Активность жизнедеятельности человека и функциональные характеристики физиологических систем организма на разных возрастных этапах

Как уже отмечалось, многие исследователи рассматривают активность жизнедеятельности человека в качестве главного интегративного признака соматического здоровья. Способность напряженно по 8-10 час. в день трудиться на производстве (или учиться), выполнять без затруднений все бытовые задачи, физически активно проводить досуг, редко болеть и ответственно воспитывать детей - это всегда считалось верным признаком здорового человека.

Современный научно-технический прогресс автоматизировал многие производственные и бытовые виды работ, избавив человека от физического труда. Изменился также стиль досуга населения. На смену спортивно - физкультурным увлечениям на свежем воздухе пришли телевизоры, компьютеры, игровые автоматы. Исследование, проведенное с помощью анкетирования (Табл.3), показало что от 42 до 67% учащихся 14 - 17 лет регулярно курят; 23 - 57% периодически употребляют спиртные напитки, при этом 12 - 18% учащихся по медицинским показаниям освобождены от занятий физкультурой и лишь 7 - 11% вовлечены в регулярные спортивно-тренировочные занятия в досуговое время. Еще более насыщен вредными привычками стиль жизни студенческой молодежи.

Анализ энерготрат учащихся школ и вузов показывает, что объем расходуемых ккал составляет 1800 - 2200 в сутки. При этом организм молодых людей пребывает по 20 - 22 часа в условиях гипокинезии, когда активность дыхания и кровообращения сведена почти до уровня основного обмена, а некоторые участки тела находятся в условиях гипоксии с "угасшими" проприовисцеральными рефлексами (Матвеев Л.П., 2002). Многим видам современной трудовой деятельности также присущи гипокинетические свойства и высокая психологическая напряженность, что неизбежно отражается на адаптации организма и формирует соответствующий соматотип человека.

С целью исследования долговременной адаптации организма человека на этапах онтогенеза к условиям проживания и современному стилю жизнедеятельности было организовано массовое (540 тыс. чел.) донозологическое обследование населения в возрасте от 6 до 60 лет по разработанной стандартной технологии. Подавляющее большинство целевых обследований проводилось в школах, лицеях, вузах и летних оздоровительных лагерях, что сформировало наиболее репрезентативные выборки групп населения в детском и молодежном возрасте (Рис.1).

Рис.1. Возрастной состав групп обследованного населения

Каждый обследованный человек получил комплексную и детализированную характеристику состояния организма по 19 морфологическим и медико-физиологическим показателям (Рис.7), отражающим функциональные возможности целого организма и отдельных физиологических систем. Результаты данного обследования сконцентрированы в единой компьютерной базе данных ГНЦ РФ ИМБП РАН и доступны для всех заинтересованных специалистов.

Структурирование обследованного населения на 17 возрастных групп (и по полу) и проведенный статистический анализ данных свидетельствует, что большинство показателей организма измеряемых в состоянии относительного покоя совпадают или очень близки, с многочисленными данными, опубликованными за последние 40 лет в научной печати (Маркосян А.А., 1971; Доскин В. А, 1997; Кобринский Б.А., 2000; Носкин Л.А., Кучма В.Р., 2006). Как видно на рис.2, в период от 7 до 17 лет происходит интенсивный рост антропометрических характеристик (масса тела и рост) юношей. При этом, такие медико-физиологические показатели как артериальное давление и ЧСС в состоянии относительного покоя изменяются очень незначительно, а относительная жизненная емкость в течение нескольких лет снижается и лишь к 16-18 годам вновь начинает возрастать. Это вполне объяснимо, поскольку характеристики, регистрируемые в покое, менее подвержены адаптационным изменениям и скорее отражают гомеостатическое состояние, свойственное организму человека.

Рис. 2. Средние значения морфофункциональных показателей у лиц различного возраста.

Литературные данные (Хрипкова А.Г., Антропова М.В., Фарбер Д.А., 1990; Сонькин В.Д., Зайцева В.В., 1998) относящиеся к тестированию функциональных возможностей отдельных систем организма человека весьма разнообразны и, как правило, получены разными методами в разных условиях, что делает затруднительным их сравнение. В спортивной медицине и физиологии (Годик М.А., Бальсевич В.К., 1994; Карпман В.Л., Хрущев С.В., Борисова Ю.А., 1978; Jones N. L., 1988; Wasserman K., Hansen T. E., 1994) выполнены многочисленные исследования систем организма в процессе тренировки или соревновательной деятельности, однако, они в большей степени отражают пределы физических и физиологических возможностей человека. На рис.3 представлены собственные данные оценки абсолютных и относительных показателей PWC₁₇₀ у разных возрастных групп населения, полученные в степ-тестовом обследовании.

Как известно, мощность физической работоспособности, достигаемая человеком, при ЧСС 170 уд/мин обеспечивается за счет резервной производительности кардиореспираторной системы, увеличивающей свою функциональную деятельность пропорционально росту мощности нагрузки. На этой закономерности построены методы математического вычисления МПК, МОК, СОК, которые выступают индикаторами функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем (Волков Н.И. 1962, 1979).

Рис. 3. Средние величины показателей работоспособности у обследованных групп населения

Квантификация функциональных резервов систем организма и общего соматического здоровья человека на разных возрастных этапах. В основе любого из известных способов оценки показателей, включая математические методы: а) теории исследования операций (Майзер Х., Эйджин Н., 1981), б) учения о системе "таксонометрических категорий, обозначающих "соподчинение групп объектов" (Шеннон Р.Е., 1978), лежит преобразование диапазона возможных значений показателя в шкалу оценок. Использование персентильных шкал и оценка по сигмальным отклонениям - это наиболее корректные и универсальные способы, при этом в последнем случае, в качестве точки отсчета принимаются среднестатистические значения показателей. Однако для их выявления требуется большой массив результатов измерений репрезентативной выборки с нормальным распределением данных. Кроме того, эти способы не достаточно корректны для оценки показателей, имеющих оптимум внутри диапазона, таких, например, как масса тела, артериальное давление и др.

