исследование адаптационных возможностей организма и риска
advertisement
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦКНТР РФ – ИНСТИТУТ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ РАН ====================== ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОРГАНИЗМА И РИСКА РАЗВИТИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ НАБЛЮДЕНИИ ЗА ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫМИ ЛЮДЬМИ (Оценка и прогнозирование состояния здоровья человека при моделировании пилотируемой марсианской экспедиции) Методическое руководство к программе параллельных исследований в эксперименте «Марс-500» Составители: Профессор, доктор медицинских наук Р.М. Баевский Доктор биологических наук А.П. Берсенева Москва 2008 Содержание: Введение 1. Риск развития заболеваний в межпланетных полетах 2. Общие принципы построения медицинской информационной системы для межпланетных экспедиций 3. Наземный эксперимент Марс-500 (основные положения) 4. Параллельные исследования по программе «Марс-500-П» 5. Оперативная оценка функционального состояния в параллельных исследованиях по программе «Марс-500-П» 6. Динамическая оценка адаптационных возможностей организма в параллельных исследованиях по программе «Марс-500-П» 7. Поликлинические исследования до и после проведения параллельных исследований по программе «Марс-500-П» 8. Организация параллельных исследований по программе «Марс-500-П». Заключение Список литературы Приложения: 1) Научная программа параллельных исследований «Марс-500-П» 2) Типовой договор между участниками параллельных исследований 3) Инструкция по работе с комплексом «Экосан-2007» 2 Введение Осуществление полетов к другим планетам на протяжении многих веков являлось невыполнимой мечтой и объектом приложения таланта множества писателей – фантастов. Наш великий соотечественник К.Э. Циолковский был первым, кто научно обосновал реальность межпланетных полетов и разработал конкретные технические предложения по их осуществлению. Сегодня мы как никогда близко подошли к осуществлению вековой мечты человечества о межпланетных полетах. В последние годы интенсивно разрабатываются проекты, связанные с возможностью пилотируемого полета на Марс. При этом большое внимание уделяется вопросам обеспечения безопасности полета и надежности работы экипажа. Важной предпосылкой успешного осуществления марсианской экспедиции является способность организма человека адаптироваться к условиям длительного космического полета без существенных изменений земного уровня функционирования основных жизненно важных систем. Анализ состояния организма космонавтов во время и после продолжительного пребывания в невесомости не выявил каких-либо патологических отклонений, препятствующих постепенному увеличению длительности пилотируемых полетов. Так, врач-космонавт В,В Поляков успешно осуществил 438-суточный полет, сопоставимый по длительности с временем экспедиции к Марсу. Однако, исследованиями на О.С. «Мир» были выявлены функциональные изменения нейрогормональной регуляции, указывающие, на то, что сохранение гомеостаза основных жизненно важных систем организма обеспечивается благодаря активной деятельности регуляторных систем (Григорьев А.И. и соавт., 1998; Григорьев А.И, Баевский Р.М., 2001). Это означает, что система медицинского контроля за состоянием здоровья членов экипажа в пилотируемых межпланетных полетах должна строиться на иных принципах, чем на современных космических кораблях и орбитальных станциях. Сейчас медицинский контроль основан на традиционном для земной медицины подходе, где целью является постановка диагноза заболевания, определение наличия и выраженности патологических отклонений от нормы в отдельных органах и системах. Опыт медицинского обеспечения длительных космических полетов показывает, что симптоматика наблюдавшихся отклонений обусловлена, главным образом, недостаточными адаптационными возможностями организма, нарушениями регуляции физиологических функций. Поэтому важное место в перспективных системах медицинского контроля должны занять информационные технологии, направленные на оценку состояния регуляторных систем, поскольку, именно, перенапряжение механизмов регуляции и связанное с ним снижение функциональных резервов, является одним из главных факторов риска развития заболеваний. В межпланетном полете вопросы обеспечения хорошего здоровья и высокой работоспособности членов экипажа будут иметь первостепенное значение. Поэтому уже сейчас важно оценить риск развития патологических отклонений и заболеваний, препятствующих успешному осуществлению такого полета. Для разработки системы медицинского контроля межпланетного экипажа необходимым является определение патогенеза наиболее вероятных видов патологических отклонений и выбор адекватных методов их ранней диагностики и прогнозирования. Но главное место, по-видимому, должны занять вопросы оценки адаптационных возможностей организма, ибо только на основе их динамической оценки может быть построена система прогнозирования состояния здоровья и работоспособности. Данное методическое руководство подготовлено для участников параллельных исследований, проводимых в рамках эксперимента «Марс-500», в котором моделируется работа членов межпланетного корабля при полете к Марсу. Основной эксперимент будет проводиться в гермокамере, имитирующей межпланетный корабль. Его 3 продолжительность планируется равной 500 дням, но может быть увеличена и до 700 дней. Почти двухлетнее пребывание группы людей в изолированном помещении при стрессорном воздействии различных факторов (см. ниже) не оказать существенного влияния на организм, на его адаптационные возможности и на механизмы регуляции. Для научного анализа изменений в состоянии здоровья «марсианского» экипажа необходимы контрольные эксперименты, в которых аналогичные группы людей находились бы в естественных условиях при воздействии разнообразных факторов среды, климато географических, производственных, социально-бытовых. Критерии здоровья и риска развития заболеваний можно определить только на основе сравнения адаптационных реакций групп людей, находящихся в