Методологической основой для разработки новой медицинской аппаратуры для охраны жизни и здоровья людей явилась теория функциональных систем П.К. Анохина [2, 3, 6].Все многообразие поведения живого организма, его устойчивость к внешним факторам, стабильность различных функций обеспечиваются сложным взаимодействием саморегулирующихся функциональных систем, в которых центральные и периферические органы динамически объединяются для достижения конечного приспособительного результата.

Функциональная система включает в себя рецепторные образования, являющиеся своеобразными живыми датчиками, динамически оценивающими величину регулируемого показателя. Она имеет центральный аппарат - структуры мозга, анализирующие все многообразие поступающих сигналов, принимающие решение и программирующие ожидаемый результат. Наконец, в функциональной системе действуют исполнительные механизмы - периферические органы, реализующие поступающие команды. Кроме того, в системе есть обратная афферентация (обратная связь), которая информирует центр об эффективности деятельности исполнительных механизмов и о достижении конечного результата (рис. 1).

Принцип деятельности функциональной системы, ориентированной на конечный результат, взят за основу построения внешнего, искусственного звена саморегуляции (Lбиологический протез¦). При недостаточности внутренних саморегуляторных механизмов, проявляющейся в нарушении физиологических функций, дополнительно включается внешний контур, призванный обеспечить стабилизацию жизненно важных функций организма [7].

Разработанные нами приборы имеют принципиально ту же самую структуру и элементы, что и функциональные системы живых организмов. В них имеются датчики - чувствительные элементы, воспринимающие физиологические показатели организма, и центральная часть - микропроцессор, оценивающий поступающую от организма информацию и дающий сигнал оповещения в случае выхода физиологических показателей за границу индивидуально установленной Lнормы¦. 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 (рис. 2).

Приборы охранной сигнализации, вписываясь в архитектуру биологических функциональных систем, выступают в роли дополнительного внешнего звена саморегуляции физиологических показателей организма. 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. Самый широкий спектр профилактических и своевременных мер может быть осуществлен для нормализации физиологических функций и предупреждения развития опасной для жизни патологии. К их числу можно отнести: своевременный прием лекарств и выбор оптимальной дозы, снижение психоэмоциональной и физической нагрузки, прерывание критической - опасной для жизни и здоровья - фазы сна и т. д. 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, что позволяет своевременно информировать о первых объективных признаках (симптомах) нарушений контролируемых физиологических функций, которые субъективно еще не воспринимаются. В приборах предусмотрено персональное программирование для каждого человека с учетом его физиологического состояния и возможного риска. На основе предварительного обследования врач рекомендует установить определенную верхнюю и нижнюю границы Lнормы¦ в деятельности органов и отдельных функций. В любой момент, при необходимости, приборы могут быть перенастроены с учетом индивидуальных особенностей и состояния пациента. При отклонении контролируемых физиологических показателей от индивидуально установленной Lнормы¦ прибор дает оповещающий сигнал.

Приборы миниатюрны, в них использована современная микропроцессорная электронная техника, основанная на больших интегральных схемах. Это позволяет постоянно их носить 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 многих людей. Краткое описание некоторых из разработанных нами приборов приводится ниже.

3.1. Система Охраны Сердца - S.O.S. - устройство для непрерывного индивидуального слежения и оповещения о появлении первых объективных признаков нарушения деятельности сердца [12]. Работа прибора основана на постоянной динамической регистрации электрической активности сердца (ЭКГ) человека в реальных повседневных условиях. Приборы S.O.S. 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 дальнейшей расшифровки врачом. Приборы S.O.S. имеют две модификации.

Модификация прибора S.O.S.-1 предназначена для повседневного контроля ритмической работы сердца и выявления первых признаков нарушения сердечного ритма. Этот прибор позволяет 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 [1], 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 S.O.S.-1 дает сигнал оповещения Lтревога¦, позволяющий осуществить своевременную медицинскую помощь.

Наряду с S.O.S.-1 разработан прибор S.O.S.-2, который обладает уникальными характеристиками, позволяющими ему выявлять качественные изменения кардиосигнала и таким образом предупреждать о появлении ишемических нарушений в работе сердца, развития стенокардии и инфаркта миокарда. Модификация прибора S.O.S-2 может иметь огромное значение для профилактики наиболее распространенных острых сердечных нарушений и оптимальной реабилитации в постинфарктном состоянии.

Приборы S.O.S. могут быть рекомендованы больным, имеющим нарушение ритма сердца, кардиосклероз, ишемическую болезнь сердца, перенесшим инфаркт миокарда, фибрилляцию, предрасположенным к внезапной смерти, и могут быть использованы для индивидуального подбора эффективных лекарственных препаратов и доз.

Мониторы S.O.S. также могут быть рекомендованы здоровым людям для повседневного контроля за деятельностью сердца и, 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 вероятности аварий и катастроф при внезапном нарушении сердечной деятельности; всем людям старше 30 лет - для объективного контроля дискомфортных психоэмоциональных ситуаций и в первую очередь тем, кто испытывает повышенное эмоциональное напряжение.

