Способ распознавания опасного гипоксического состояния

Авторы патента:

Богомолов Алексей Валерьевич (RU)

Кукушкин Юрий Александрович (RU)

Дворников Михаил Вячеславович (RU)

A61B5/0476 - электроэнцефалография

Владельцы патента RU 2559414:

Кукушкин Юрий Александрович (RU)
Богомолов Алексей Валерьевич (RU)
Дворников Михаил Вячеславович (RU)

Изобретение относится к медицине, в частности к авиационной медицине. В процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Определяют суммарную мощность спектра ЭЭГ в диапазоне от 4 до 25 Гц и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц, от 8 до 13 Гц, от 13 до 25 Гц. По полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя К и при выполнении условия К больше 0 фиксируют опасное гипоксическое состояние. Способ позволяет оперативно во время выполнения профессиональной деятельности выявить опасное гипоксическое состояние, что достигается за счет регистрации ЭЭГ и расчета показателя К по данным выявления суммарной мощности электрической активности в указанных диапазонах. 2 пр.

Изобретение относится к медицине, в частности к авиационной медицине, и может быть использовано для автоматизированного распознавания опасного гипоксического состояния при выполнении профессиональной деятельности.

Под опасным гипоксическим состоянием понимают такое состояние человека, выполняющего профессиональную деятельность, при котором его надежность, вследствие воздействия гипоксии, снижается до потенциально опасной. Поэтому своевременное распознавание опасного гипоксического состояния имеет существенное значение для представителей профессий, деятельность которых сопряжена с риском гипоксического воздействия (летчики, космонавты, авиационные спасатели, альпинисты и др.). Практика показывает перспективность применения для распознавания опасного гипоксического состояния реакции на гипоксию головного мозга в виде изменений его электрической активности, регистрируемой с помощью электроэнцефалографии.

Из уровня техники известен способ исследования реакции головного мозга человека на гипоксию (патент на изобретение RU №2440024, опубл. 20.01.2012), заключающийся в том, что предварительно измеряют амплитуду волн α-диапазона или β-диапазона электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при спокойном дыхании и при задержке дыхания на вдохе, а реакцию головного мозга на гипоксию исследуют по формуле:

где РГ - реакция на гипоксию, %; ЭЭГ1 - амплитуда волн при спокойном дыхании, мкВ; ЭЭГ2 - амплитуда волн при задержке дыхания, мкВ; 100 - коэффициент для пересчета данных, %. Недостатком этого технического решения является то, что необходимость задержки дыхания на вдохе делает этот способ непригодным для распознавания опасного гипоксического состояния при выполнении профессиональной деятельности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение оперативного распознавания опасного гипоксического состояния человека при выполнении им профессиональной деятельности, не создавая помех ее выполнению.

Решение технической задачи достигается тем, что у человека в процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму, определяя суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ₁), затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является оперативное распознавание опасного гипоксического состояния человека при выполнении им профессиональной деятельности.

Реализация заявленного способа распознавания опасного гипоксического состояния заключается в следующем.

1) В головной убор человека, надеваемый при выполнении профессиональной деятельности (например, в защитный шлем), монтируют электроды для регистрации электроэнцефалограммы в соответствии со стандартной системой размещения электродов на поверхности головы «10-20%», рекомендованной Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии. Электроды соединяют с аналого-цифровым преобразователем, осуществляющим запись ЭЭГ в файл с частотой дискретизации 250 Гц. Запись потенциалов с каждого электрода осуществляют относительно нулевого потенциала референта, за который принимают мочку уха или сосцевидный отросток височной кости, расположенный позади уха и содержащий заполненные воздухом костные полости.

2) В процессе профессиональной деятельности в файле с ЭЭГ с помощью «скользящего окна», длительность которого, как правило, составляет 2 минуты, последовательно выделяют участки ЭЭГ, которые подвергают математической обработке.

3) В результате математической обработки каждого участка ЭЭГ определяют суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ₁). Затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние.

4) Описанную обработку участков зарегистрированной ЭЭГ реализуют на протяжении выполнения профессиональной деятельности, чем обеспечивают распознавание опасного гипоксического состояния на всем ее протяжении.

Примеры реализации способа.

Пример 1. В результате обработки ЭЭГ, зарегистрированной у летчика электродами, встроенными в защитный шлем, получены значения мощностей ее спектра: TS=70,027 мс²; Тθ=4,366 мс²; Тα=12,651 мс²; Тβ₁=53,010 мс².

