1. Введение. Одним из наиболее актуальных направлений современных инженерно-психологических исследований является разработка проблемы надежности человека-оператора, которая определяется как совокупность свойств человека, обеспечивающая выполнение им требуемых функций в системе «человек-машина» [БПС, 2004]. Данная проблема включает в себя, по крайней мере, две составляющие: биологическую надежность, учитывающую устойчивые отказы человека, причинами которых могут быть болезнь, сон, утомление и т.д., и психологическую надежность, учитывающую ошибки в работе оператора [Душков и др., 2005]. Среди многих факторов, оказывающих отрицательное влияние на биологическую надежность человека-оператора, особую значимость приобретают профессиональные болевые синдромы. Известно, что у операторов клавишных технических устройств, у программистов при постоянной работе с компьютером или у водителей при длительных поездках за рулем часто развиваются функционально обусловленные болевые симптомы в области рук или шеи [Забаровский, Анацкая, 2009; Casale et al., 2013]. Причинами являются сверхбыстрый набор текста в течение долгого времени, тяжелая, «тугая» клавиатура или руль автомобиля, отсутствие опоры для локтя и запястья при работе и т.д. В результате защемления нервных окончаний возникают боли в руках и шее, отеки, онемение и нарушение мелкой моторики кисти вплоть до того, что специалист не может взять в руки чашку, причесаться или подписаться на документе. Если не принять меры к своевременной коррекции этих функциональных нарушений, они могут прогрессировать вплоть до резкого ухудшения качества жизни и необходимости сменить работу. В последнее время наблюдается тенденция к отказу от медикаментозного лечения болевых расстройств или его сочетанию с различными нелекарственными средствами лечения боли [Wright, 2012]. Обусловлено это многочисленными проявлениями негативных побочных эффектов при приеме фармакологических препаратов, развитием наркотического пристрастия при их частом приеме и направленностью большинства обезболивающих препаратов на устранение следствий, а не причин патологических состояний. Среди большого разнообразия нелекарственных подходов к устранению болевых синдромов важное место принадлежит различным методам электростимуляции, в частности, электростимуляции периферических нервов [Stanton-Hicks et al., 2011]. Особенно перспективным является метод транскутанной электронейростимуляции (ТЭНС), который заключается в стимуляции периферических нервов короткими электрическими импульсами, прикладываемыми к интактной поверхности кожи. ТЭНС оказывает обезболивающее действие через активацию центральных структур мозга, которые контролируют выделение природных опиоидных пептидов типа бета-эндорфина [Маслов и др., 2005]. Важно подчеркнуть, что одновременно с эффектами обезболивания при ТЭНС могут отмечаться также и другие позитивные изменения в организме больного, свидетельствующие о лечебном действии этого вида электростимуляции. В числе явных достоинств метода ТЭНС можно назвать его неинвазивность, простоту применения, портативность реализующих метод устройств и возможность их самостоятельного использования пациентом [Nizard et al., 2012]. Однако имеются также существенные проблемы и ограничения метода ТЭНС. Одна из основных проблем ТЭНС заключается в том, что эффективность существующих методов ограничивается феноменом привыкания, при котором мозг отфильтровывает постоянно повторяющиеся стимулы. В результате в ходе процедур ТЭНС приходится постоянно увеличивать интенсивность электрических импульсов, что влечет за собой повреждения кожных покровов и другие негативные последствия. Хотя для преодоления привыкания предпринимаются многочисленные попытки варьирования одного или нескольких параметров стимуляции, до сих пор эффективность преодоления привыкания в существующих методах ТЭНС остается под вопросом [DeSantana et al., 2008]. Решение проблемы привыкания может быть достигнуто с учетом положений теоретической концепции [Федотчев и др., 2006], предполагающей использование позитивного аспекта прямых и обратных взаимодействий в системе человек-машина. Согласно данной концепции, значительного увеличения эффективности различных сенсорных воздействий на организм можно достичь путем управления их параметрами по принципу обратной связи от эндогенных ритмов самого пациента - ритма дыхания, ритма сердцебиений или ритмов биоэлектрической активности мозга. В частности, для устранения привыкания