Основоположником теории стресса Г.Селье были установлены критерии стресса, в числе которых - изменения содержания гормонов гипофиза и надпочечников, язвообразования слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, изменения формулы крови.

В дальнейшем, наряду с этим, выявлены психофизиологические, нейрофизиологические, вегетативные и биохимические корреляты стресса [8]. 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 критерием стресса может служить некий интегральный показатель, в совокупности характеризующий взаимосвязь деятельности различных функциональных систем организма.

В нашей работе установлен новый объективный критерий эмоционального стресса, основанный на вычислении коэффициентов кросс-корреляции между артериальным давлением, частотой сердечных сокращений и частотой дыхания [9, 15].

Показано, что эмоциональный стресс у людей и животных характеризуется снижением кросс-корреляционных связей между указанными параметрами. Установлено, что при эмоциональном стрессе происходит дезинтеграция деятельности разных функциональных систем организма. На основе проведTнных исследований разработан приоритетный способ и устройство (LДозатор стресса¦) для индивидуальной объективной количественной оценки степени развития стресса в реальных бытовых и производственных условиях и для предупреждения вызываемых стрессом функциональных и патологических нарушений [14].

Способ основан на регистрации вегетативных показателей человека: частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания (ЧД), и на расчTте кросс-корреляционных коэффициентов, которые объективно отражают степень развития стресса.

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

Прибор предупреждает об опасном для жизни и здоровья человека состоянии стресса и, наряду с LСистемой Охраны Сердца¦, может использоваться в профилактических целях, физиологических исследованиях, функциональной диагностике, спортивной и авиакосмической медицине, а также работниками автомобильного и железнодорожного транспорта и лицами, находящимися в экстремальных ситуациях.

Стресс является одной из причин нарушений сна, таких как бессонница и изменения структуры ЭЭГ сна [5]. Нормальный физиологический сон обладает антистрессовым действием, определяющим психоэмоциональное состояние человека: работоспособность, утомляемость и т. д. При эмоциональном стрессе складывается замкнутый круг: вызванные нарушения сна становятся дополнительным провоцирующим фактором для развития стресса. Большинство людей, особенно школьники, студенты, - вынуждены регулярно насильственно просыпаться в фиксированное время, испытывая при этом подавленное настроение, головную боль, слабость, снижение внимания и пр. Такой синдром может быть назван, как Lповседневный стресс насильственного пробуждения¦, который до сих пор серьезно не рассматривался.

Нормализовать сон, оптимизировать пробуждение - означает защитить организм человека от стресса, улучшить психоэмоциональное состояние, повысить работоспособность и обучаемость, уменьшить риск острых сердечно-сосудистых нарушений во время сна.

Нормальный физиологический сон характеризуется рядом последовательных фаз, каждая из которых имеет определенное биологическое значение и проявляется в ЭЭГ- активности, движении глаз и мышечном тонусе. При форсированном пробуждении сон внезапно может быть прерван в любую фазу и в самый неподходящий момент.

Для решения этой проблемы нами разработан способ и устройство для ежедневного естественного пробуждения человека в индивидуально выбранную им фиксированную фазу сна, оптимальную для психоэмоционального состояния [13, 16]. Способ основан на непрерывной регистрации ЭЭГ и электроокулограммы (ЭОГ) во время ночного сна, на распознавании фаз сна по разработанным критериям и автоматическом включении пробуждающего звукового сигнала в заранее установленное время и в момент появления индивидуально выбранной фазы сна (рис. 3). Каждый человек может выбрать сам для себя определенную фазу сна, предпочитаемую для пробуждения, а затем, на основании субъективной самооценки и объективного психофизиологического анализа, проверить правильность выбранной им для пробуждения фазы сна.

Выбор оптимальной для пробуждения фазы сна зависит от многих факторов: индивидуальных психофизиологических особенностей личности, возраста, пола, продолжительности сна, характера деятельности, умственного и физического утомления, эмоционального перенапряжения, состояния вегетативной и эндокринной систем, депривации сна, приема алкоголя, сменной ночной работы. Сон может быть различным в разные дни недели.

Для реализации описанного способа разработано портативное электронное устройство Lфизиоло-гические часы¦, в котором, наряду со временем, предусмотрено предварительное программирование выбираемой для пробуждения фаза сна.

Прибор может быть использован для создания оптимального психоэмоционального состояния, профилактики невротических и психосоматических расстройств. В течение ночного сна он фиксирует и запоминает во времени все фазы сна, которые могут быть при необходимости отображены. Наряду с этим прибор позволяет вместе с LСистемой Охраны Сердца¦ [12, 17] прерывать опасные для жизни фазы сна, которые могут возникать и сопровождаться выраженными сердечно-сосудистыми нарушениями, нередко приводящими ночью к мозговому инсульту, инфаркту миокарда и внезапной смерти. Также прибор может быть использован и в других целях, например у мужчин с невротическим расстройством половой потенции.