Наиболее приемлемым методом может быть "квалиметрический подход" с произвольной разбивкой всего диапазона возможных значений показателя на поддиапазоны, с присвоением каждому качественных (хорошо, плохо и т.п.) или количественных (баллы, очки и т.п.) значений. Градуировка осуществляется либо по абсолютным значениям показателя, либо по проценту отклонения от выбранного норматива. Значение показателя, принимаемое в качестве точки отсчета, различные авторы трактуют по-разному и обозначают как: среднее, нормальное, должное, оптимальное, идеальное и т.п. Как показывает анализ, разбивка на поддиапазоны осуществляется подчас без учета закономерностей функционирования и возрастных изменений организма. Кроме того, при этом способе, как правило, сложно соблюсти сопоставимость оценок различных показателей (включаемых в комплекс) при расчете обобщенного уровня физического здоровья.

Компьютерная база данных, сформированная по результатам целевого донозологического обследования (540 тыс. чел.) была подвергнута разноплановому статистическому анализу. В каждой из 34 выделенных групп были определены границы диапазона нормы по всем контролируемым показателям организма, выявлено их нормальное (по Гауссу) распределение, установлены средние значения и их стандартные отклонения. На рисунке 4 в качестве примера показано распределение весоростового индекса Кетле у групп юношей 14 лет. Как выявили исследования, у практически здоровых юношей этот показатель находится в диапазоне от 230 до 500 г/см., где среднегрупповой уровень и стандартное отклонение составляют 347 ± 50,5 гр/см.

Рис. 4. Распределение значений весоростового показателя ("индекс Кетле") в группе юношей 14 лет (n = 4405)

Столь же велики диапазоны медико-физиологической нормы и по другим показателям организма во всех возрастных группах. Например, у юношей 16 лет границы нормальных значений PWC₁₇₀ находятся в пределах от 6 до 24 кгм/кг в мин. при среднем значении и стандартном отклонении 13,6 ± 3,68 кгм/кг в мин (рис.5), т.е. различия достигают 400 %. При детальном рассмотрении всего комплекса измеряемых показателей у одного конкретного человека оказывается, что лишь некоторые из них окажутся близкими к среднегрупповым значениям, в то время как другие будут удалены в разные стороны от средних величин, характеризуя тем самым "сильные" и "слабые" сегменты данного организма.

Разные по масштабу диапазоны норм у контролируемых показателей организма на разных этапах онтогенеза потребовали разработки специальной системы их количественной оценки. Кроме того, в задачу исследований входил поиск приемлемого способа интегральной оценки соматического здоровья человека на этапах онтогенеза, используя данный комплекс функционально-адаптационных характеристик целого организма и его отдельных систем.

Рис. 5. - Распределение значений показателя работоспособности (PWC) в группе юношей 16 лет (n = 4054)

Опираясь на общую теорию систем и основы исследования операций был теоретически обоснован подход к квантификации соматического здоровья человека в возрасте от 6 до 60 лет. Его основу составили балльно-рейтинговые оценочные шкалы для каждого контролируемого показателя организма во всех 17 возрастных группах. Теоретически известно, чем детальнее структурирован диапазон нормы по каждому показателю организма, тем точнее окажутся вычисления обобщенного индекса здоровья человека. Однако в данном случае дифференциация на большое число зон ограничена размерностью фактических измерений таких показателей как: индекс релаксации, зрительно-двигательная реакция, индекс координации движений. Учитывая степень точности первичных измерений фактических показателей организма и традиционный опыт бальных оценок, применяемых в образовательной системе, социологии и спорте, мы сочли приемлемым вариант структуризации диапазона норм для всех медико-физиологических показателей (во всех возрастных группах) на шесть оценочных зон, для которых установлены определенные границы.

Статистический анализ результатов измерений показателей организма выявил, что все они подчиняются закону нормального распределения и это позволяет использовать стандартные отклонения в качестве критерия для установления границ оценочных зон. Теоретический анализ и экспертные оценки различных вариантов структуризации всего диапазона нормы позволили обосновать следующую модель на основе стандартных отклонений (Рис. 6).

Рис. 6. Модель экспертного структурирования диапазона норм на квалификационные зоны для всех контролируемых показателей организма

Как видно из рисунка, зона от среднегруппового значения показателя (медианы) и до точки +0,3 сигмы получает "удовлетворительную" оценку и по балльно-рейтинговой шкале 4 балла. Следующий за ней интервал от +0,31 до +1,5 сигмы оцениваются "хорошо" и в 5 баллов, а зона более +1,5 сигмы получает оценку "отлично" и 6 баллов. Аналогичны сигмальные интервалы и в сторону уменьшения от среднего значения показателя с соответствующими оценками: "неудовлетворительно" = 3 балла; "плохо" = 2 балла; "очень плохо" = 1 балл.

На основе статистического анализа и выбранной экспертной модели стандартных отклонений были структурированы диапазоны нормы всех показателей в 17 возрастных группах (отдельно для мужчин и женщин) с присвоением им балльно-рейтинговых оценок, что позволило сравнивать значения разных показателей как одного человека, так и у людей различного возраста и пола. Так, например, уровень PWC₁₇₀ = 11,5 кгм/кг в мин. для юноши 14 лет получит оценку "плохо" и 2 балла, а для мужчины 50-ти лет оценка составит 5 баллов и "очень хорошо".

Разработка системы одноразмерных балльно-рейтинговых шкал для всех контролируемых показателей организма человека в возрасте от 6 до 60 лет позволила обосновать возрастные статистические модели соматического здоровья, описанные 19 показателями и структурированные по шести квалиметрическим уровням. В таблице 4, в качестве примера, показана модель физического здоровья и работоспособности 14 летних юношей, сформированная на основе комплекса показателей донозологической программы обследования. Практически здоровые юноши этого возраста с вероятностью 99,7% будут характеризоваться представленным в данной таблице уровнем показателей.

