MILITARY APPLICATION OF SOLDIER REMOTE PHYSIOLOGICAL AND PSYCHOPHYSIOLOGICAL MONITORING IN FOREIGN ARMED FORCES

Full Text

В Вооруженных силах стран НАТО в настоящее время производится построение системы Прогностического контроля состояния физического и психического здоровья военнослужащих в рамках концепции Predictive Health Management (PHM) [1]. Концепция PHM внедряется в рамках научно-технических разработок миссии Program Executive Office Soldier, направленной на разработку и внедрение высокотехнологичного оборудования и экипировки, позволяющих удаленно контролировать психофизиологическое состояние и боеспособность военнослужащих во время боевых операций. Эта задача решается на основе интегрируемых в беспроводные сети физиологических датчиков (сенсоров), которые позволяют предсказывать и определять угрозы для здоровья военнослужащих от физических повреждающих факторов, химических агентов и условий окружающей среды в реальном времени (Real Time Physiological Status Monitoring - RT-PSM). Системы RT-PSM являются частью современной высокотехнологичной телемедицины, которая позволяет индивидуально в реальном времени в конкретных условиях выполнения военно-профессиональных задач прогнозировать состояние здоровья человека и его функциональное физиологическое состояние на основе оценки текущего состояния. Данный вид прогнозирования имеет преимущества перед традиционным эмпирическим прогнозированием, основанным на популяционных (групповых) исследованиях. Военные системы RT-PSM являются приемлемыми для использования военнослужащими в любых условиях и могут представлять информацию в едином стандарте, используемом в боевых информационных средах, системах и сетях. Системы удаленного психофизиологического мониторинга обеспечивают обмен данными с помощью беспроводной связи, могут использовать стандартные мобильные устройства и сети, обладают малым весом и низким потреблением энергии, не стесняют движений военнослужащих. Данные, передаваемые системами RT-PSM, используются командирами нескольких уровней и персоналом медицинской службы. Носимые устройства RT-PSM позволяют контролировать физиологическое состояние как отдельных военнослужащих, так и подразделения в целом, обеспечивая информацией об оперативном физиологическом статусе, с помощью которого можно планировать выполнение миссий оптимальным образом, предупреждая возможные срывы адаптации и острое развитие соматической и психической патологии. Военные оперативные системы RT-PSM обеспечивают: 1) повышение боевой эффективности путем предоставления индивидуальной информации о физиологическом статусе каждого военнослужащего для оптимизации распределения задач и нагрузок, повышения ситуационной осведомленности; 2) оперативное прогнозирование приближающегося срыва систем адаптации солдата от стрессовой нагрузки (физической, психологической и экологической); 3) раннее обнаружение воздействия потенциально опасных агентов (химические, биологические, радиационные, электромагнитные, температурные, барометрические) и приближения неопознанных биологических объектов (людей, животных); 34) детекцию повреждений и ранений с подачей сигнала о необходимости оказания помощи, прогноза состояния, очередности оказания и объема необходимой медицинской помощи; 5) обнаружение жертв и пострадавших во внешней среде, запрос и передача данных об их состоянии; 6) обратная связь для оптимизации физической нагрузки при тренировках и обучении, выработки оптимального для состояния здоровья образа жизни; 7) долгосрочный мониторинг и дозиметрия воздействия различных видов излучения с прогнозом рисков для здоровья; 8) мониторинг физиологического состояния и сигнализация о пределах теплового воздействия, усталостных пределов опорно-двигательного аппарата, нейропсихологического статуса; 9) инструменты поддержки принятия оперативных решений; 10) инструменты информационной поддержки при оказании первой медицинской помощи [2]. Современные системы физиологического и психофизиологического мониторинга входят в интегрированную систему сенсоров солдата (Integrated Soldier Sensor System - ISSS), являющейся одним из элементов модульной системы защиты солдата (Soldier Protection System (SPS) [3]. Системы RT-PSM состоят из датчиков, устройств и алгоритмов для обработки информации, ее хранения и передачи в реальном времени данных о физиологических параметрах солдат, для обеспечения их безопасности и эффективности во время выполнения профессиональной деятельности. Для формирования оценки состояния военнослужащего в реальном времени используются следующие параметры: - кардиоваскулярно-метаболические лимиты (температура ядра тела, ЧСС); - оценка степени утомления на основе анализа ЭЭГ, биомеханики, движения глаз; - оценка состояния опорно-двигательного аппарата на основе данных электромиографии и силы давления на опору, траектории движений, положения тела; - нейрокогнитивные параметры и настроение (оценка паттернов движений и