искусственных, жестко заданных и регулируемых условиях среды, с реакциями аналогичных групп, живущих в естественных условиях В связи с этим контрольные исследования, которые будут проходить параллельно с основным экспериментом, планируется проводить одновременно на нескольких группах добровольцев. Как и основной эксперимент, который проводиться при участии Европейского космического агентства, параллельные исследования будут носить интернациональный характер и будут проводиться в различных регионах мира. Это позволит получить достаточно большое число вариантов адаптационных реакций, обусловленный различиями климатического, этнического, географического, производственного и социального характера. Одним из главных условий в параллельных исследованиях будет сравнимость получаемых данных, однотипность применяемых методик. Это означает, что должна быть создана общая для всех групп методология и технология исследований, которая позволит рассматривать все полученные результаты в рамках единой базы данных. Это означает, что будут согласованы и методы измерений, и измеряемые показатели, и условия, при которых осуществляются исследования, и время их проведения. Само собой разумеется, что у всех участников исследований должно быть согласованное понимание целей и задач эксперимента и общая научно-теоретическая платформа при анализе и обсуждении полученных данных. Понятно, что нельзя ожидать однозначной оценки результатов, поскольку, сколько ученых, столько и мнений. Из сказанного следует, что методическое руководство для участников параллельных экспериментов должно охватывать весьма значительный круг проблем, включающих как вопросы теории (учение о здоровье, теория адаптации, донозологическая диагностика), так и практику проведения исследований (методики, программы, аппаратура). Кроме основных авторов- составителей данного методического руководства в его подготовке принимали участие научные сотрудники ГНЦ РФ-ИМБП РАН Е.Н. Лучицкая, и А.Г Черникова. 4 1. Риск развития заболеваний в межпланетных полетах 2. Общие принципы построения медицинской информационной системы для межпланетных экспедиций 3. Наземный эксперимент Марс-500 (основные положения) 4. Параллельные исследования по программе «Марс-500» При проведении эксперимента длительностью почти в 2 года в условиях изоляции и в специфических условиях жизни и деятельности малой группы, имитирующей деятельность Марсианского экипажа, возникают некоторые новые проблемы, которых практически нет в других модельных экспериментах. Прежде всего, следует отметить, что процессы долговременной адаптации, ведут к определенной перестройке регуляторных механизмов и к установлению новых функциональных взаимосвязей в организме. Это может привести к повышенному расходованию функциональных резервов организма и существенно увеличить риск развития заболеваний. С другой стороны, воздействующие на организм факторы эксперимента, постепенно становятся менее значимыми вследствие постепенного «привыкания» к ним (фактор акклиматизации). Это делает необходимым проведение дополнительных целенаправленных исследований для того, чтобы оценить роль и значимость вышеуказанных особенностей длительного пребывания человека в новых необычных условиях Следует также учитывать следующие положения: а) 500-суточное пребывания в условиях эксперимента оказывает определенное воздействие на организм человека, но степень этого воздействия в сумме возможно сопоставима с комплексом производственных, климатических, психосоциальных воздействий, которые испытывает человек за такой же срок в обычных условиях; б) Естественное «старение» организма проявляется смещением его функционального состояния в сторону увеличения напряжения регуляторных систем и развития донозологических состояний и, таким образом, характеризуется ростом «цены адаптации» к условиям окружающей среды. Как показывают результаты массовых донозологических исследований, за 2 года в условиях производства наблюдалось значительное ухудшение функционального состояния при отсутствии каких-либо дополнительных вредных воздействий. в) Адаптационно-компенсаторные процессы в организме (в частности, периодическая активация регуляторных систем) протекают естественным путем, независимо от места пребывания человека. При этом период активации-торможения имеет сугубо индивидуальный характер. Все эти аспекты адаптационного процесса не могут быть игнорированы при проведении такого эксперимента как «Марс-500». Но они могут быть изучены только при проведении специальных дополнительных параллельных (сателлитных) исследований. Такие исследования могут быть организованы с определенным приближением к схеме эксперимента «Марс-500» с участием добровольцев, выполняющих свою обычную работу и живущих в своих привычных социально-бытовых условиях. При этом возрастнополовой состав таких групп должен быть близок к составу участников эксперимента Марс-500. Длительность параллельных экспериментов должна быть аналогичной основному эксперименту. Фундаментальный компонент данной работы заключается в разработке и научноэкспериментальном обосновании критериев оценки риска развития заболеваний у практически здоровых людей, находящихся в различных социально-экологических условиях. При разработке данной проблемы в качестве теоретической базы предполагается использовать учение Г.Селье об общем адаптационном синдроме(1960), положение В.В. Парина с сотр. о сердечно-сосудистой системе как об индикаторе адаптационных реакций целостного организма (1967), современные представления о 5 пограничных между нормой и патологией донозологических состояниях (Р.М. Баевский,(1979, Р.М. Баевский, А.