Спосіб визначення об’єктивної реакції на відеоаудіостимул

Реферат: Винахід належить до медицини і стосується способу оцінки об'єктивної реакції людини на аудіоаудіостимул із застосуванням обчислення параметрів варіабельності ритму серця (ВРС) та їх аналізу методами лінійного дискримінантного аналізу. Згідно з винаходом реєструють ЕКГ групи осіб у стані спокою та при перегляді епізодів з художніх кінофільмів, для кожної особи обчислюють 9 стандартних параметрів ВРС та дискримінантну функцію, що розділяє два вказані стани. Потім аналогічно обстежують особу, яка не входить у контрольну групу, для якої UA 105848 C2 (12) UA 105848 C2 обчислюють стандартизовані параметри, нормовані на усереднені по обох станах. В результаті обчислюють узагальнений показник реакції організму як значення дискримінантної функції для стандартизованих параметрів ВРС та роблять висновок про відсутність або наявність емоційного відгуку, якщо цей показник відповідно менше або більше нуля, а силу відгуку вважають пропорційною величині показника. UA 105848 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до медицини, а саме - до функціональної діагностики, і може бути використаний для об'єктивізації наявності та сили емоційного відгуку організму людини у відповідь на відеостимул. На сьогодні надійна об'єктивна, а тим більше кількісна оцінка реакції людини на певний стимул залишається актуальною проблемою. Необхідність вирішення такої задачі постає в першу чергу в медицині праці та спортивній медицині. Тут розглядають працездатність людини в умовах комплексної дії розумових та фізичних навантажень. Причини полягають у тому, що існуючі методи оцінки є однобічними, тобто оцінюють тільки якийсь один фізіологічний аспект реакції організму на аудіо- чи аудіовідеостимул. Крім того, емоції досить важко піддаються формалізації, особливо кількісній оцінці. Так в медицині праці напруженість праці визначають як характеристику процесу праці, пов'язану з навантаженням переважно на центральну нервову систему, органи відчуттів, а також на емоційну сферу людини. До факторів, які характеризують напруженість праці, відносять: інтелектуальні сенсорні, емоційні навантаження, їх монотонність, режим праці. Також напруженість організму можна оцінювати по зміні рівня функціонування певних систем порівняно з початковим станом спокою оператора. Критеріями ступеня напруженості є виразне порушення адекватності фізіологічних реакцій, різке зниження точності, швидкодії та надійності оператора, яке призводить до дезорганізації його діяльності. Відомо, що однією з систем організму, яка реагує на зовнішні стимули, є серцево-судинна система (ССС). На основі цього зв'язку є змога, з одного боку, - розробити способи діагностики стану ССС та вивчити її резерви, а з іншого, - розробити способи об'єктивної оцінки реакції організму на зовнішні стимули, використовуючи кількісні параметри, які описують функціонування ССС, як параметри, що кількісно описують реакцію організму на стимул. Одним з простих, широко розповсюджених методів кількісної оцінки стану ССС, є електоркардіографія (ЕКГ), яка на сьогодні де-факто є рутинним діагностичним методом в клінічній кардіології. У цьому зв'язку відомо простий спосіб оцінки функціонального стану ССС по ритму серця [SU 1659018 А1, А61В5/02, Ройтбург Ю.С., Баевский P.M. и др., 1961], який здійснюють шляхом реєстрації ЕКГ до та під час дозованої навантажувальної проби. Пробу проводять у вигляді неперервного рахунку в заданому темпі протягом 17-20 хв., визначають потужність хвиль і виділяють діапазони тривалості періодів, обчислюють приріст потужностей хвиль при переходах від спокою до виконання проби і по співвідношенню кількостей отриманих сполучень кодів та величині відносного приросту ступеня напруженості оцінюють можливості ССС. Іншими словами, порівнюють параметри ритму R-R інтервалів (частоти серцевих скорочень - ЧСС) при пробі та у спокої. По напрямку і величині змін цих параметрів оцінюють функціональні можливості ССС. Недоліками зазначеного способу є те, що обчислюють лише кількісні параметри варіабельності ЧСС, які відображають тільки стан автономної нервової системи, а також те, що порівнюється стан фізіологічної проби зі станом спокою. Для вдосконалення способу необхідно: 1) збільшувати кількість параметрів; 2) застосовувати складніші відносні параметри, нормовані на ЧСС; 3) збільшувати кількість проб, наприклад, стан реституції. Ці недоліки частково усунуто в патенті US 6,656,125 В2 [А61В5/ 0452, System and process for analyzing a medical condition of a user, D. Misczynski, V. Bukhman et al, 2003], де вже застосовано багато параметрів, а висновок про медичний стан пацієнта роблять на основі узагальненого показника RR (1) N  K 2  N 2  K 3  N3 STmeas  STinit QTmeas .  