Возрастные статистические модели физического здоровья и работоспособности человека структурированные по предложенному варианту стандартных отклонений (Рис. 6) представляют собой универсальную нормативно-оценочную базу для системы донозологического контроля состояния здоровья населения в возрасте от 6 до 60 лет. Одновременно модели здоровья человека, описанные в т. ч. и хорошо известными показателями организма (ЧСС, артериальное давление, весоростовое соотношение, тесты с оценкой нервно-мышечной системы и координации движений), выполняют образовательно-воспитательную функцию для населения, формируя знания о "хороших" и "идеальных" показателях организма на разных этапах онтогенеза. В перспективе возрастные модели физического здоровья могут быть многократно детализированы за счет расширения числа контролируемых характеристик организма, более дискретного статистического описания (с шагом 1 год) состояния здоровья человека, а также выделения групп населения, проживающего в специфических географических и климатических условиях.

Возрастные модели соматического здоровья человека как и комплексы функционально нагрузочных тестов, симулирующих типовые виды жизнедеятельности должны выполнять роль медико-социальных ориентиров в оценке и укреплении физического здоровья и работоспособности населения.

Таблица 4

Модель физического здоровья и работоспособности по технологии "НАВИГАТОР ЗДОРОВЬЯ" (юноши 14 лет)
Показатели здоровья	Оценка / балл
	Отлично	Хорошо	Удовл.	Неудовл.	Плохо	Оч. плохо
	6	5	4	3	2	1
1	коэффициент, г/см	321 - 381	305 - 393	290 - 405	275 - 417	261 - 439	<261 - >429
2	Избыток (недостаток) жира, %	(-9) - 9	(-13) - 12	(-17) - 15	(-22) - 19	(-26) - 22	< (-26) - >22
3	Пульс (ЧСС) в покое, уд/мин	< 72	72 - 78	79 - 81	82 - 87	88 - 96	> 96
4	Способность релаксации, уд/мин	> 4	3 - 4	1 - 2	(-1) - 0	(-4) - (-2)	< (-4)
5	Систолич. давление крови, мм. рт. ст.	99 - 124	97 - 129	94 - 134	90 - 139	86 - 144	<86 - >144
6	Жизненная емкость легких, мл/кг	> 64	60 - 64	55 - 59	50 - 54	45 - 49	< 45
7	Задержка дыхания, сек	> 69	55 - 69	45 - 54	36 - 43	30 - 35	< 30
8	Адаптивность ССС, усл. ед.	< 5	5 - 7	8 - 10	11 - 13	14 - 16	> 16
9	Зрительно-двигательная реакция, см	< 8	8 - 11	12 - 16	17 - 22	23 - 27	> 27
10	Гибкость позвоночника, см	> 14	8 - 14	3 - 7	(-2) - 2	(-5) - (-3)	< (-5)
11	Координация движений, балл	> 5	5	3 - 4	2	1	< 1
12	Мышцы плечевого пояса, раз	> 23	20 - 23	17 - 19	14 - 16	10 - 13	< 10
13	Мышцы брюшного пресса, раз	> 25	20 - 25	17 - 19	14 - 16	11 - 13	< 11
14	Работоспособность, кгм/кг в мин	> 15,2	14,5 - 15,2	13,6 - 14,4	12,7 - 13,5	11,6 - 12,7	< 11,6
15	Потребление кислорода, мл/кг в мин	> 46	40 - 46	32 - 39	27 - 31	24 - 26	< 24
16	Ударный объем крови, мл	> 124	116 - 124	108 - 115	96 - 105	86 - 95	< 86
17	Минутный объем кровотока, л	> 21	19 - 21	17 - 18	15 - 16	13 - 14	< 13
18	Восстановление ЧСС, уд/мин	< 151	151 - 153	154 - 155	156 - 157	158 - 159	> 159
19	Индекс физического здоровья (ИФЗ), балл	5,1 - 6,0	4,1 - 5,0	3,1 - 4,0	2,1 - 3,0	1,3 - 2,0	< 1,3

Одной из ключевых задач данного исследования являлся поиск способа интегральной оценки соматического здоровья человека, опираясь на совокупность оценок отдельных показателей, отражающих функционально-адаптационный потенциал систем организма и описывающих статистические модели здоровья. Как уже отмечалось, выбор состава медико-физиологических показателей осуществлялся по принципу их достаточной информативности и степени значимости в соматическом здоровье человека. В данной программе большинство характеристик состояния организма регистрируются непосредственно в обследовании, но некоторые показатели являются производными и рассчитываются математическими методами на основе известных зависимостей. Кроме того, некоторые характеристики организма не имеют достаточной степени формализации (форма осанки, стопы, позвоночника, физическое развитие), что делает затруднительных их оценку и использование в расчетах интегральной оценки соматического здоровья). В сильно упрощенном виде (Эшби У., 1969) совокупность 14 отдельных показателей организма рассматривается как минимально приемлемый информационный комплекс для интегральной оценки физического здоровья человека на момент проведения обследования (Табл.4).

В настоящем исследовании соматическое здоровье рассматривается как некоторая целостная характеристика (величина), являющаяся производной от контролируемых показателей организма. На разных этапах онтогенеза "весовая" значимость каждого из этих показателей существенно меняется. Например, группа показателей, измеряемых в состоянии относительного покоя (ЧСС, АД, ЖЕЛ, весоростовой индекс), на этапе роста и развития организма по экспертным оценкам имеют меньший факторный вес, в то время как в зрелом возрасте значимость этих показателей приобретает больший "удельный" вес в общей оценке здоровья человека.

Используя методы многоступенчатых экспертных оценок (метод Delphi), группа экспертов обосновала значимость весовых коэффициентов для каждого показателя организма во всех 17 возрастных группах, структурировав их по шести квалиметрическим уровням. При этом для экспертов были установлены определенные требования и ограничения, заключающиеся в том, что сумма весовых коэффициентов отдельных показателей организма в каждой балльно-рейтинговой оценочной зоне должна равняться количеству баллов, которому она соответствует.

Пример структуры весовых коэффициентов, сформированный для статистической модели физического здоровья юношей 14 лет показан в таблице 5.