П. Берсенева,1997). Следует отметить еще один важный социально-экономический аспект параллельных исследований. Он состоит в развитии технологий оценки и прогнозирования состояния здоровья, разработанных в космической медицине, применительно к проблемам практического здравоохранения и прикладной физиологии. Проведение параллельных исследований на контингентах лиц в нескольких климато-географических регионах, и в разных социально-производственных условиях даст обширные материалы для будущего использования результатов «марсианского» эксперимента в интересах народного хозяйства. Таким образом, актуальность развития указанных работ вытекает из задач основного эксперимента по оценке механизмов адаптации в условиях моделирования пилотируемого полета к Марсу и из целесообразности использования передовых технологий космической медицины в интересах практического здравоохранения. Получение научно обоснованных данных о естественной динамике показателей функционального состояния организма в течение 500 дней (1,5-2 лет) важно для повышения объективности оценок изменений, наблюдаемых в эксперименте «Марс-500». Проведение в естественных условиях испытаний разработанных применительно к эксперименту «Марс-500» новой методологии и конкретных технологий, направленных на диагностику донозологических состояний, позволит изучить влияние внешних условий на взаимосвязь между степенью напряжения регуляторных систем и их функциональным резервом и разработать критерии для прогнозирования возможного перенапряжения и истощения механизмов адаптации, ведущего к развитию патологических изменений. Рабочая гипотеза: Длительное напряжение регуляторных систем ведет к снижению функциональных резервов организма, уменьшению адаптационных возможностей организма и в результате к повышению риска развития заболеваний. Данное положение должно быть исследовано экспериментально с учетом индивидуальных особенностей организма (тип регуляции, возраст) и внешних условий (экологические и социальные условия, вид воздействий, сезонные изменения, и т.п.). Научное обоснование данной рабочей гипотезы применительно к задачам медицинского обеспечения марсианской экспедиции вместе с развитием теоретических положений о функциональных резервах человека составляет теоретическую новизну данного проекта. Основные задачи и содержание научной программы исследований. Основные задачи параллельных исследований могут быть сформулированы следующим образом: А. Получение научно обоснованных данных о естественной динамике показателей функционального состояния организма в течение 500 дней (1,5-2 года) для повышения объективности оценок изменений, наблюдаемых в основном эксперименте «МАРС-500». Б. Проведение в естественных условиях испытаний разработанных применительно к эксперименту «МАРС-500» новой методологии и конкретных технологий, направленных на диагностику донозологических состояний; В. Определение степени напряжения регуляторных систем и их функционального резерва в различных климато-географических и социально-производственных условиях для прогнозирования возможного перенапряжения и истощения механизмов адаптации, ведущего к развитию патологических изменений; Г. Получение новых научных данных о долговременной динамике показателей здоровья в разных профессионально-региональных группах в интересах совершенствования системы здравоохранения. Для решения всех этих задач важен выбор адекватных методов исследования. В данном случае будут использоваться в основном методы и приборы аналогичные тем, которые применяются в основном эксперименте. Однако методология исследования модифицируется применительно к условиям проведения исследований в естественных 6 производственных и бытовых условиях. Поскольку такие обследования будут проводиться в амбулаторно, то они должны быть максимально минимизированы. Планируется следующая схема измерений: 1) Ежемесячные оперативные исследования (типа «О»): Регистрация ЭКГ в течение 10 минут с проведением дыхательных проб и измерением артериального давления. Заполнение специальной анкеты об образе жизни, нагрузках и возможных жалобах за прошедший месяц. 2) Ежеквартальные динамические комплексные исследования (типа «Д»): Регистрация комплекса кардиореспираторных параметров с выполнением функциональных проб с физической, умственной и ортостатической нагрузками и измерением артериального давления. Заполняется подробная анкета и проводится психологическое тестирование. Желательным является проведение Холтеровского мониторирования. 3) Поликлинические диспансерные исследования (типа «П») проводятся до и после всего цикла длительных исследований, а также в середине цикла (через год после начала). В состав этих исследований входит полное стандартное поликлиническое амбулаторное обследование с анализами крови и мочи, осмотром терапевта, невропатолога и других специалистов, подробное УЗИ и ЭКГ исследование. Для исследований категорий О и Д используется специальный аппаратнопрограммный комплекс « Экосан-2007», аналогичный применяемому в основном эксперименте такому же комплексу. Однако, его программное обеспечение модифицируется с учетом особенностей параллельных амбулаторных обследований. Это касается в основном анкетного опроса, базы данных и формы выдаваемых заключений. 5. Оперативная оценка функционального состояния в параллельных исследованиях по программе «Марс-500-П» Для оперативной оценки функционального состояния будут использоваться достаточно простые, но высокоинформативные методики, обеспечивающие проведение обследования в течение 10-15 минут. Результатом такого обследования должно быть получение оперативного заключения и формирование файла с результатами проведенного исследования в индивидуальной базе данных с последующей его передачей в аналитический центр ГНЦ РФ–ИМБП РАН. Поскольку используемые методические подходы не являются традиционными целесообразно перед описанием конкретной технологии и методики исследований рассмотреть научно-теоретические вопросы оперативной оценки функционального состояния. Это поможет участникам исследований лучше понимать и интерпретировать их результаты, а также обеспечит единую трактовку данных в разных исследовательских группах. Методика и технология оперативной оценки функционального состояния организма Предусматривают следующие виды исследований: 1) Регистрацию ЭКГ в 3-х стандартных отведениях; 2) Анализ вариабельности сердечного ритма; 3) Измерение роста и веса тела; 4) Измерение артериального давления; 5) Заполнение краткого вопросника о самочувствии, жалобах и образе жизни. 