Величина критериального показателя, соответствующего этим значениям

Выполнено условие К<0, следовательно, опасного гипоксического состояния нет.

Пример 2. В результате обработки ЭЭГ, зарегистрированной у горного стрелка электродами, встроенными в каску, получены значения мощностей ее спектра: TS=76,824 мс²; Тθ=17,486 мс²; Тα=22,428 мс²; Тβ₁=36,910 мс².

Величина критериального показателя, соответствующего этим значениям

Выполнено условие К>0, следовательно, у горного стрелка развивается опасное гипоксическое состояние, требуется принятие экстренных мер для его купирования.

Верификация способа осуществлена при проведении экспериментального полунатурного моделирования воздействия на человека гипоксической газовой среды. В экспериментах с участием 12 практически здоровых испытателей, выполняющих операцию двухкоординатного слежения за маневрирующей целью, выполнено 52 исследования - при различном содержании кислорода во вдыхаемом воздухе с различными временами пребывания в таких условиях регистрировали ЭЭГ (рассчитывали величину критериального показателя К) и, выполняя церебральную оксиметрию, неинвазивно определяли регионарную оксигенацию головного мозга.

Церебральная оксиметрия основана на регистрации инфракрасного излучения ближней области (длина волны 730 и 810 нм) двумя фотодиодами, за счет чего обеспечивается регистрация сигнала от мозга, не смешанного с сигналами от экстрацеребральных тканей. Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин поглощают инфракрасное излучение с разной длиной волны. Поскольку в корковых отделах головного мозга 70-80% крови является венозной, то показания церебрального оксиметра отражают, в основном, насыщение кислородом гемоглобина венозной крови мозга.

Церебральная оксиметрия осуществлялась аппаратом INVOS 3100 фирмы SOMANETICS США. Датчик церебрального оксиметра располагали на коже лобной области на границе волосистой части головы в лобно-височной области с ипси- и контрлатеральной сторон. После подключения датчика к прибору на экран в постоянном режиме выводится показатель насыщения головного мозга кислородом (rSO₂).

Критерием опасного гипоксического состояния считали факт снижения величины rSO₂ ниже 50%.

Во всех выполненных 52 исследованиях в случаях снижения величины rSO₂ ниже 50% (29 случаев) выполнялось условие К>0 - то есть фиксировался факт развития опасного гипоксического состояния. Это же условие (К>0) выполнялось в 4 случаях 50%<rSO₂<57%, то есть разработанный способ обеспечивает гипердиагностику, что отвечает требованиям практики. При rSO₂>59% (остальные 19 исследований) выполнялось условие К<0 (отсутствие опасного гипоксического состояния).

Полученные результаты свидетельствуют о пригодности разработанного способа для диагностики опасного гипоксического состояния у человека в процессе профессиональной деятельности.

Способ распознавания опасного гипоксического состояния, характеризующийся тем, что у человека в процессе профессиональной деятельности регистрируют электроэнцефалограмму, определяя суммарную мощность ее спектра в диапазоне от 4 до 25 Гц (TS) и в поддиапазонах: от 4 до 8 Гц (Тθ), от 8 до 13 Гц (Тα), от 13 до 25 Гц (Tβ₁), затем по полученным значениям рассчитывают величину критериального показателя

и при выполнении условия К>0 фиксируют опасное гипоксическое состояние.

Изобретение относится к медицине, а именно электроэнцефалографии. Проводят регистрацию и оцифровку сигнала ЭЭГ в симметричных зонах правого и левого полушарий головного мозга монополярным или биполярным способом.

Способ исследования электроэнцефалограммы человека и животных // 2543275

Изобретение относится к медицине. При осуществлении способа регистрируют ЭЭГ и обрабатывают ее как в режиме реального времени, так и в режимах с временной задержкой путем непрерывного вейвлет-преобразования.

Способ определения качества ночного сна у детей // 2542368

Изобретение относится к медицине, в частности к неврологии, и может быть использовано для определения качества ночного сна у детей в возрасте старше 5 лет в норме и при различной неврологической патологии.

Способ защиты глаз водителя при ослеплении светом фар встречного транспортного средства // 2541035

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в области гигиены труда и профессиональных заболеваний. На голове водителя перед его глазами и источником ослепляющего света закрепляют цифровую камеру.

