Distantsionny_kontrol_psikhofiziologicheskogo_sostoyania_s_pomoschyu_sverkhshirokopolosnoy_RLS

222

при решении диагностических задач в медицине. После восстановления закона движения объекта производится фильтрация отдельных составляющих движения и определение амплитуды движения и частоты колебаний грудной клетки и сердца.

223

Иммореев И.Я., Исайчев С.А., Павлов С.Н., Самков С.В.

4.2. Дистанционный контроль психофизиологического состояния человека с помощью

сверхширокополосной РЛС

4.2.1. Введение.

Создание РЛС для контроля психофизиологического состояния человека, в том числе выпол-

няющего работу с повышенной степенью опасности, является весьма актуальной задачей, поскольку,

в отличие от других известных методов, позволяет осуществлять такой контроль дистанционно и бесконтактно, не создавая помех в основной деятельности.

Решение этой задачи распадается, по существу, на две части.

Первая часть касается поиска таких методов психофизиологического контроля, которые, с од-

ной стороны, могут быть реализованы радиолокационными методами и, с другой стороны, будут до-

статочно информативны и достоверны в части оценки и прогноза работоспособного состояния чело-

века.

Вторая часть задачи относится к реализации аппаратных и программных радиолокационных средств, которые позволяют получить необходимую психофизиологическую информацию для полу-

чения такой оценки.

Соответственно, дальнейшее изложение посвящено рассмотрению этих частей общей задачи.

4.2.2. Психофизиологические основы контроля состояния и работоспособности человека.

Для контроля состояния и работоспособности человека и, в том числе, человека-оператора

(машиниста, водителя, оператора АС, дежурного пусковой ракетной установки и др.) в психофизио-

логии используется понятие функционального состояния (ФС), которое определяется фоновой актив-

ностью нервных центров (отделов центральной и периферической нервной системы) в процессе реа-

лизации той или иной конкретной (текущей) деятельности человека. ФС зависит от мотивации, ха-

рактера предшествующей деятельности, времени суток и многих других факторов. В соответствии с определением, ФС принято измерять как «уровень фоновой активации организма» и представлять точкой на шкале «сон – бодрствование» [28, 27]. Выделяются следующие типы ФС:

«Активное бодрствование» (вплоть до стресса).

«Спокойное бодрствование» (состояние покоя).

«Дремотное состояние» (переход ко сну).

224

«Сон» («медленный сон» и «быстрый сон»).

«Кома».

В традиционной психофизиологии для измерения ФС используют спектральный анализ ритмов электроэнцефалограммы (ЭЭГ), различные параметры сердечной (электрокардиограмма – ЭКГ) и со-

судистой (реограмма, плетизмограмма) систем, данные по кожно-гальванической реакции (КГР) и

дыханию.

Существует два подхода к оценке функционального состояния. Первый подход базируется на анализе вариабельности сердечного ритма (ВСР), который является, по мнению ряда авторов [1, 6, 7]

эффективным интегральным методом оценки состояния механизмов регуляции физиологических функций человека. Метод анализа ВСР основан на распознавании и измерении временных интерва-

лов между RR-интервалами электрокардиограммы, построении динамических рядов кардиоинтерва-

лов (кардиоинтервалограммы) и последующего анализа полученных числовых рядов различными математическими методами [256]. Многочисленные исследования отечественных и зарубежных ав-

торов позволили выявить связь изменений различных показателей ВСР с динамикой общей активно-

сти регуляторных систем организма, со спецификой нейрогуморальной регуляции сердца и соотно-

шением влияний симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Эти данные обобщены и опубликованы в соответствующих Стандартах и Руководствах по использова-

нию метода ВСР в клинической и психофизиологической практике [1, 171].

Оценка ФС человека с помощью этого подхода носит косвенный характер, но позволяет ис-

пользовать для контроля большое число различных методов. Сюда относятся и радиолокационные методы, поскольку сверхширокополосная доплеровская РЛС, обладающая высоким разрешением по дальности и скорости, может с высокой точностью контролировать движение сердца, а, следователь-

но, сердечный ритм и его вариабельность. Основной проблемой диагностики динамических измене-

ний ФС в процессе той или иной деятельности по показателям ВСР является проблема индивидуаль-

ных различий. Межиндивидуальная вариабельность сердечного ритма практически перекрывает диа-

пазон ВСР в различных ФС (сон, утомление, норма, стресс, аффект). Частота сердечных сокращений равная 90 уд/мин. у одного человека может быть нормой, у другого – показателем утомления, у тре-

тьего – показателем стрессовой напряженности.

225

Другой подход основан на непосредственной оценке активности мозга с помощью регистрации ЭЭГ. Выраженность разных ритмов ЭЭГ, их соотношение и распределение по скальпу - отражают общее функциональное состояние коры больших полушарий, подкорковых структур мозга и характер их взаимодействия. Изучение картины функционального состояния мозга с использованием электро-

энцефалографического метода в широком диапазоне ФС - от различных состояний бодрствования до отдельных стадий сна, показывает существенное различие ЭЭГ-паттернов, характерных для конкрет-

ных ФС [46].

Известно, что нарушение внимания и операторские ошибки возникают в случаях перехо-

да от состояния покоя (нормы) в дремотное состояние (утомление) или состояние чрезмерного стрессового напряжения. Эти переходы могут быть адекватно описаны ЭЭГ-паттернами, ха-

рактеризующими уровень локальной и генерализованной активации корково-подкорковых механизмов, реализующих протекание доминирующей деятельности [46, 43, 9]. Если показате-

ли ВСР для каждого конкретного человека дополнить его индивидуальными паттернами ЭЭГ,

характеризующими состояния нормы, утомления и стресса, то тогда, опираясь на «маркиро-

ванные» таким образом показатели ВСР, полученные радиолокационным методом, можно на их основе проводить диагностику и прогнозировать появление состояний, ведущих к наруше-

нию операторской или иной деятельности. Этот подход мы предлагаем использовать для тон-

кой диагностики и контроля ФС с помощью сверхширокополосной доплеровской РЛС.

4.2.3. Перечень параметров, характеризующих функциональное состояние человека.

При выборе параметров, характеризующих вариабельность сердечного ритма (ВСР) как объективного показателя ФС человека использовались «Стандарт измерения, физиологиче-

ской интерпретации и клинического использования ВСР» (1996) [171], разработанный рабочей группой Европейского Кардиологического Общества и Северо-Американского общества сти-

муляции и электрофизиологии, отдельные показатели, предложенные Баевским Р.М. и др. [1],

и показатели ВСР, которые, по мнению некоторых авторов, могут быть полезны при диагно-

стике ФС [9].

При окончательном выборе конкретных показателей ВСР, необходимых и достаточных для

определения ФС человека и определения моментов его перехода из одного ФС в другое («норма»,

226

«утомление», «стресс»), в качестве контрольных показателей использованы показатели ЭЭГ, прове-

ренные на практике. В табл. 4.1 приведены контрольные показатели и к ним даны пояснения и обо-

значения.

Таблица 4.1