7 Все эти обследования проводятся в покое, без каких либо тестирующих нагрузочных воздействий. В качестве дополнительного метода исследования используется дисперсионное картирование электрокардиограммы (ДК ЭКГ), которое проводится с использованием 3-х отведений электрокардиограммы и специального программного обеспечения. Ниже этому методу будет уделено специальное внимание. Программа исследований включает 5 этапов и занимает не более 15 минут (таблица.1). Программа исследований при организма Таблица 1. оперативной оценке функционального состояния № пп Этапы исследований Время в мин. 1 Заполнение вопросника 5 2 Измерение роста и веса тела 2 3 Измерение артериального давления 2 4 Регистрация ЭКГ 3 5 Анализ ВСР 5 6 ДК ЭКГ 3 Таким образом, исследование занимает 20 минут. Важным условием является однотипность условий, в которых проводится исследование, с тем, чтобы обеспечить сравнимость данных получаемых в динамике. Предлагается проводить исследования в первой половине дня и, по возможности в понедельник или во вторник, пока еще не накопилось напряжение рабочей недели. Для проведения исследований должно быть выделено специальное помещение, обеспечивающее отсутствие шума, хорошую вентиляцию и нормальный температурный режим. Исследование проводится в положении испытателя «сидя». Должен быть обеспечен максимальный психологический и физический комфорт. Исследование проводится с использованием аппаратно-программного комплекса «Экосан-2007». Этот комплекс разработан специально для применения в программе «Марс-500» и предусматривает проведение исследований, как по оперативной оценке функционального состояния, так и по динамической оценке адаптационных возможностей организма. Последний вид исследований связан с применением и ряда других методик (см. ниже) и с проведением разнообразных функциональных тестов. Однако, для оперативной оценки функционального состояния может быть использована и другая аппаратура, например, электрокардиограф «Карди-2», серийно выпускаемый ООО «Медицинские компьютерные системы» (г. Зеленоград). Этот прибор позволяет при наличии соответствующего программного обеспечения реализовать методики ДК ЭКГ и анализа ВСР. Применение комплекса «Экосан-2007» более предпочтительно, потому что позволяет формировать выходные документы (заключение для обследуемого и протокол проведенных исследований, который отправляется в аналитический центр). Ниже рассматривается технология исследований при использовании комплекса «Экосан-2007». Этап 1. Заполнение вопросника. Обследуемому добровольцу предлагается ответить на вопросы, отмечая положительные ответы в таблице. Эти ответы затем вводятся в компьютер врачом-специалистом с помощью клавиатуры или автоматически. Этап 2. Измерение роста и веса тела. Рост измеряется только при первичном обследовании. Вес измеряется с помощью цифрового масс-метра и результаты записываются в регистрационную часть ответной части вопросника. 8 Этап 3. Измерение артериального давления. Используют автоматический измеритель артериального давления (например, фирмы A&D).Измерение проводят в положении «сидя» в условиях отсутствия посторонних раздражителей. Измерение проводят дважды с интервалом в 0,5 минуты. В регистрационную карту вводят результаты 2-го измерения. Этап 4. Регистрация электрокардиограммы и анализ ВСР. До начала исследований комплекс «Экосан-2007» должен быть подключен к компьютеру и должна быть проверена его работоспособность. Кабель с электродами должен быть заранее подключен к разъему электрокардиографа «Карди-2», который является одним из элементов комплекса. Перед установкой электродов следует протереть влажной салфеткой кожу в местах наложения электродов и дождаться пока кожа высохнет. На контактную поверхность электрода нанести небольшое количество специального электродного геля, улучшающего токопроводность. Присоединить клипсы красного, желтого, зеленого и черного цвета следующим образом (Рис.1): Красный электрод (R) – правое запястье, желтый электрод (L) – левое запястье, зеленый электрод (F) – левая нога, черный электрод (N) – правая нога. Рис. 1. Схема размещения электродов при записи ЭКГ После установки электродов включить работу программы «Кардивар», щелкнув дважды по ярлыку на рабочем столе , после чего появится окно ввода ЭКГ (рис.2). Нужно найти фамилию обследуемого лица и выделить ее, после чего начать ввод ЭКГ, нажав кнопку «Ввод сигнала». При вводе ЭКГ мы видим 6 отведений (3 стандартных и 3 однополюсных). Автоматически установлена длительность записи равная 5 минутам. Этап 5. Анализ ВСР. Одновременно с вводом сигналов идет распознавание R-пиков ЭКГ и вычисление длительностей кардиоинтервалов. Внизу отображается кардиоинтервалограмма (см. рис.3). После окончания 5-минутного интервала производится обработка кардиоинтервалограммы (анализ ВСР). Для этого используют кнопки Р- распознавание и А- анализ. После анализа данных и просмотра результатов с помощью специальной программы формируется выходной документ-заключение (см. рис. 4) 9 Рис. 2. Окно ввода ЭКГ. После выбора фамилии обследуемого лица нужно нажать кнопку «Ввод сигнала» Р А Рис. 3. Окно регистрации ЭКГ. Внизу – кардиоинтевалограмма. Для обработка кардиоиетервалограммы используют кнопки Р- распознавание и А- анализ 10 Рис. 8. Заключение по результатам анализа ВСР Этап 6. Дисперсионное картирование ЭКГ. При дисперсионном картировании электрокардиограммы формируется так называемый «портрет сердца». Он представляет собой созданное средствами компьютерной графика изображение сердца в двух проекциях с наложенными на него в виде цветовой окраски данными анализа.. Измеряемые при дисперсионном картировании низкоамплитудные колебания биопотенциалов сердца (в пределах 10-30 микровольт), определяемые на всем протяжении комплекса QRST. Дисперсии вычисляются для различных зон сердца (G1G9). Затем отдельные значения суммируются и выражаются в % к максимально возможной величине дисперсии. Этот интегральный показатель «миокард» в зависимости от своей величины дает окраску различных зон сердца от зеленой (в норме) 11 до красной (при патологии). Наглядность результатов и кратковременность исследования (30-60 секунд) обусловили