1  1 STinit .  STthresh . QTnorm . HR 2 RR  1   K 1  2 2 , (1) де HR - ЧСС, N1-3 - кількість одиночних, групових екстрасистол, епізодів фібриляції, К1-3 вагові коефіцієнти (К1=1,49, К2=34,91, К3=73,68), STmeas init, thresh - поточний  QTmeas norm  50 55  (початковий, пороговий) рівень ST сегмента, - поточна (нормальна) тривалість QT інтервалу. Надійність узагальненого показника вище, ніж кожного окремого (ЧСС, N1,2,3, рівень ST сегмента, тривалість QT інтервалу). Проте, суттєвими недоліками даного способу є: 1) відсутність навантаження, 2) використано лише 5 показників, 3) не всі вони нормовані на ЧСС (лише останній доданок у (1)). Відомо також, що фізичне навантаження впливає на роботу серця. Так, у способі [RU 2,210,406, А61В5/0452, Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы по ритмическому взаимодействию колебаний различных элементов 1 UA 105848 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 электрокардиосигнала, Радченко А.С., 2003] використана активна ортостатична проба. У ньому для оцінки функційного стану ССС неперервно реєструють ЕКГ в 1-му стандартному відведенні з моменту прийняття людиною вертикального положення тіла для визначення моменту закінчення перехідного процесу в кардіоритмі і далі протягом 3-х і більше хвилин для виділення ділянки запису ЕКГ, яка відповідає умовам стаціонарності та ергодичності. Вимірюють інтервали PQ, QT і ТР, їх вибірки оцінюють на стаціонарність та ступінь узгодженості на основі частотного, фазового і когерентного аналізу (авто-, взаємні та фазові спектри, спектри когерентності), а результати обчислень порівнюють зі стандартними значеннями. У такий спосіб аналізують ритмічні співвідношення різних елементів ЕКГ-сигналу, що дозволяє з високою точністю прогнозувати ступінь ефективності адаптивної реакції на циклічне фізичне навантаження без використання самого навантаження. Перевага полягає у застосуванні багатьох амплітудно-часових параметрів, оцінюванні їх взаємодії (узгодженості) щодо навантаження на основі обчислення різних типів спектрів, але: 1) немає нормування на ЧСС, 3) досить складні обчислення, 4) спосіб застосований лише для фізичного навантаження. Крім того відомо, що емоційне навантаження також впливає на діяльність ССС, в першу чергу на варіації ЧСС, - це так званий хронотропний механізм адаптації серця до навантажень. Для аналізу варіацій ЧСС у часі розроблено спеціальні математичні методи та кількісні параметри, які в сукупності утворюють метод дослідження варіабельності ритму серця (ВРС). У цьому зв'язку відомі експериментальні результати щодо впливу емоційного навантаження на високочастотну (ВЧ) компоненту спектра ВРС [The effect of emotions on short-term power spectrum analysis of heart rate variability, R. McCraty, M. Atkinson, W. Tiller, G. Rein, A. Waktins, The American Journal of Cardiology, Vol.76, No. 14, 1995, p. 1089-1093.]. В цій роботі запропоновано новий метод дослідження емоційних станів за допомогою ВРС та показано, що позитивні емоції приводять до зсуву спектра в діапазон середніх та ВЧ. Злість, навпаки, породжує спектр, в якому домінує симпатична нервова система. У корисній моделі UA 61285 [Спосіб оцінки функціонального стану серця на основі аналізу форми ЕКГ та ВРС, І. Чайковський, М. Будник, Бюл. № 13, 2011] реєструють ЕКГ протягом не менш ніж 2 хв. в одному чи кількох відведеннях, обчислюють усереднений ЕКГ криву та параметри ВРС, оцінюють форму кривої на основі амплітудно-часових параметрів, площ під елементами кривої, коефіцієнтів її апроксимації поліномами, обчислюють діагностичний критерій (ДК). Спосіб відрізняється тим, що визначають індивідуальний еталонний стан серця усередненням зазначених параметрів за не менш ніж 5 обстежень в умовах основного обміну і повного психоемоційного і фізичного комфорту, обстежують поточний стан серця, обчислюють ДК як усереднену на кількість параметрів суму балів зазначених параметрів згідно з 4-значною шкалою: норма (0), незначні (1), помірні (2), виражені (3) порушення. В результаті порівнюють поточний стан серця з індивідуальним еталонним станом для даної людини, а у разі його відсутності - із загальнолюдським статевовіковим еталонним станом, та роблять висновок, що стан серця в нормі (порушений незначно, помірно чи суттєво), якщо ДК знаходиться в діапазоні 0≤ДК