Методологические принципы разработки новой информационно-бытовой медицинской аппаратуры.

Методологической основой для разработки новой медицинской аппаратуры, предназначенной для охраны жизни и здоровья людей, явилась теория функциональных систем, выдвинутая выдающимся русским физиологом П.К. Анохиным.

Все многообразие поведения живого организма, его устойчивость к внешним факторам, стабильность различных физиологических функций обеспечивается сложным взаимодействием многочисленных саморегулирующихся функциональных систем, в которых центральные и периферические органы динамически объединяются для достижения полезных для организма приспособительных результатов.

Каждая функциональная система включает в себя рецепторные образования, являющиеся своеобразными живыми датчиками, динамически оценивающими величину регулируемого показателя. Функциональные системы имеют центральный аппарат — структуры мозга, анализирующие все многообразие поступающих сигналов, принимающие решения и программирующие ожидаемый результат. Наконец, в функциональной системе действуют исполнительные механизмы, объединяющие периферические органы и реализующие центральные команды. Ведущим звеном в системе является обратная афферентация от результата действия (обратная связь), которая информирует центр об эффективности деятельности исполнительных механизмов и о достижении конечного результата.

Принцип деятельности функциональной системы, ориентированной на конечный результат, взят нами за основу построения внешнего, искусственного звена саморегуляции (''биологический протез"). При недостаточности внутренних саморегуляторных механиз­мов, проявляющейся в нарушении той или иной физиологической функции, дополнительно включается внешний контур, призванный обеспечить стабилизацию жизненно важных функций организма.

В своей основе разработанные нами приборы строятся на принципах саморегуляторной деятельности функциональных систем живых организмов. В них имеются: датчики — чувствительные элементы, воспринимающие физиологические показатели организма; центральная часть - микропроцессор, оценивающий поступающую от организма информацию и дающий сигнал оповещения в случае выхода физиологических показателей за границу индивидуально установленной ''нормы". В приборах так же, как и в функциональных системах, осуществляется персональное программирование физиологических параметров, составляющих конечный результат, с одновременным их отслеживанием на основе обратной связи.

Приборы охранной сигнализации, вписываясь в архитектуру функциональных систем организма, выступают в роли дополнительного внешнего звена саморегуляции его различных физиологических показателей. При отклонении жизненно важного физиологического показателя от границ установленной нормы срабатывает внешний контур саморегуляции, подающий сигнал оповещения. Этот предупреждающий сигнал позволяет человеку своевременно предпринять ряд целесообразных действий по нормализации вышедшего из-под контроля физиологического показателя и тем самым предотвратить в дальнейшем развитие серьезных нарушений жизненно важных функций. Для нормализации физиологических функций и предупреждения развития опасной для жизни патологии может быть осуществлен самый широкий спектр профилактических мер. К их числу относят своевременный прием лекарств и выбор оптимальной дозы; снижение психоэмоциональной и физической нагрузки; прерывание критической — опасной для жизни и здоровья - фазы сна и, наконец, заблаговременное обращение к врачу, особенно в тех случаях, когда тревожный сигнал неоднократно повторяется.

Таким образом, с помощью разработанной аппаратуры недоступные в повседневной жизни для самоконтроля жизненно важные функции организма переводятся в разряд осознанно воспринимаемых и контролируемых процессов.

Принципиальная особенность предложенной аппаратуры заключается в следующем. Она относится к бытовой медицинской технике, рассчитанной на повседневное индивидуальное использование в обычных реальных условиях жизни: во время бодрствования и сна, на работе, дома и в транспорте. Приборы позволяют своевременно информировать человека о первых объективных признаках (симптомах) нарушений регулируемых физиологических функций, которые субъективно еще не воспринимаются. В них предусмотрено персональное программирование того или иного физиологического показателя индивидуально для каждого человека с учетом его физиологического состояния и возможного риска. На основе предварительного обследования врач рекомендует пациенту установить определенную верхнюю и нижнюю границы "нормы" в деятельности органов и отдельных функций. В любой момент при необходимости приборы могут быть перенастроены с учетом изменившегося состояния пациента. При отклонении контролируемых физиологических показателей от индивидуально установленной "нормы" прибор дает оповещающий сигнал.

Приборы миниатюрны, в них использована современная микропроцессорная электронная техника, основанная на больших интегральных схемах. Это позволяет каждому человеку постоянно носить их с собой без особых неудобств. Благодаря всем этим свойствам разработанные нами приборы способны своевременно предупреждать о возможности развития опасных нарушений жизненно важных функций и тем самым сохранять жизнь и здоровье людей.

Краткое описание некоторых из разработанных приборов приводится ниже.