активное применение этого метода для исследования больных с ишемической болезнью сердца и другими сердечно-сосудистыми заболеваниями [16]. Метод ДК ЭКГ реализуется с помощью того же электрокардиографа «Карди-2», который встроен в комплекс «Экосан-2007» (отдельно выпускаемый прибор для ДК ЭКГ называется «Кардиовизор 06с») После анализа ВСР и получения заключения электроды не снимают и начинают следующий этап исследования. Закрыв программу «Анализ ВСР», открывают новую программу «Кардиовизор». Для этого нужно дважды щелкнуть мышкой ярлык на рабочем столе. CardioVisor На экране монитора появится окно программы (Рис.5). Из списка врачей выбрать нужного(или «добавить» нового) и нажать «ОК». Рис.5. Окно программы «Кардиовизор» Если исследование у пациента проводится впервые, необходимо создать карточку «Нового пациента». Для этого в меню «Пациенты» нажать кнопку «+» (Рис. 6) и заполнить необходимые поля анкеты. 12 Рис. 6. Ввод в список нового пациента Если карточка с фамилией пациента уже существует, выбрать фамилию пациента, дважды щелкнув по нему левой кнопкой мыши. Затем нажать «+» (Рис.7) Рис. 7. Повторное обследование пациента В появившемся окне для начала обследования нажать кнопку «Старт», как показано на рис. 8. 13 . Рис.8 Начало исследования Начнется обратный отсчет (-5 сек) и затем запись электрокардиограммы. Испытуемый должен находиться в покое, в расслабленном состоянии, исключая движения. Убедиться в отсутствии помех и шума. При необходимости нажать кнопку «Стоп» ( под кнопкой «Старт») и повторить запись. Дождаться появления рисунка с изображением портрета сердца (рис.9). Нажать кнопку с изображением микроскопа (Рис 9) и провести запись повторно (2 или 3 раза исходя из инструкции по проведению эксперимента) Рис. 9. Изображение «портрета сердца» 14 «Портрет сердца» может быть выдан на печать (показано стрелкой) и предан исследуемому лицу вместе с заключением по анализу ВСР. Образцы «портретов сердца» показаны на рис. 10. Одновременно с выдачей «Портрета сердца» могут быть выданы на печать данные электрокардиографии и результаты анализа ( см. рис 11). Рис. 10. Образец регистрации ЭКГ прибором «Карди-2» с использованием программного обеспечения «Кардиовизор 06с» А Б Рис.11. Электрокардиограф «Карди-2» (А) и образцы «портретов сердца» (Б). 15 Заключительной операцией исследования является формирование индивидуальной базы данных. Для этого вызывают программу «Escreen», щелкнув мышкой дважды по соответствующему ярлыку на рабочем столе . В полученном списке исследований нужно найти текущее (уже выполненное) исследование и проверить сформированную индивидуальную базу данных. Следует заполнить пропуски данных, в частности, заполнить графы, относящиеся к ЭКГ (результаты визуальной оценки наличия изменений ЭКГ). Образец выходного документа «База данных-1» представлен в приложении к данному руководству. Последний этап оперативной оценки функционального состояния состоит в формировании заключения по результатам проведенного исследования (см. рис. 12). При формировании заключения используется специальный алгоритм (см. таблицы 2 и 3) Таблица 2 Алгоритм комплексной оперативной оценки функционального состояния Основные показатели ЧСС САД ДАД ИФИ Миокард Стрессиндекс ПАРС ЭКГ Анкета Оценки в баллах 1 2 До 65 66-72 До 140 141-150 До 90 90-95 До 2,4 2,42-3 До 15 15-6 До 150 151-200 3 73-80 151-160 96-100 3,01 -3,5 17-18 201-250 4 81-90 161-170 101-110 3,51- 3,9 19-22 251-400 5 91 и выше 171 и выше 11 м выше 3,91 и выше 23 и выше 401 и выше 1-3 До 3 До 2 5,6 5-6 6-8 7 7-8 9-14 8 и выше 9 и выше 15 и выше 4 3-4 3-5 Таблица 3 Оценки функционального состояния (в баллах): Оценка в баллах Оценки функционального состояния 1 Порог суммы баллов До 7 2 3 4 5 8-14 15-20 21-25 26 и выше Донозологическое состояние – 1 Донозологическое состояние – 2 Преморбидное состояние Вероятное наличие патологии Состояние физиологической нормы 16 Исследование № 52 Ф.И.О. Сергеев Петр Васильевич 35 лет Дата исследования 23 августа 2008 г Программа «МАРС-500-А» Патология Преморбид Донозология -2 Ваше функциональное состояние Донозологоя -1 Норма 0 1 2 3 4 5 Шкала функциональных состояний Основные результаты исследования: Измеряемые показатели Результаты текущего исследования 23.08.2008 Результаты Динамика и предыдущего величина исследования изменений 21 .07.2008 ЧСС САД ДАД ИФИ Стресс индекс Индекс «Миокард» ПАРС ЭКГ Анкетный опрос Комплексная оценка Заключение Рис. 12. Выходной документ оперативной оценки функционального состояния 17 5. Динамическая комплексная оценка адаптационных возможностей организма в параллельных исследованиях по программе «Марс-500-П» Адаптационные возможности организма – это главный показатель уровня здоровья, который содержит в себе как оценку текущего функционального состояния, так и прогноз на будущее. Текущее состояние, как указано выше, можно оценить по степени адаптации к условиям окружающей среды: удовлетворительная адаптация, напряжение механизмов адаптации, неудовлетворительная адаптация, срыв адаптации. В такой оценке содержится и прогностический компонент поскольку степень адаптации это ответная реакция организма на текущее (сиюминутное) воздействие условий окружающей среды. Текущее состояние организма – это сложившийся на данный момент баланс между организмом и средой. Этот баланс определяется имеющимся запасом функциональных резервов, о котором нам известно лишь. что он достаточен для поддержания определенного функционального состояния ( физиологическая норма, донозологическое состояние, преморбидное состояние). Без предъявления дополнительной нагрузки, без «перемещения» организма в другие условия мы не можем судить о его способности адаптироваться к более высокому уровню стрессорных воздействий. Мы можем лишь предполагать, что если текущее состояние характеризуется высокой степенью напряжения регуляторных систем, то организм обладает низкими функциональными резервами. Такого знания о будущем явно недостаточно для решения прогностических задач. Следовательно, оценка адаптационных возможностей организма связана с проведением функционального тестирования, т.