Таблица 5. Структура весовых коэффициентов отдельных показателей организма в статистической модели соматического здоровья юношей 14 лет

№ п/п	Контролируемые показатели организма	Структура значимости весовых коэффициентов показателей организма в каждой оценочной зоне
		6	5	4	3	2	1
1	ЧСС в покое	0,25	0, 20	0,15	0,10	0,06	0,03
2	АД систолическое	0,25	0, 20	0,15	0,10	0,06	0,03
3	ЖЕЛ [жизненный показатель]	0,30	0,25	0, 20	0,15	0,10	0,05
4	Весоростовой индекс Кетле	0,50	0,40	0,30	0,10	0,08	0,04
5	Индекс релаксации [по ЧСС]	0, 20	0,15	0,15	0,10	0,08	0,04
6	Зрительно-двигательная реакция	0,30	0,25	0, 20	0,10	0,08	0,05
7	Индекс Руфье [по ЧСС]	0,25	0, 20	0,15	0,10	0,08	0,05
8	Устойчивость к гипоксии	0,30	0,25	0,15	0,10	0,08	0,05
9	Гибкость позвоночника	0,40	0,30	0, 20	0,15	0,10	0,05
10	Координация движений	0,50	0,40	0,25	0, 20	0,15	0,08
11	Работоспособность мышц плечевого пояса и спины	0,45	0,40	0,30	0, 20	0,15	0,10
12	Работоспособность мышц брюшного пресса	0,40	0,35	0,25	0, 20	0,15	0,10
13	Общая физическая работоспособность [PWC 170]	1,70	1,50	1,40	1,30	0,75	0,30
14	Восстановление ЧСС в тесте [PWC 170]	0, 20	0,15	0,15	0,10	0,08	0,03

Из таблицы видно, что в данном сочетании для юношей этого возраста эксперты присвоили наибольшие весовые значения функциональным характеристикам, а именно - общей физической работоспособности (PWC₁₇₀), функциональной работоспособности групп скелетной мускулатуры и весоростовому показателю. При этом следует иметь в виду, что PWC₁₇₀ интегрирует в себе важные кардиореспираторные возможности организма и косвенно характеризует их.

В качестве примера, в таблице 4 в заштрихованных квадратах отображены весовые значения фактических показателей организма у конкретного индивидуума, а их сумма составила 3,9 балла, что и принято за обобщенную оценку уровня его физического здоровья. Каждый человек принявший участие в целевом донозологическом обследовании получил интегральную оценку состояния физического здоровья и бальные оценки отдельных его компонентов.

Таким образом, балльно-рейтинговые оценочные шкалы, разработанные для отдельных показателей организма, и таблицы их весовых коэффициентов в разных возрастных группах позволили обосновать интегральную, всевозрастную шкалу Индексов Физического Здоровья (ИФЗ), которая охватывает население в возрасте от 6 до 60 лет. По сути, это является универсальной квалиметрической системой для массового контроля соматического здоровья практически здоровых категорий населения

КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ДОНОЗОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОМАТИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

Разработка программного комплекса опиралась на результаты исследования информационной потребности всех участников донозологического контроля соматического здоровья населения. Прежде всего, это сфера интересов каждого обследованного человека, который ожидает получить объективную оценку состояния своего здоровья, узнать уровень защищенности систем организма от негативных факторов внешней среды (перепадов атмосферного давления, температур, влажности, магнитных "всплесков", физического утомления), хронических соматических заболеваний (ССС, опорно-двигательного аппарата, дыхательной и нервно-мышечной систем), а также сопротивляемости (резистентности) патогенным вирусам. Для значительной части населения, наряду с интересом к диагностике проявилось желание получить проект индивидуальной оздоровительной программы, целеориентированной на укрепление здоровья и улучшение самочувствия.

Аналогичной оказалась потребность у практических врачей, осуществляющих донозологическую диагностику и обосновывающих рекомендации индивидуального оздоровления и профилактики. Для организаторов здравоохранения круг управленческих задач требовал формализации и обобщения групповых результатов донозологического обследования, выявления лиц с низким общим уровнем соматического здоровья и выраженными факторами риска заболеваний по отдельным системам организма. Кроме того, у менеджеров определилась заинтересованность в компьютерной базе данных о состоянии резервов здоровья подконтрольного населения, как информационной основы для планирования оздоровительно-профилактических мероприятий.

Исследованные информационные потребности легли в основу концепции компьютерного программирования и разработки структуры интерфейсов, а также всей технологической документации для системы донозологического контроля здоровья населения.

Программно-информационный комплекс "Навигатор здоровья" разрабатывался при участии групп специалистов ассоциации "Народный СпортПарк" и явился логическим развитием ранних программ, работающих под управлением операционных систем MS-DOS (1996 г.) и под Windows 3.1 (2001 г.), где в качестве инструментальной среды использовалась СУБД Microsoft Fox Pro. В новой версии (2006 г.) необходимо было решить существующие проблемы хранения и производительности, при этом первостепенными задачами было увеличение максимального объема хранимых в системе данных и скорости доступа к ним, создание механизмов идентификации центров обследования и пациентов в обследуемых группах.

Подобная база данных строилась на современных принципах OLAP-технологии и структурирована с целью получения достоверной статистической информации о здоровье населения. В данном случае под структуризацией понимается возможность быстрого получения информации по любым направлениям выборки (местность, возраст, пол, статистические и сравнительные оценки уровня здоровья населения). Структурированная база данных основывается на взаимодействии клиент - сервер в глобальной системе Интернет в режиме on-line. Именно эта версия и представлена в настоящей диссертации.

Функциональная часть технологии, касающаяся алгоритмов и программного обеспечения, в соответствии с рекомендациями испытательной лаборатории Госстандарта отнесена к разряду "Распределенные информационные системы и технологии для медицины" (по результатам которой получен сертификат соответствия) и названа программным комплексом "Навигатор здоровья".

Контроль соматического здоровья отдельного человека и, тем более, разнообразных групп населения связан с необходимостью обработки, хранения и постоянного пользования определенным набором информационных потоков (характеристик). Первоочередной задачей программного комплекса являлись обработка результатов обследования индивидуума и их представление в завершенном виде с наглядной количественной оценкой каждого измеренного и производного показателя, а также вычисление интегрального уровня соматического здоровья человека.