Способ и устройство для выявления случаев микросна // 2540901

Группа изобретений относится к области медицины и медицинской техники. Измеряют расстояние между верхним веком и нижним веком по меньшей мере одного глаза за промежуток времени.

Способ нормализации артериального давления // 2539417

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в кардиологии и терапии. Регистрируют импульсную электрическую активность нейронов с сенсомоторной коры головного мозга экспериментальных животных, адаптированных к гипоксии.

Способ контроля выхода человека-оператора из контура управления // 2539004

Изобретение относится к медицине, в частности к гигиене труда, и к эргономике. Предварительно в состоянии высокой бдительности при активной зрительно-моторной деятельности и в процессе реальной деятельности проводят анализ частотных характеристик электроэнцефалограммы методом периодометрического анализа.

Способ прогнозирования развития симптоматической эпилепсии при нейроинфекциях у детей // 2537886

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии, и может быть использовано в клинической практике инфекционистов и неврологов. Определяют наличие коматозного состояния в днях; на МРТ - очаги структурных изменений головного мозга; на ЭЭГ - эпилептиформную активность, диффузные острые волны, острые волны, спайки, редуцированные комплексы, высокоамплитудные пароксизмы медленной активности, частые пароксизмы комплексов «пик-медленная волна», «спайк-медленная волна».

Способ диагностики электрофизиологической незрелости головного мозга новорожденных // 2532883

Изобретение относится к области медицины, а именно к неонатологии и неврологии. В течение 300 секунд записи медленного сна на ЭЭГ выделяют транзиторные паттерны: фронтальные острые волны средней длительностью 0,13 секунд, спайк-острые волны средней длительностью 0,045 секунд, высокоамплитудные PTӨ-волны средней длительностью 0,1 секунды, паттерн STOP-волны средней длительностью 0,1 секунды.

Способ дифференциальной диагностики параноидной шизофрении и шизоаффективного расстройства // 2532309

Изобретение относится к медицине, а именно к психиатрии. Дополнительно к клиническому исследованию проводят электроэнцефалографическое исследование с когерентным анализом в диапазоне 30-45 Гц до назначения психотропных средств.

Способ удаления глазо-двигательных артефактов на электроэнцефаллограммах // 2560388

Изобретение относится к области биомедицинских технологий. Регистрируют сигналы электроэнцефаллограмм и электроокулограмм. Нормируют сигналы электроокулограмм, характеризующие вертикальные и горизонтальные движения глаз, в интервале [1.5, 5] с. Осуществляют процедуру вычитания из исходного сигнала электроэнцефалограммы скалярного произведения исходного сигнала электроэнцефалограммы и нормированного опорного сигнала электроокулограммы, характеризующего вертикальные движения глаз. Также производят вычитание из полученного сигнала скалярного произведения этого сигнала и нормированного опорного сигнала электроокулограммы, характеризующего горизонтальные движения глаз. В результате получают очищенный от глазодвигательных артефактов сигнала. Способ позволяет упростить процедуру удаления глазодвигательных артефактов при сохранении высокой достоверности получаемой записи электроэнцефалограммы, что достигается за счет использования метода ортогонализации Грамма-Шмидта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ оценки тяжести детского церебрального паралича (дцп) и задержек в психоречевом развитии (зпрр) // 2561290

Изобретение относится к области медицины, а именно к педиатрии и неврологии. Выявляют клинические признаки заболевания при неврологическом осмотре; регистрируют компьютерную электроэнцефалограмму, проводят эмисионно-позитронную томографию; регистрируют коротколатентные вызванные потенциалы: зрительные, слуховые, когнитивные, соматосенсорные (ССВП); проводят нейромиографию. При этом дополнительно проводят вирусологическое исследование крови, включающее серологическое исследование крови на вирусы, тропные к нервным клеткам: к антителам Jg G и JgM, к цитомегаловирусу, к вирусу простого герпеса 1-2-6 типов, к вирусу Эпштейн-Барра, к вирусу Варицелла-Зостер, к токсоплазме, микоплазме. Также, проводят иммунологическое исследование крови - на клеточный и гуморальный иммунитет, включая иммунитет к мозгоспецифическим белкам: нейронспецифической енолазе (НСЕ), белку S-100; антитела Jg G к двуспиральной (нативной) ДНК, к общему белку миелина; на 25-гидроксивитамин D (витамин D(25-0Н). Сравнивают полученные показатели с контрольными нормативами и заболевание считают более тяжелым при выявлении отклонений их от нормы. Способ позволяет повысить достоверность диагностики, что достигается за счет дополнительного проведения вирусологического и иммунологического исследования крови. 3 табл., 3 пр.