е. с предъявлением организму определенного набора функциональных нагрузок, требующих мобилизации функциональных резервов. Эти нагрузки должны быть адресованы разным системам организма и разным звеньям регуляторного механизма. Исключая специальные нагрузки, применяемые для решения дифференциально-диагностических задач в узких клинических специальностях, мы выбрали для оценки адаптационных возможностей организма четыре вида нагрузок: физические, ортостатические, умственные, дыхательные. В таблице 5 представлены наименования этих функциональных нагрузочных тестов, а ниже рассматриваются конкретные методики их проведения. Таблица 4 Перечень функциональных нагрузочных проб для оценки адаптационных возможностей организма Виды функциональных Наименования тестов нагрузочных тестов Простая и сложная зрительно-моторная реакция Критическая частота слияния мельканий Умственные нагрузки Тест Тейлора на степень тревожности Психологический тест MMPI (сокращенный) Ортостатические нагрузки Активная ортостатическая проба Тест Руффье (20 приседаний) Физические нагрузки Кистевая эргометрия Фиксированный темп дыхания Дыхательные пробы Задержка дыхания на вдохе ( проба Штанге) Задержка дыхания на выдохе ( проба Генча) 18 Для проведения функциональных нагрузочных проб используется кардиополиграф, встроенный в комплекс «Экосан-2007». Кардиополиграф имеет каналы регистрации, аналогичные бортовому прибору «Пневмокард», который в настоящее время используется на борту Международной космической станции. При этом дыхательные пробы полностью повторяют программу космического эксперимента, а активная ортостатическая проба с соответствует такой же пробе, проводимой во время пред- и послеполетных исследований космонавтов. На рис. 13 представлен образец записи, получаемой с помощью кардиополиграфа в условиях покоя. Внизу рисунка показана кардиоинтервалограмма в покое и во время теста с фиксированным темпом дыхания. Рис. 13. Образец записи сигналов ЭКГ, ИКГ, СКГ, СФГ и ПТГв условиях покоя. Программа исследований при комплексной оценке адаптационных возможностей организма включает 6 этапов, представленных в таблице 5. В целом программа исследований занимает около 1 часа. В этот срок не входит время, необходимое для оснащения пациента датчиками и электродами, что требует около 10 минут. Выполнение психологических тестов также в отдельных случаях может потребовать дополнительного времени. Мы начнем изложение методик с установки датчиков и электродов кардиополиграфа. Этот прибор обеспечивает регистрацию ЭКГ, импедансной пневмограммы, сейсмокардмограммы, фотоплетизморгаммы пальца и пневмотпхограммы. Имеется специальный нагрудный пояс со специальным распределительным блоком, из которого выходят провода к электродам и к датчикам. В самом блоке на поясе размещается датчик для записи сейсмокрадиограммы (рис.14). 19 Таблица 5. Программа исследований организма при комплексной оценке адаптационных возможностей № пп Этапы исследований Время в мин. 1 Запись сигналов кардиополиграфа в покое и проведение 10 теста с фиксированным темпом дыхания (ФТД-10) 2 Проведение тестов с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе 3 Исследование простой и сложной зрительно-моторной реакции 7 4 Проведение активной ортостатической пробы 5 Проведение теста с физической нагрузкой (тест Руффье) и 7 период восстановления 6 Заполнение вопросников психологического тестирования (тест 15 Тейлора и тест MMPI) 6 15 Рис. 14. Размещение электродов для записи ЭКГ и импедансной кардиограммы. Рис. 15. Установка датчиков для регистрации фотопдетизмограммы пальца и пневмотахограммы. 20 На рис. 15 представлено размещение датчиков и электродо для регистрации фотоплетизмограммы пальца и пневмотахограммы. Рассмотрим этапы проведения исследований по оценке адаптационных возможностей организма. Этап 1. Запись сигналов кардиополиграфа в покое и проведение теста с фиксированным темпом дыхания (ФТД-10). После установки всех датчиков и электродов начинается запись сигналов в покое. Все исследования проводятся в положении «сидя». На экране дисплея просматриваются все сигналы (см. рис.17) и определяется их качество. Если качество записи хорошее дают команду «начать запись» (щелкнуть мышкой по команде в верхнем правом углу экрана). Появляется сообщение (Рис.16) Рис. 16. Сообщение о начале 1-го этапа исследований. Для начала этапа – нажать кнопку ДАЛЕЕ. После начала этапа - находиться в покое 5 минут. В левом верхнем углу экрана графически изображены этапы эксперимента с учетом их длительности, а также индикатор времени хода эксперимента, наименование этапа, время до завершения этапа и продолжительность эксперимента с момента его начала. По окончанию этапа покоя появляется сообщение (Рис. 17). Рис. 17. Сообщение о переходе к тесту с фиксированным темпом дыхания7. Для начала теста - нажать кнопку ДАЛЕЕ. На экране появится дополнительная область, с наглядным пособием для регуляции частоты дыхания (Рис. 18). Необходимо делать вдох, когда в верхней части пособия загорается надпись при этом горизонтальная полоска идет вверх. Вдох 21 необходимо продолжать до достижения вершины кривой. После этого загорается надпись и необходимо выдыхать до того момента, пока не будет достигнута нижняя часть кривой. Глубина дыхания при этом должна соответствовать обычному спокойному дыханию. В случае невозможности увеличивать длительность вдоха или выдоха в соответствии с программой дыхания можно задерживать дыхание, но последующий вдох или выдох осуществлять только по команде. Длительность теста - 5 минут. Рис. 18. Управление тестом с фиксированным темпом дыхания. Проба с фиксированным темпом дыхания – 6 дыханий в минуту с длительность одного дыхательного равной 10 секунлам (ФТД-10) предназначена для определения способности системы кровообращения адекватно отвечать на изменения дыхания, в частности, на частоте работы сосудистого центра. В норме при ФТД-10 отмечаются четкие колебания длительности кардиоинтервалов с периодом в 10 секунд. При ряде заболеваний, особенно при диабете, такие колебания отсутствуют или их величина резко снижена. Это свидетельствует о сниженных резервных возможностях системы регуляции. Этап 2. Проведение тестов с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе. По окончанию этапа появляется сообщение: «Дышите спокойно, следите за таймером и сообщениями». Затем на экране появляется надпись “Этап 2а. Задержка дыхания на ВДОХЕ”. Для начала этапа - нажать кнопку ПУСК (событие) см. рис.19. Длительность этапа - 1 минута. 