При накоплении данных о результатах обследования больших групп населения программные средства должны обеспечивать разноплановый формализованный анализ информации и предоставлять его в удобном для пользователей виде.

Общими требованиями при разработке программного комплекса были:

1. База данных работает под управлением сервера БД Firebird

2. Пользовательский интерфейс реализован в виде Win32 приложения

3. Среда разработки Delphi 2006

В программном комплексе удалось добиться максимального объема хранимых в системе данных и скорости доступа к ним, создать механизмы идентификации центров обследования и пациентов в обследуемых группах, ввести их территориальную привязку, необходимую для полноценного анализа. Следующие версии продукта при усложнении системы будут сохранять обратную совместимость с предыдущими версиями. Для этого в программном продукте использованы объектно-ориентированные модели. Графический интерфейс пользователя реализован с учетом современных стандартов отображения информации и принципов usability (Шавырин И.Б., 2001, 2005).

Шаблоны печатных форм хранятся в формате, соответствующем xml, что дает возможность их использования внешними приложениями. В программном комплексе используется визуальный редактор шаблонов, что не только дает возможность менять их в соответствии с изменениями требований к системе, но и расширять систему, создавая новые печатные формы. Построенное на этой методологии хранилище способно использовать динамически наращиваемый набор параметров. В основе описываемой модели лежит гибридное объединение классической реляционной структуры и объектной EAV-модели представления данных. Указанная модель применяется в системах, где логическая структура данных может меняться как в процессе разработки, так и после ввода в эксплуатацию.

Одно из преимуществ объектной модели - единое пространство идентификаторов для всей базы данных. При использовании строго реляционного подхода обычно используются индивидуальные цепочки идентификаторов для каждой из таблиц. В описываемой системе такой подход унифицирует хранение атрибутов и упрощает синхронизацию локальных баз данных с центральным сервером.

В привычных для пользователя системах большая часть информации хранится в древовидных структурах - сгруппированных массивах пар "наименование-значение". При увеличении количества такой информации перед разработчиками встала задача упрощения структуры базы данных и единообразия в их обработке. Справочные данные изначально сведены в единую таблицу, что обоснованно ввиду однотипности их структур. Дальнейшая работа со справочниками строится на основе так называемых Представлений (Views). В итоге Система получает конкретные информационные блоки, отфильтрованные из единого Справочника.

Исключение сделано для Справочника регионов, основанного на использовании КЛАДР (классификатор адресов России), применяемого в системе налоговых органов России. Поскольку в нем применяется большое количество записей и имеются дополнительные атрибуты, то указанному справочнику выделено собственное пространство идентификаторов.

В рамках EAV-модели введены 3 таблицы, описывающие атрибуты, их типы и значения. Для более удобного представления логической структуры атрибуты можно объединять в группы, хранящиеся в универсальном справочнике. Помимо этого каждому атрибуту сопоставлен ряд свойств, определяющих его отображение на экране.

В силу существования единого набора идентификаторов в этих таблицах могут храниться данные, относящиеся ко всем сущностям базы. В самих сущностях оставлены только служебные и наиболее часто используемые поля.

Программно-информационный комплекс "Навигатор здоровья" решает различные функциональные задачи, в том числе:

обрабатывает результаты обследования человека и отображает их в виде информационно насыщенного документа - "Профиля (паспорта) физического здоровья";

вычисляет интегральный индекс физического здоровья человека, как производное от факторных "весов" отдельных показателей организма;

на основе паспорта здоровья автоматически формирует проект индивидуальной оздоровительно-развивающей программы, ориентированной на повышение функциональных резервов " отстающих" систем организма и общего соматического здоровья;

накапливает в единой базе результаты донозологического обследования населения, сохраняет и по целевым запросам анализирует и предоставляет в формализованном виде разноплановые отчеты по любым группам населения;

корректирует (на основе расширяющейся базы данных) возрастные статистические модели соматического здоровья и нормативно-оценочные критерии с учетом климато-географических условий разных регионов.

Одним из важнейших документов системы донозологического контроля является "Профиль (паспорт) физического здоровья", который спроектирован в виде таблицы-матрицы (рис.7), где представлены 19 контролируемых показателей организма. Последняя строка отображает интегральный индекс физического здоровья (ИФЗ) в баллах универсальной рейтинговой шкалы ИФЗ, который одновременно является индикатором физической работоспособности (трудоспособности) человека и показателем его биологического возраста. В детском и юношеском возрасте ИФЗ менее 3 баллов свидетельствует о замедленном или неудовлетворительном развитие организма. В зрелом возрасте ИФЗ в 1,0-2,5 балла будет указывать на преждевременное снижение функциональных возможностей организма (дезадаптация), ускоренном старении и возможном сокращении периода жизни без хронических соматических заболеваний.

Рис.7. Компьютерный профиль (паспорт) физического здоровья

Этот информационно насыщенный документ является результатом компьютерной обработки результатов целевого донозологического обследования человека, зафиксированного в бумажном протоколе. Программный алгоритм обработки данных предусматривает преобразование результатов первичных измерений в стандартную систему медико-физиологических показателей, их сравнение с возрастной статистической моделью, расчет индивидуального индекса физического здоровья, передачу данных в централизованную базу и, по запросу обследованного и врача, предоставление компьютерного профиля здоровья в электронном или бумажном виде.

Каждый показатель организма в профиле здоровья представлен:

1) фактически измеренной величиной;

2) идеальным возрастным нормативом (из "модели здоровья");

3) балльно-рейтинговой оценкой фактического показателя соотнесенного с возрастным идеалом. Диаграмма в правой части рисунка, дублируя цифровую оценку, наглядно отображает реальный профиль здоровья с помощью 19 показателей, соотнесенных с шестью квалиметрическими зонами. Оценки показателей организма, принадлежащие к зоне "плохо" и "очень плохо", рассматриваются в качестве "слабых звеньев" организма и, при некоторых условиях, как факторы риска развития синдромов соответствующей функциональной недостаточности.