Способ оценки функционального и метаболического состояния нервной ткани // 2562230

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения функционального и метаболического состояния нервной ткани в норме и при патологии. Одновременно регистрируют уровень постоянного потенциала (УПП) и электроэнцефалограмму (ЭЭГ) при физических и фармакологических воздействиях. По математической модели, учитывающей значения изменений амплитуды отдельно выбранного частотного диапазона ЭЭГ и показатель УПП, рассчитывают значение максимального уровня энергетического метаболизма, коэффициента метаболической активности и исходный уровнь поляризации нервной ткани. Полученные численные значения вычисленных показателей являются характеристикой параметров функционального и метаболического состояния нервной ткани. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ выбора пациентов с хроническими тикозными расстройствами для назначения лечения вальпроатами // 2562894

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и педиатрии, и может быть использовано для выбора пациентов с хроническими тикозными расстройствами (ХТР) для назначения лечения вальпроатами. Для этого проводят видеоэлектроэнцефалографический мониторинг в состоянии бодрствования. В случае регистрации на ЭЭГ региональной, мультифокальной, генерализованной, а также возникающей по механизму вторичной билатеральной синхронизации эпилептиформной активности паттернов «спайк-волна», «острая-медленная волна», «полиспайк-волна» в сочетании с тикозными гиперкинезами без эпилептических приступов диагностируют тикозные расстройства, ассоциированные с эпилептиформной активностью на ЭЭГ. После этого в стартовую терапию включают вальпроаты, которые вводят в суточной дозе не более 15 мг/кг в сутки в 2 приёма путём титрования дозы. Сначала вводят 10 мг/кг в сутки в течение 5 дней. Затем не более 15 мг в сутки длительно в течение полутора лет. При этом нейролептики из схемы лечения исключают. Способ обеспечивает оптимизацию лечебной тактики, снижение продолжительности курса терапии и тяжести клинических проявлений тикозных гиперкинезов, снижение лекарственной нагрузки и устранение перехода заболевания в резистентную к терапии форму. 1 табл., 2 пр.

Устройство для позиционирования электродов на коже головы пользователя // 2563433

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам измерения электрической активности головного мозга. Устройство позиционирования сухих электродов на коже головы пользователя содержит множество сухих электродов, установленных на гибких поверхностях, корпус, выполненный с возможностью расположения, по меньшей мере, частично вокруг головы пользователя, по меньшей мере, одну упругую ленту на внутренней стороне корпуса. Устройство дополнительно содержит конструкцию для позиционирования, включающую позиционирующую полоску на внутренней стороне упругой ленты, крепящуюся к множеству гибких поверхностей, содержащую отверстия, через которые выступают электроды, когда блок расположен вокруг головы пользователя. Конструкция для позиционирования выполнена с возможностью позиционирования упругой ленты и электродов таким образом, что, когда корпус расположен вокруг головы пользователя, упругая лента, по меньшей мере, частично следует кривизне головы пользователя, при этом напряжение в упругой ленте, вызванное ее растяжением, обусловленным расположением корпуса вокруг головы пользователя, приводит к тому, что упругая лента оказывает давление, по меньшей мере, на некоторые из множества электродов в направлении кожи головы, тем самым способствуя эффективному контакту множества электродов с кожей головы. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ определения функционального состояния головного мозга // 2565372

Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к нейробиологии, нейрофизиологии, неврологии. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Осуществляют фотостимуляцию чередованием двух сигналов разной частоты. В записи ЭЭГ выявляют след второго сигнала, в виде наличия сигнала, который по своим частотно-временным параметрам подобен второму сигналу во время повторной стимуляции головного мозга первым сигналом. При времени появления следа второго сигнала после начала стимуляции первым сигналом, которое не превышает 800 мс, диагностируют норму, а более 800 мс - как нарушение функционального состояния головного мозга. Способ позволяет повысить информативность и объективность диагностики ЦНС, что достигается за счет обеспечения возможности одновременного определения скорости обработки, запоминания и воспроизведения внешней информации независимо от уровня сознания испытуемого. 4 ил., 2 пр.

