разработать специальное программное обеспечение для

выделения из сигналов микродвижений сигналов, отражающих

физиологические процессы в организме оператора.

Совместный учет физиологических показателей и характера макродвижений, типичных для определенного вида операторской

деятельности позволит повысить надежность оценок ФС, а так же прогнозировать работоспособность человека-оператора в процессе

профессиональной деятельности.

70 I-------1----------ч f----------------------H---L------ч-1120------------------1130---------1140--------1150--------11Б0

Время, с

Рис. 5.

Фрагмент стабилограммы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Методы оценки функционального состояния и работоспособности человека-оператора: учебно-методическое пособие для врачей / В.П.

Малышев, Е.А. Николаев, В.Н. Прокофьев, Н.В. Лазарев, М.И. Будник. -Москва: Военное издательство, 1986, 96 с.

УНИФИЦИРОВАННЫЙ МНОГОПОСТОВОЙ КОМПЛЕКС ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПЕРСОНАЛА

А.А.Скоморохов, В.Е.Косачев, А.А.Талалаев

Научно-производственно-конструкторская фирма «Медиком МТД», 347900, г. Таганрог, Ростовская обл., ул. Ленина, 99, т.(863-44) 2-63-84, 2-34-68, ф.2-74-26,

E-mail: office@medicom-mtd.com; http://www. medicom-mtd.com

Обеспечение надежности профессиональной деятельности и сохранения здоровья персонала является актуальной задачей прикладной психофизиологии. Особенно это относится к труду человека, связанному с высокой «ценой» ошибок деятельности, например, диспетчерского и операторского состава предприятий.