Автоматический процесс построения индивидуальной оздоровительно-развивающей программы, предусмотренный в настоящей технологии базируется на закономерностях биологической адаптации и принципе постепенности повышения тренирующих нагрузок и функциональных резервов систем организма. Период оздоровительной тренировки в 3-6 месяцев (в зависимости от возраста) призван обеспечить улучшение отдельных показателей и общего соматического здоровья на 10-20 % (в баллах системы ИФЗ) по сравнению с исходным уровнем.

Оценка уровня здоровья человека в баллах универсальной всевозрастной рейтинговой шкалы ИФЗ создаст условия для количественного описания его динамики в онтогенезе. На рис.8 показана условная модель динамики физического здоровья человека на протяжении жизненного цикла.

Рис.8. Модель динамики физического здоровья человека в онтогенезе

Верхняя граница диаграммы на этом рисунке будет соответствовать высокому уровню значений ИФЗ (от 4 до 6 баллов), а нижняя граница, вероятно, будет характеризоваться уровнем в 0,5-2,0 баллов, что предстоит наблюдать в последующих исследованиях.

Систематический ежегодный донозологический контроль с применением технологии "Навигатор здоровья" позволит формализовать индивидуальную динамику физического здоровья на основе системы баллов шкалы ИФЗ, эффективней управлять процессом оздоровления (управляемая адаптация), сохраняя высокую работоспособность и творческое долголетие.

Для организаторов здравоохранения программный комплекс аккумулирует результаты обследования населения в единой базе данных, позволяет извлекать и просматривать по запросу данные на любого индивидуума, любую возрастную или территориальную группу населения, ранжировать и сортировать группы по уровню ИФЗ и отдельным показателям организма, в том числе и по признакам факторов риска соматических заболеваний. При обследовании небольших групп населения (школа, класс, учебная группа) их рейтинговый список по уровню ИФЗ явится достаточно наглядным информационным документом, выявляя лидеров и аутсайдеров по уровню резервов здоровья. Компьютерная программа вычисляет среднегрупповые значения ИФЗ и стандартные отклонения в любых исследуемых группах. Весь массив обследованного населения может быть структурирован по показателю ИФЗ с выявлением и оценкой общего уровня физического здоровья и работоспособности каждой группы. В таблице 6 представлен анализ сформированной в настоящем исследовании базы данных на 540 тысяч человек.

Таблица 6. Структура и характеристика резервов физического здоровья и работоспособности групп населения в возрасте 6-60 лет на основе универсального индекса физического здоровья (540 тыс. чел.)

ИФЗ	Качественная оценка (выделены ключевые слова)	% общей выборки
5,1-6,0	Уровень физического здоровья (функциональных резервов) близок к эталону для своего возраста. Высокая физическая работоспособность.	3,8
4,1-5,0	Достаточно высокий уровень резервов здоровья и работоспособности. Наличие отдельных слабых звеньев и систем организма.	14,0
3,1-4,0	Удовлетворительный уровень резервов здоровья и работоспособности для своего возраста. Наличие нескольких "слабых" физиологических систем.	29,4
2,1-3,0	Неудовлетворительный уровень резервов здоровья и работоспособности. Наличие ряда физиологических систем с низкими резервными возможностями.	34,5
1,1-2,0	Низкий уровень резервов здоровья и работоспособности. Наличие нескольких факторов риска функциональной недостаточности и угрозы заболеваний.	15,8
0,1-1,0	Крайне низкий (критический) уровень резервов здоровья и работоспособности (признаки "предпатологии"). Выраженная функциональная недостаточность многих систем организма.	2,5

На основе разработанного квалиметрического подхода и анализа базы данных обследованного населения выявлено, что "плохой" уровень резервов физического здоровья отмечен у 15,8%, в группу с "очень плохими" показателями вошло 2,5 %. Именно эти группы требуют повышенного внимания, разработки и реализации целевых программ профилактики и активного оздоровления. При сохранении пассивного отношения к негативным факторам среды и нерациональному стилю жизни у этих групп населения продолжится процесс снижения адаптационных резервов систем организма, что будет способствовать развитию преждевременных соматических заболеваний и сниженной резистентности к различным патогенам.

Другой пример анализа базы данных и формализованного отображения групповых характеристик физического здоровья показан в таблице 7, где выделена группа учащихся 6-17 лет одного из районов г. Москвы, обследованная в 2006-2007 учебном году. Установлены численность и процент обследованных, имеющих низкие оценки по отдельным показателям организма, что предопределяет их целевую группировку и направленность оздоровительно-развивающих программ.

Таблица 7. Численность и процент учащихся, имеющих низкий уровень оценок по отдельным показателям организма

Программно-информационный комплекс "Навигатор здоровья" является элементом системы донозологического контроля. В 2006 году он сертифицирован Росздравнадзором и Федеральным фондом обязательного медицинского страхования и рекомендован к внедрению в практику здравоохранения (Регистрационное удостоверение Росздравнадзора №ФС-2006/118 от 6 июня 2006 г. и Сертификат соответствия ФФОМС-РОСС RU, СП01. Н000101 от 6 мая 2006 г.)

Выводы

1. Соматическое здоровье и работоспособность человека, формирующиеся на разных возрастных этапах под воздействием факторов среды и стиля жизнедеятельности, отражаются в определенном структурно-функциональном состоянии организма и характеризуются конкретными физиологическими константами. Выявлены наиболее значимые и информативные показатели организма, измеряемые как в состоянии относительного покоя, так и в психофизических тестах с острыми адаптационными реакциями, раскрывающими функциональные резервы основных физиологических систем и эффективность их регуляции.

2. Обоснована и экспериментально разработана комплексная, неинвазивная программа обследований с использованием ряда оригинальных психофизических тестов, моделирующих типовые виды жизнедеятельности, которая применена для массового (540 тыс. человек) донозологического обследования населения в возрасте от 6 до 60 лет. Это позволило на основе контролируемого состава медико-физиологических показателей организма и анализа факторов стиля жизни выявлять состояние адаптированности и уровень функциональных возможностей (резервов производительности) организма и отдельных физиологических систем на разных этапах онтогенеза.