Способ выделения веретеноподобных паттернов по временным данным электроэнцефалограмм // 2565993

Изобретение относится к области медицины, а именно к электрофизиологии. Регистрируют сигнал ЭЭГ и осуществляют непрерывное вейвлетное преобразование. Определяют мгновенное и интегральное распределения энергии вейвлетного спектра по временным масштабам, которые соответствуют частотным диапазонам 5-9 Гц для веретеноподобных паттернов и 9-16 Гц для сонных веретен. В каждый момент времени определяют суммарное значение энергии вейвлетного спектра и на основании мгновенных распределений энергии вейвлетного спектра определяют фазы поведения системы таким образом, чтобы в одной из фаз на выбранные диапазоны временных масштабов приходилась большая часть энергии вейвлетного спектра. Усредняют мгновенные распределения энергий вейвлетного спектра по интервалу времени в диапазоне 1-1.5 с, задают пороговые значения энергии и по значениям энергии вейвлетного спектра, приходящимся на диапазоны 5-9 Гц и 9-16 Гц, определяют веретеноподобные паттерны. Способ позволяет повысить достоверность автоматического выявления сонных веретен и других веретеноподобных паттернов, что достигается за счет использования метода вейвлетного преобразования и нахождения пороговых значений энергии вейвлетного спектра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ диагностики преклинической стадии болезни гентингтона // 2567264

Изобретение относится к неврологии, в частности к нейродегенеративному заболеванию болезни Гентингтона. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ) в состоянии спокойного бодрствования при закрытых глазах. Определяют абсолютную спектральную мощность стандартных тета-диапазонов и узких частотных одногерцовых поддиапазонов. Также определяют относительную спектральную мощность узких частотных одногерцовых поддиапазонов 7-8 Гц и 4-5 Гц и находят разность между ними. Рассчитывают величину отношения абсолютной спектральной мощности диапазона 7-8 Гц к абсолютной спектральной мощности тета-диапазона и при значениях разности полученной величины ≤-1 и снижении рассчитанного отношения ≤20% диагностируют преклиническую стадию болезни Гентингтона. Способ позволяет повысить достоверность диагностики при выявлении ранней стадии болезни, что достигается за счет учета показателей узких частотных поддиапазонов электрической активности мозга. 3 пр.

Устройство контроля и прогнозирования состояния системы "мать-плод" в процессе родовспоможения // 2568254

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к приборам для контроля и оценки состояния системы «мать-плод» в заключительной фазе родов. Устройство контроля и прогнозирования состояния системы «мать-плод» в процессе родовспоможения состоит из электрокардиографического канала (1) плода, электрогистерографического канала (9) матери, эхокардиографического канала (15) плода, электрокардиографического канала (22) матери, электроэнцефалографического канала (28) матери, канала контроля системы дыхания (30) матери, интегрального блока тревожной сигнализации (32) и устройства обработки информации (33). Первый вход устройства обработки информации (33) подсоединен к первому выходу электрокардиографического канала (1) плода, второй вход - к первому выходу эхокардиографического канала (15) плода, третий вход - к третьему выходу электрогистерографического канала (9) матери, четвертый вход - к выходу электроэнцефалографического канала (28) матери, пятый вход - к выходу электрокардиографического канала (22) матери, шестой и седьмой входы - к первому и второму выходам канала контроля системы дыхания (30) матери соответственно, а его выход посредством шины подсоединен к блоку цифровой индикации и записи (24). Применение изобретения позволит повысить эффективность контроля и коррекции процесса родов за счет повышения надежности и достоверности оценки состояния как системы «мать-плод» в целом, так и отдельных физиологических систем роженицы. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ прогнозирования засыпания в течение ближайших суток // 2576809

Изобретение относится к области медицины, в частности неврологии и сомнологии. Проводят электроэнцефалографию в период бодрствования с наложением электродов в отведениях F, С, О. Выбирают два участка электроэнцефалограммы длительностью от 10 до 30 секунд. В первом участке альфа-ритм должен отсутствовать. Вычисляют частоту спектрального пика альфа-активности (ЧАП) отдельно для первого и второго участков в левых отведениях, первого участка в правых отведениях. Полученные значения усредняют по всем отведениям. Длительность засыпания вычисляют по оригинальной математической формуле. Способ позволяет повысить достоверность определения длительности засыпания в течение ближайших суток. 2 пр.