22 Рис. 19. Начало этапа 2 После окончания задержки дыхания на вдохе появляется сообщение «Задержка дыхания на максимально возможное время. Одновременно с окончанием ВЫДОХА нажмите кнопку «ПУСК» на приборе». При этом появляется сообщение « Дышите спокойно, следите за таймером и сообщениями». Пробы с задержкой дыхания на вдохе и выдохе позволяют оценить общий кардиореспираторный резерв, который тем выше, чем длительнее задержка дыхания. На вдохе тестируется работа правых отделов сердца, состояние которых можно оценить по импедансной кардиограмме и сейсмокардиограмме. На выдохе может быть исследована работа левых отделов сердца Этап 3.Исследование простой и сложной зрительно-моторной реакции. Запустите программу для проведения психофизиологического тестирования: Заполните карточку, щелкнув по пиктограмме «Новый пациент» (в случае, если производится первая запись) или откройте уже имеющуюся карточку, щелкнув 2 раза левой кнопкой мыши по его имени. Для перехода в режим исследования щелкните по пиктограмме: Ознакомьтесь с описанием психофизиологического тестирования. Перед началом теста на индикаторе для предъявления чисел выдается номер следующего теста. Для начала нажмите любую кнопку на пульте. Для правильного его выполнения следуйте инструкциям программы. Перед началом теста необходимо вернуться к программе «Пневмокард» и продолжить запись параллельно с выполнением теста. Умственная работа выполняется с использованием специального выносного пульта с разноцветными лампочками и кнопками. Программа «СКУС» управляет подачей сигналов и измеряет скорость ответных реакций исследуемого. Изучают зрительно моторные реакции на простые и сложные сигналы. Сложными являются сигналы двух цветов, на которые необходимо отвечать кнопками соответствующего цвета. Программа автоматически вычисляет средние значения скорости реакции и строит графики их распределений (см. рис. 20) Умственная работа с сигналами является функциональной пробой двойного назначения. Во первых, она служит оценке качества выполнения зрительно - моторных 23 реакций, чрезвычайно важных для профессиональной деятельности водителей. Утомление, перенапряжение или заболевания могут существенно снизить качество выполнение этого теста (скорость и точность реакций). Во-вторых, регистрируемая во время выполнения теста кардиоитервалограмма дает возможность по данным анализа ВСР оценить степень напряжения регуляторных систем при выполнении умственной работы. Этот тест имеет особенно важное значение в сочетании с психологическим тестированием. При тесте Тейлора определяется уровень тревожности, который важно сопоставить с показателями степени напряжения регуляторных систем. Это позволяет уточнить индивидуальный механизм стресса- связан ли он с процессами в коре головного мозга или его источником является вегетативная нервная система. Тест MMPI позволяет получить важные характеристики психической деятельности. Рис.20. Результаты простой и сложной зрительно-моторных реакций 24 Этап 4. Проведение активной ортостатической пробы. Не снимая датчиков и электродов необходимо уложить обследуемого на кушетки и продолжить запись в течение 7 минут. В конце этого периода производится измерение артериального давления. Не снимая манжеты, обследуемый переходит в положение «стоя». Через 1 минуту производится повторное измерение артериального давления. В положении «стоя» записись физиологических сигналов проводится еще 7 минут. После этого обследуемому дают 3-х минутный отдых в положении «сидя» и приступают к следующему этапу. Этап 5. Проведение теста с физической нагрузкой (тест Руффье) и период восстановления. Тест состоит в 20 приседаниях за 30 секунд. После окончания приседаний, обследуемый переходит в положение «сидя» и продолжается запись физиологических сигналов в течение 7 минут. После окончания этой записи датчики и электроды снимаются и переходят к последнему этапу исследований Примечание: На заключительной стадии эксперимента Пневмокард идет архивация и сохранение данных. Данные образуются из временных файлов, а затем сразу же автоматически переносятся в директорию, указанную в настройках программы. После завершения эксперимента формируется один выходной файл размером около 10 мегабайт. Имя файла имеет следующий вид: PnЧЧММГГГГ_ччмм.pnv, где ЧЧММГГГГ – дата создания файла (число, месяц, год).ччмм- время начала записи данных в файл (час, мин). Этап 6. Заполнение вопросников психологического тестирования (Тест Тейлора и тест MMPI). Этот этап выполняется без записи физиологических сигналов. Образцы вопросников с инструкциями по их заполнению представлены в приложении. 8.1. Организация и методика проведения исследований Исследования проводятся с использование аппаратно-программного комплекса «Эклса-2007». Этот комплекс достаточно подробно описан в разделе 3 данного руководства, а технические детали работы с комплексом содержатся в прилагаемом к нему техническом описании. Комплекс используется в обоих видах исследований ежемесячных и ежеквартальных Схемы, методики и основные особенности этих исследований рассмотрены выше (разделы 4 и 5). Здесь мы остановимся на организационных вопросах. Общая схема работы представлена на рис. 21. Регистрационная карта Анкета вопросник Журнал учета Перезапись материалов базы данных на СД и передача их в ИМБП Формирование базы данных Проведение исследований по оперативной оценке функционального состояния Динамическая возможностей Формирование заключения и выдача его участникам Передача оперативны х данных в ИМБП комплексная организма оценка Заполнение вопросников психологического тестирования адаптационных Рис. 21. Общая схема исследований по программе «Марс-500 П» 25 Первичным документом исследования