3. Анализ результатов донозологического обследования населения различного возраста показал, что диапазоны (границы) нормы у данных медико-физиологических показателей организма на всех возрастных этапах достаточно широки и могут составлять различия в 400-500 %. Разработана универсальная квалиметрическая система балльно-рейтинговых оценок всех контролируемых программой показателей организма с использованием единой модели стандартных (сигмальных) отклонений от среднегрупповых возрастных значений.

4. Проведенными исследованиями обоснованы:

1) способ интегральной количественной оценки уровня соматического здоровья и работоспособности человека на основе универсальной (всевозрастной) шкалы Индексов Физического Здоровья (ИФЗ);

2) возрастные статистические модели здоровья, описанные единым комплексом медико-физиологических показателей организма;

3) формализованный профиль (паспорт) физического здоровья человека с количественной оценкой функциональных резервов систем организма, обеспечивающих его жизнедеятельность и уровень защищенности от воздействия стрессорных факторов внешней среды.

5. Для системы донозологического контроля соматического здоровья населения разработан и использован оригинальный программно-компьютерный комплекс "Навигатор здоровья", который реализует большой ряд аналитических функций, в том числе:

обрабатывает результаты диагностического обследования человека, сопоставляя их с идеальными показателями возрастной статистической модели здоровья, и предоставляет в виде компьютерного профиля (паспорта) физического здоровья и формализованного заключения о состоянии организма индивидуума и влиянии на здоровье факторов стиля жизни;

автоматически на основе профиля здоровья формирует цели и проект программы индивидуального оздоровления с использованием средств природной терапии;

накапливает, хранит, анализирует и представляет по целевым запросам специалистов результаты обследования населения с выявлением групп с низким уровнем функциональных резервов (факторов риска) по системам организма для последующей целевой профилактики.

6. Анализ сформированной базы данных донозологического обследования на основе разработанной квалиметрической системы показывает, что лишь 3,8 % населения имеют высокий уровень функционально-адаптационных возможностей, соматического здоровья и работоспособности (ИФЗ=5,1-6,0 баллов), 14,0 % обследованных характеризуется хорошим уровнем здоровья (ИФЗ=4,1-5,0), 29,4 % оцениваются удовлетворительно (ИФЗ=3,1-4,0), 43,5 % получили оценки в 2,1-3,0 баллов (что ниже среднегруппового значения на 5-14 %), а группы в 15,8 % и 2,5 % характеризуются низким и очень низким уровнем функциональных резервов организма и нуждаются в целевом оздоровлении. Анализ данных по отдельным системам организма показывает, что в различных возрастных группах от 48 до 76% обследованных имеют низкие и крайне низкие функциональные возможности кардио-респираторной системы, в общем плохую общую физическую работоспособность и координацию движений.

7. Технология "Навигатор здоровья" может быть использована для проведения исследований особенностей адаптации человека и населения к особым климатическим и географическим условиям проживания (крайний Север, горные районы), контроля динамики соматического здоровья и работоспособности на различных этапах онтогенеза.

Практические рекомендации.

Контроль и укрепление здоровья населения является приоритетной задачей российского государства, реализуемого посредством национального проекта "Здоровье".

Разработанная в настоящем исследовании оздоровительно-воспитательная технология "Навигатор здоровья" (ТНЗ) предназначена для донозологического контроля и укрепления физического здоровья и работоспособности различных групп населения. Общедоступность, информативность и малозатратность ТНЗ позволяют в кратчайшие сроки начать ее эксплуатацию в районных поликлиниках, медицинских центрах вузов и производственных предприятий, санаторно-курортных учреждениях в рамках ежегодных диспансеризаций или санитарно-гигиенического мониторинга здоровья населения.

Учитывая, что данная технология прошла сертификацию в Росздравнадзоре и Федеральном фонде обязательного медицинского страхования, представляется целесообразным утвердить ее приказом Минздравсоцразвития в качестве отраслевого стандарта и включить обязательным элементом в программу диспансеризации населения, прежде всего детей и учащейся молодежи.

Обучение специалистов (врачи, средний медицинский персонал и инструкторы ЛФК) эксплуатации Технологии "Навигатор здоровья" может быть организовано в системе повышения квалификации Минздравсоцразвития с участием сотрудников ГНЦ РФ Института медико-биологических проблем РАН. Кроме того, данная оздоровительно-профилактическая технология может быть включена в учебные программы средних и высших медицинских и физкультурных учебных заведений.

Практическая эксплуатация Данной технологии повысит качество профилактической работы врачей и создаст новую информационную базу, характеризующую уровень физического здоровья и функциональных резервах систем организма человека и групп населения, что в полной мере соответствует современной концепции ВОЗ по оценке здоровья и классификации функциональных ограничений (ВОЗ, 2007).

Установка и эксплуатация программно-информационного комплекса "Навигатор здоровья" в структурах управления здравоохранением субъектов РФ и муниципальных образованиях сформирует региональные информационные системы и базы данных для контроля за динамикой резервов физического здоровья и работоспособности населения, что повысит эффективность планирования и управления здравоохранением.

Разработанная технология с успехом может быть использована для создания системы общероссийского мониторинга резервов здоровья населения, что позволит в ближайшие годы получить ответы на важнейшие вопросы:

· Какая часть населения обладает высокими, средними или низкими резервами физического здоровья и трудоспособности (т.е. способен ли современный человек отвечать вызову времени и трудиться полный рабочий день по состоянию своего здоровья);

· Насколько эффективно проводятся оздоровительно-профилактические программы в регионах страны и отраслях народного хозяйства, а также на отдельных предприятиях и как их выполнение отражается на здоровье людей;

· Каково влияние географических, экономических, социально-экономических факторов на здоровье населения.

Технология "Навигатор здоровья" уже сегодня может стать основой оценки эффективности реализации национального проекта "Здоровье".

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Анализ тренировки конькобежцев-многоборцев с позиции энерготрат // Теория и практика физической культуры, 1966, № 1, С.36-42.

2. Система современной тренировки конькобежцев // Теория и практика физической культуры", 1966, № 12. С.27-35.