голоса, частотные характеристики голоса); - оценка состояния иммунной системы (анализ запаха и интерлейкинов пота). Комплексная оценка строится на соотнесении получаемых параметров с индивидуальными нормами, установленными в процессе тренировочных занятий и интеграции с данными о состоянии окружающей среды [4]. Системы RT-PSM позволяют: Контролировать тепловую и физическую нагрузку. Оценивать уровень бдительности и нейрокогнитивного статуса. Контролировать утомление и предупреждать переутомление. Оценивать вероятность и предупреждать травмы опорно-двигательного аппарата. Контролировать водно-солевой и нутритивный статус, уровень иммунной защиты. Получаемые данные автоматически обрабатываются, формируя интегральный показатель боеготовности военнослужащего (Soldier Readiness Index), где показатели от 1 до 6 баллов являются нормативными, 7-8 баллов свидетельствуют о снижении адаптационных возможностей, показатели 9-10 баллов характеризуют срыв адаптационных систем. Благодаря информации, получаемой с систем RT-PSM во время учебных и боевых действий, командованием оперативно вносятся коррективы в режимы несения службы и отдыха, ротации личного состава в процессе выполнения миссий, перераспределения нагрузок внутри подразделений, что позволяет повысить боеготовность и боевую эффективность. Интеграция систем в единую боевую информационную среду NETT Warior позволяет командованию оценивать состояние многих подразделений одновременно, обеспечивая надежный инструментарий для принятия оптимальных оперативно-тактических решений в реальном времени. К основным компонентам систем RT-PSM относятся: 1) «Умные» очки, отслеживающие движения глаз, предупреждающие по приближении переутомления, сердечно-сосудистых катастроф, выводящие навигационную, целеуказательную и коммуникационную информацию на дисплей. 2) «Умный» текстиль, содержащий биосенсоры, тонкие эластичные аккумуляторные батареи и эластичные солнечные панели. 3) «Умные» солдатские жетоны, осуществляющие мониторинг качества воздуха, температуры, влажности, электромагнитных полей, активность УФ излучения, отслеживающие GPS. 4) «Умные» татуировки - адгезивные аппликационные сенсоры, контролирующие оксигенацию крови, снимающие ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, способные выдавать предупреждения с помощью вибрации, управляемые голосовыми и тактильными командами. 5) «Умные» часы, осуществляющие кардиомониторинг, предупреждающие о перегреве и переохлаждении, служащие навигатором и средством коммуникации. Примером современного комплексного носимого сенсора, используемого в армиях стран НАТО, является английское устройство Equivital TnR EQ02 Life Monitor, которое собирает и передает физиологические мультипараметры, включая ЧСС, ВСР, ЭКГ, ЧД, температуру ядра тела и кожную температуру, кожное гальваническое сопротивление, данные об ускорении по трем осям (положение тела, данные о падении, движении), данные по оксигенации крови, GPS-позицию, интегральный индекс благополучия, настраиваемые предупреждения. Этот носимый модуль работает до 48 часов без подзарядки, передает данные по беспроводным каналам, и хранит данные за последние 50 суток во внутренней памяти [5]. Носимые сенсоры используются в составе боевой интегральной RT-PSM системы Black Ghost [6]. Перспективой развития систем удаленного физиологического и психофизиологического мониторинга является переход от компактных неинвазивных носимых датчиков к имплантируемым датчикам с питанием от энергии тела на основе белково-графеновых пленок, генерирующих электроэнергию при движениях тела и используя его тепловую энергию [7]. В отдаленной перспективе планируется построение сетевых систем на основе передачи данных «мозг-мозг». ЗАКЛЮЧЕНИЕ В вооруженных силах стран НАТО совместными усилиями командования, научно-исследовательских организаций, медицинской службы и IT-компаний ведется активная работа по внедрению систем удаленного физиологического и психофизиологического мониторинга функционального состояния военнослужащих (RT-PSM) при выполнении учебных, тренировочных и боевых задач. Данные системы входят в состав интегральных сетевых комплексов управления боевыми действиями. Использование систем удаленного мониторинга RT-PSM позволяет командованию предупреждать или минимизировать боевые потери личного состава (в том числе из-за переутомления, дезадаптивных явлений боевого стресса, сердечно-сосудистых катастроф, человеческих ошибок), оперативно контролировать боеготовность и боеспособность как отдельных военнослужащих, так и подразделений в целом, принимать оптимальные оперативно-тактические решения, вести научно-исследовательскую работу в реальных боевых условиях.

About the authors

A D Demkin

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

O A Nagibovich

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

V V Vasil'chenko

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

References

Supplementary files