Сохранение жизни и здоровья людей в реальных повседневных условиях является приоритетной медико-социальной задачей, в решении которой ведущая роль принадлежит своевременному оказанию медицинской помощи, наиболее полно позволяющей раскрыть весь потенциал современной медицины. Успешная реализация декларированной концепции профилактической медицины возможна только на основе развития и создания новых медико-технических средств для оценки и выявления первых объективных признаков нарушений жизненно важных функций в реальных условиях жизнедеятельности людей. Охранная сигнализация послужит стимулом для своевременного обращения людей в лечебно-профилактические учреждения.

Теория функциональных систем, раскрывающая универсальные закономерности поддержания жизненно важных функций в организме, дала ключ для разработки новой концепции медицинского информационно-бытового приборостроения, ориентированного на охрану жизни и здоровья людей, а достижения современной электронной микропроцессорной техники позволили воплотить в жизнь эту идею.

1. Андреев Н.А., Пичкур К.К. Аритмии сердца.- Рига, 1985.- 239 с.

2. Анохин П.К. Теория функциональных систем / В кн. Общие вопросы физиологических механизмов. Анализ и моделирование биологических систем.- М., 1970.- С. 6-41.

3. Анохин П.К. Теория функциональной системы // Успехи физиологических наук.- 1974.- Т.5, ¦ 2.- С.5-92.

4. Бокарев И.Н. Ишемическая коронарная болезнь сердца и современные пути борьбы с ней. Русский медицинский журнал.- 1996.- ¦ 3.- С.208.

5. Вейн А.М., Гехт К. Сон человека: физиология и патология.- М., 1989.- 272 с.

6. Судаков К.В. Теория функциональных систем.- М., 1996.- 95 с.

7. Судаков К.В. Социальная физиология: теоретическое обоснование и практическое применение реабилитационных мероприятий / В сб. Экспериментальная и прикладная физиология.- 1994, т. 5 - Системные механизмы реабилитации.- 6-14 с.

8. Судаков К.В., Юматов Е.А. Эмоциональный стресс в современной жизни.- М., 1991.- 81 с.

9. Судаков К.В., Юматов Е.А., Тараканов О.П. Кросс-коррляционный вегетативный критерий эмоционального стресса // Физиология человека.- 1995.- Т.23, ¦ 3.- С. 87-95.

10. Юматов Е.А. Стражи здоровья и жизни // Наука и технология в России.- 1993.- ¦ 2.- С. 20-21.

11. Юматов Е.А. Новая медицинская аппаратура для охраны здоровья и жизни // Асклепейон.- 1994.- ¦ 1.- C.42-43.

12. Юматов Е.А. , Глазачев О.С. Устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца. Патент РФ ¦ 1814538 от 15 июня 1990 г.

13. Юматов Е.А. Способ пробуждения человека в фиксированную фазу сна и устройство для его осуществления. Патент РФ ¦ 2061406 от 16 июня 1993 г.

14. Юматов Е.А. Способ определения эмоционального стресса и устройство для его осуществления. Патент РФ по заявке ¦ 93027568 от 12 мая 1993 г.

15. Yumatov E.A. Criteria, methodology and instrumentation for the evaluation of emotional stress. Abs. 7 Internat. Montreux Congress on Stress. 1995. Switzerland.

16. Yumatov E.A. Stress and sleep: awaking in an optimal sleep phase. Abs. 9 Internat. Montreux Congress on Stress. 1997. Switzerland.

17. Yumatov E.A. New Russian devices for the prophylaxis and treatment of stress related disorders. Abs. 5 Internat. Montreux Congress on Stress. 1993. Switzerland.

The article deals with a new approach to the solution of such actual medico-social problem as rendering of a medical care in time in the case of sudden failures of human's vital functions. For this purpose it has been developed a new concept for medical instrument - making industry, based on the functional systems theory that reveals universal regularities of a self-control of organism's functions. Practically it has been implemented in a number of specific devices for an alarm signalling on the base of microprocessor-controlled technology. Such devices carry out individual monitoring and notify about the first objective signs of physiological function failures.

Юматов Евгений Антонович - доктор медицинских наук, профессор, академик Международной академии наук. Является профессором кафедры нормальной физиологии Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова; генеральным директором, организованного на базе НИИ нормальной физиологии им. П.К.Анохина, Международного регионального (Российского) центра профилактики стресса и АО LСтраж Здоровья¦. Ученик и воспитанник школы академика П.К.Анохина. Автор более 150 научных работ, 3 монографий по проблемам системной организации физиологических функций, вегетативной регуляции, нейрофизиологии эмоций и эмоциональных стрессов. Специалист в области медицинского приборостроения, имеет целый ряд патентов на изобретения. Соавтор учебника по нормальной физиологии. Читает курс лекций и преподает нормальную физиологию, медицинскую биофизику, социальную психофизиологию.