3. Кардиореспираторная система и силовая подготовка конькобежцев. "Теория и практика физической культуры", 1967 № 2 (совм. с Драбкиной Б.Ф., Елизаровой О.С.).

4. Энергетический анализ тренировочных нагрузок конькобежцев высокой квалификации. Диссертация кандидата педагогических наук, ГЦОЛИФК, М., 1968.

5. Авторское свидетельство на изобретение: "Способ реабилитации работоспособности мышц спортсмена", АС № 889007, от 19.06.1975.

6. Авторское свидетельство на изобретение: "Коньки", АС№546355, от 25 октября 1976 г.

7. Структура и динамика тренировочных нагрузок в циклических видах спорта, связанных с проявлением выносливости. Сб. Материалов научно-практической конференции, г. Москва, 1977.

8. Авторское свидетельство на изобретение: "Аэродинамический тренажер, АС№ 646999, от 20 октября, 1978 г.

9. Разработки целевой комплексной программы развития вида спорта. ДСП, Спорткомитет СССР, ВНИИФК, М., 1983, С.40.

10. Целевое программирование в спортивной подготовке. Научно-спорт. вестник, ФиС № 4, 1983, С. 20.

11. Врачебный контроль и самоконтроль в процессе физического воспитания и спортивной тренировки. Метод. рекомендации для студентов, М., 1984, С.45.

12. Некоторые особенности целеформирования при разработке комплексных программ развития олимпийских видов спорта // Теория и практика физической культуры", 19684, № 8, С.53-56.

13. Некоторые особенности целеформирования при разработке целевых комплексных программ развития видов спорта на долгосрочную перспективу. - Теория и практика физической культуры, 1984, №8, С.53-56.

14. Гигиенические основы физического воспитания. Личная и общественная гигиена. Метод. рекомендации для студентов МГПИ, М., 1985, С.76.

15. Медицинский контроль в системе подготовки спортсменов в циклических видах спорта. Научно-спортивный вестник (ДСП), 1986, № 6 ФиС, С.13.

16. Авторское свидетельство на изобретение: "Способ охлаждения влажного воздуха", АС№ 1420317, от 19 декабря 1986 г.

17. Направленность предмета "Физическая культура" в системе повышения квалификации руководителей народного хозяйства. Сборник научных трудов "Формирование потребности и организация обучения руководителей высшего звена управления" АНХ при СМ СССР, М., 1988, С.120.

18. Организация физической культуры и спорта в трудовых коллективах. АНХ СССР, Москва, 1988, С.160.

19. Физическая культура и управление системой "человек-машина". В сб. научных трудов "Научно-техническая революция: человек-машина", под ред. Судакова К.В., Минздрав СССР НИИ Нормальной физиологии им.П.К. Анохина, М., 1989.

20. Исследование физической подготовленности и функциональных резервов организма работников сферы управления. Сб. материалов "Всесоюзн. научно-практической конференции Физическая культура и здоровый образ жизни" Москва, 1990, Госкомспорт СССР, С.11.

21. Основы индивидуальной оздоровительной тренировки лиц, занятых интеллектуальным трудом. АНХ СССР, М., 1991, С.150.

22. Физическое состояние и динамика работоспособности лиц, подвергшихся радиационным воздействиям при комплексной реабилитации, М, 1992, С.22-64 (совм. с Фудиным Н. А.).

23. Функциональные резервы систем организма лиц, подвергшихся радиационным воздействиям до и после реабилитации. Материалы Российско-германского симпозиума: "Проблемы реабилитации" РАМН, ММА им. И.М. Сеченова, 1994, С. 20.

24. Комплексная программа оценки физического состояния и функциональных возможностей организма человека.М. Из-во АРиНА, 1996, С.75.

25. Мониторинг резервов физического здоровья и работоспособности молодежи России. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции - Укрепление здоровья школьников. Минобразования, Минздравоохранения РФ, Всероссийский НИИ физической культуры и спорта, Казань, 2000 (совм. с Неверковичем С. Д.).

26. Способ оценки резервов физического здоровья и работоспособности населения. Патент РФ № 2147208 от 10.04.2000 г.

27. Свидетельство Роспатента на программное средство "Индекс здоровья", № 2000610493, от 08.06.2000.

28. Свидетельство Роспатента на программное средство "Паспорт физического здоровья", № 2000610492, от 08.06.2000.

29. Свидетельство Роспатента на программное средство "Мониторинг здоровья", № 2000610494, от 08.06.2000.

30. Мониторинг резервов физического здоровья и работоспособности молодежи России. В сб. научных статей "Физическая культура и спорт в Российской Федерации". Госкомспорт РФ ВНИИФК, Москва, 2000, С.121-129.

31. Свидетельство Министерства здравоохранения РФ на программное средство "Паспорт Здоровья". № 70, от 15.08.2001.

32. Оценка резервов физического здоровья и работоспособности человека. Материалы VII Международного форума: Новые технологии восстановительной медицины и курортологии, 2002.

33. Резервы физического здоровья и работоспособности населения России. Ж-л "Наука и промышленность", №34, Москва, 2002.

34. Здорово ли наше тело? Тетради Международного университета, МУМ, Москва, 2003, С.10.

35. Оздоровительно-образовательная технология "Навигатор здоровья". Каталог-справочник. Том.1. Минздрав РФ, Российский научный центр восстановительной медицины и курортологии, М. Медицина, 2003, С.54-55.

36. Медико-социологический мониторинг соматического здоровья и образа жизни детей и молодежи. Социология медицины. №2, 2004, С.8-10.

37. Концепция донозологической оценки соматического здоровья и функциональных резервов организма человека. Сборник научных статей "Реабилитационно-восстановительные технологии в физической культуре, спорте, восстановительной, клинической медицины и биологии", Тула, тульский университет 2004, С.8.

38. Концепция измерения и оценки соматического здоровья групп населения. Фундаментальные науки - медицине, РАН, Москва, 2004 (совм. с Лешкевичем И.А., Морозовой С. И.).

39. Физическая культура и резервы здоровья человека", учебно-методическое пособие, Международный университет в Москве, Москва, 2005, С.101 (совм. с Фетисовым О. Б.).