является регистрационная карта, которая заполняется при каждом ежемесячном и ежеквартальном обследовании. Каждое обследование фиксируется в журнале учета по следующей форме: № пп ФИО исследуемого лица Дата и время № исследования регистрационной карты 1 Петров Василий 23.11.2008 Константинович 10:45 142 Ежемес 2 Липницкий Васильевич 155 Ежемес 198 Ежекварт Петр 24.11.2008 Вид исследования Подпись врача 09:10 3 Мироненко Сергей 03.12.2008 Александрович 11:00 4 Итд Для индивидуального учета исследований во второй части журнала учета на каждого участника – добровольца формируется таблица следующего вида (таблица состоит их двух частей, каждая их которых рассчитана на 1 год.): Мироненко Сергей Александрович (2008-2009) Месяц 1 Дата 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 04.10 06.11 03.12 08.01 11.02 09.03 03.04 06.05 03.06 04.08 04.09 Время 09:30 10:25 10:40 11:00 10:20 09:50 12:10 11:25 11:50 11:45 09:30 Мироненко Сергей Александрович (2009-2010) Месяц 1 Дата 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 03.10 02.11 Время 10:50 09:20 Как видно из таблиц ежеквартальные исследования помечаются (цветом, или подчеркиванием или иным путем). В дни квартальных исследований они совмещаются с ежемесячными и проводятся как единое исследование. При каждом исследовании должны соблюдаться следующие правила: 1) Исследование проводится в условиях покоя, в отдельном отсутствии шума или яркого света или специфического запаха. дополнительные разговоры с обследуемым лицом, помимо процессе исследования вопросов и команд. В помещении, исследование, должна быть комфортная температура воздуха помещении, при Не допускаются необходимых в где происходит 2) Перед началом каждого исследования должен быть задан вопрос о наличии жалоб или их отсутствии. При наличии жалоб они должны быть отражены в регистрационной карте и подробно описаны в разделе «Примечание». Наличие 26 жалоб, требующих немедленного врачебного осмотра, противопоказанием к проведению очередного исследования. является 3) При установке электродов и датчиков должны строго соблюдаться все необходимые правила. При установке электродов используется электродная паста. При установке датчиков строго соблюдаются места их расположения. 4) Кабинет, в котором проводятся исследования, должен быть оборудован противопожарными средствами и аптечкой для оказания первой помощи. 5) В связи с тем, что все исследования связаны с работой вычислительной техники должна быть обеспечена как квалифицированная отладка приборов и ЭВМ перед началом исследований, так и срочная компьютерная помощь на случай отказа техники в процессе проведения исследований. Организация исследований предусматривает наличие хорошо подготовленных специалистов. Поэтому предполагается, что обучение и сертификация специалистов будут проводиться на базе ИМБП, где создается Центр донозологической диагностики, который будет связан со всеми участниками исследований по программе «Марс-500 П». 8.2. Передача результатов исследований в ИМБП и совместный анализ данных Одним их условий участия в параллельных исследованиях по программе «Марс500 П» является регулярная передача данных в ИМБП. Для передачи результатов ежемесячных исследований используются обычные каналы электронной почты. При этом данные каждого исследования передаются как два отдельных файла, которые содержат таблицу с данными по форме «База данных-1» (см. приложение) и заключение по форме таблицы 16. В названии каждого файла указывается фамилии обследованного лица и дата обследования с индексами «В»-база данных и «С» - заключение. Кроме того, отдельным файлом направляется выписка-копия из журнала учета, где перечислены все проведенные в данном месяце исследования с №№ регистрационных карт, фамилиями и датами. Таким образом, ежемесячный обмен информацией с Центром донозологической диагностики ИМБП будет состоять из 25 файлов, в расчете на среднее число участников-добровольцев в 12 человек. Данные, полученные в ИМБП от всех участников параллельных исследований, будут оперативно анализироваться для составления сводки-бюллетеня, где будут отражены основные результаты исследований. Это будут 5-6 физиологических показателей, данные о климатических условиях и о функциональном состоянии участников. Сводки будут составляться за каждые три месяца и направляться всем участника параллельных исследований. В бюллетень будут также включаться аналогичные результаты исследований в основном эксперименте «Марс-500», которые одновременно будут проходить в ИМБП в гермокамере. Результаты ежеквартальных исследований в виде оригинальных записей и оригиналы ежемесячных исследований должны переписываться на СД или ДВД диски и передаваться в ИМБП не реже 1 раза в квартал. Эти диски с копиями записей целесообразно передавать с нарочным или пересылать срочной почтой ДНЛ. Специальная инструкция по перезаписи данных и их маркировке имеется в приложении к данному руководству. Следует указать, что по условиям соглашений участников параллельных исследований с ИМБП совместный анализ результатов ежеквартальных исследований проводится после завершения эксперимента. При этом ИМБП должен оказать необходимую консультативную помощь. Однако, если участники имеют возможность проводить такой анализ в процессе исследований, им будет оказано в этом содействие. 27 Совместные публикации планируются с одной стороны как фактические результаты проведенных измерений со сравнением данных, полученных в разных климато-географических условиях, с другой стороны как описание новых закономерностей, установленных на основе многопланового и многомерного комплексного исследования. Предстоит еще согласовать вопросы авторского права при публикации материалов, полученных в результате работы столь обширного коллектива исследователей. Вместе с тем, вполне допустимым является автономный анализ полученных данных в организациях участниках параллельных исследований. Это могут быть, например, диссертационные работы, посвященные влиянию сезонных колебаний окружающей среды или сравнение нескольких групп, различных по функциональному состоянию, по возрасту и т п. 28