Система охраны сердца — С.О.С. — устройство для непрерывного индивидуального слежения и оповещения о появлении первых объективных признаков нарушения деятельности сердца. Работа прибора основана на постоянной динамической регистрации электрической активности сердца (ЭКГ) человека в реальных повседневных условиях. Приборы С.О.С. существенно отличаются от известных и широко используемых в настоящее время портативных устройств для кардиомониторинга. Последние являются сугубо диагностическими приборами, осуществляющими непрерывную запись (запоминание) ЭКГ, предназначенную для клинических наблюдений и дальнейшей расшифровки врачом.

Приборы С.О.С. имеют 2 модификации.

С.О.С.- 1 предназначен для повседневного контроля ритмической работы сердца и выявления первых признаков нарушения сердечного ритма. Он позволяет самостоятельно индивидуально программировать верхние и нижние пределы частоты сердечных сокращений и задавать предельно допустимое для каждого пациента число возможных экстрасистол. Указанные характеристики прибора имеют принципиальное значение для выявления различных видов аритмий, являющихся опасным предвестником острых нарушений сердечной деятельности и, в частности, фибрилляции, способной в считанные минуты вызвать внезапную смерть. При появлении нарушений ритмической активности сердца прибор С.О.С.-1 дает сигнал оповещения ("тревога"), позволяющий осуществить своевременную медицинскую помощь.

Наряду с C.O.C.-1 разработан прибор С.О.С.-2, который обладает уникальными характеристиками, позволяющими ему выявлять качественные изменения кардиосигнала и таким образом предупреждать о появлении ишемических нарушений в работе сердца, развитии стенокардии и инфаркта миокарда. С.О С.-2 может быть полезен для профилактики наиболее распространенных острых сердечных нарушений и оптимальной реабилитации больных в постинфарктном состоянии.

Приборы С.О.С. могут быть рекомендованы больным с нарушениями ритма сердца, кардиосклерозом, ишемической болезнью сердца, перенесшим инфаркт миокарда, фибрилляцию, предрасположенным к внезапной смерти. Их можно использовать для индивидуального подбора эффективных лекарственных препаратов и их дозирования.

Приборы С.О.С. рекомендуются и здоровым людям для повседневного контроля за деятельностью сердца, особенно лицам, находящимся в экстремальных производственных и экологических ситуациях (летчики, космонавты, моряки, подводники, спасатели и пр.); спортсменам - для контроля функционального состояния и объема нагрузок; водителям автотранспорта и машинистам — для снижения опасности аварий и катастроф при внезапном нарушении сердечной деятельности; людям пожилого возраста — для объективного контроля дискомфортных психоэмоциональных ситуаций и различных физических нагрузок. В первую очередь они полезны всем, кто испытывает повышенное эмоциональное напряжение.

Устройство для индивидуального самоконтроля эмоционального стресса у человека ("Дозатор эмоционального Стресса"). Основоположником теории стресса Г.Селье, как известно, установлены критерии стресса, в числе которых — изменения содержания в крови и моче гормонов гипофиза и надпочечников, язвообразование слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, изменение формулы крови и др.

Наряду с этим выявлены психофизиологические, нейрофизиологические, вегетативные и биохимические корреляты стресса. Однако проблема поиска полноценного, надежного, объективного критерия стресса все еще остается чрезвычайно актуальной.

Эмоциональный стресс представляет собой системную многоуровневую реакцию организма на конфликтную ситуацию. Поэтому весьма логично было предположить, что критерием эмоционального стресса может служить некий интегральный показатель, в совокупности характеризующий взаимосвязь деятельности различных функциональных систем организма.

На основе экспериментальных исследований и наблюдений над людьми нами разработан новый объективный критерий эмоционального стресса, основанный на вычислении коэффициентов кросс-корреляции между артериальным давлением, частотой сердечных сокращений и частотой дыхания.

Показано, что эмоциональный стресс у людей и животных характеризуется снижением кросс-корреляционных связей между указанными параметрами вследствие дезинтеграции деятельности разных функциональных систем организма.

На основе проведенных исследований нами разработан приоритетный способ и устройство ("Дозатор стресса") для индивидуальной, объективной, количественной оценки степени развития эмоционального стресса в реальных бытовых и производственных условиях и предупреждения вызываемых стрессом функциональных и патологических нарушений.

Способ основан на регистрации вегетативных показателей человека: частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и на расчете кросс-корреляционных коэффициентов, которые объективно отражают степень развития эмоционального стресса.

Устройство представляет собой портативный переносной прибор для индивидуального пользования, в котором осуществляется персональное программирование предельно допустимого уровня эмоционально­го стресса. В случае возрастания эмоционального стресса до черты, опасной для здоровья и жизни, человек получает сигнал оповещения.

Прибор, как отдельно, так и вместе с "Системой охраны сердца", может использоваться в профилактических целях, в физиологических исследованиях, функциональной диагностике, спортивной и авиакосмической медицине, работниками автомобильного и железнодорожного транспорта, а также лицами, находящимися в экстремальных ситуациях.