и усиления возбудимости заинтересованных структур мозга при проведении процедур ТЭНС представляется перспективным организовать такое взаимодействие между пациентом и прибором ТЭНС, которое будет обеспечивать автоматическое управление параметрами стимулирующего тока с помощью обратной связи от эндогенного ритма дыхания пациента. В самом общем виде обычную процедуру обезболивающей электронейростимуляции можно представить следующим образом (Рис. 1). Рис. 1. Схема обычной процедуры обезболивающей электростимуляции. В нашем случае, при введении сигналов обратной связи от ритма дыхания пациента, эта схема приобретает следующий вид (Рис. 2). Рис. 2. Схема электронейростимуляции, управляемой ритмом дыхания пациента. Задача данного исследования заключается в технической реализации и экспериментальном тестировании процедур обезболивания с помощью электростимуляции, управляемой сигналами обратной связи от дыхания пациента. Для этого разработана биотехническая система электронейростимуляции, управляемой дыханием, сформулированы технические требования к ее элементам и создан действующий прототип устройства, реализующего процедуры обезболивания с помощью электростимуляции, модулируемой сигналами обратной связи от дыхания пациента. Ниже представлены результаты экспериментального тестирования созданного прототипа в условиях, близких к клиническим. 2. Материалы и методы. Исследование проведено в два этапа. Первый этап заключался в разработке и создании действующего прототипа устройства, обеспечивающего управление электрическими импульсами ритмом дыхания пациента. Предварительная апробация созданного устройства проведена в сериях констатирующих экспериментов, включающих психодиагностические обследования студентов, магистрантов и аспирантов МГТУ им. Н.Э. Баумана и Пущинского университета при экспериментально создаваемых рисках функциональной надежности специалиста и их коррекции. Для индукции риска надежности специалиста была использована задача нажатий на клавиши компьютера в максимальном темпе до отказа, обусловленного появлением болевых ощущений в кисти и ростом числа ошибочных нажатий. Сразу после этого проводилась процедура электростимуляции, управляемой дыханием. Для разных вариантов процедур оценивали степень снижения болевых ощущений, а также осуществляли психологическое тестирование и опрос испытуемых. Сравнительный анализ данных позволил оптимизировать основные параметры технологии электростимуляции, управляемой дыханием. Полученные результаты легли в основу второго этапа исследований, в котором предпринято экспериментальное тестирование данной технологии в условиях реально существующих рисков надежности специалистов. Обследовано 11 пациентов поликлиники (3 женского и 8 мужского пола в возрасте от 34 до 60 лет), специалистов высокоответственных и высокотехнологичных видов деятельности, среди которых было 3 программиста, 5 операторов-пользователей ПК и 3 водителя пассажирских автобусов. Они обратились с жалобами на профессиональные болевые синдромы (головные боли напряжения, 4 случая, боли в области шеи, 4 случая и боли в кисти, 3 случая) и дали добровольное согласие на участие в процедурах коррекции состояния с помощью электронейростимуляции, управляемой ритмом собственного дыхания. Перед проведением процедуры электронейростимуляции у каждого пациента регистрировали уровень артериального давления и пульс, а также оценивали уровень и особенности болевых ощущений, используя стандартный тест субъективной оценки боли по 10-балльной шкале [Brugnoli et al., 2005]. Кроме того, проводили начальное психологическое тестирование пациентов с помощью теста САН [Доскин и др., 1973]. Данный тест основан на оценке испытуемым своего состояния по трем шкалам - самочувствие, активность и настроение. Тест выполнялся путем проставления на предложенном бланке баллов от 1 до 7 для 30 признаков, по 10 на каждую из шкал. Суммы баллов по каждой шкале служили исходными показателями самочувствия, активности и настроения. Для проведения эксперимента испытуемому устанавливали датчик дыхания, а также стимулирующие электроды, которые располагались поблизости от источника максимальных болевых ощущений. Одновременно также устанавливались датчики для регистрации электрографических реакций - электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электромиограммы (ЭМГ) и кожно-гальванических реакций (КГР). После наложения датчиков и стимулирующих электродов производили 2-минутную запись фоновых электрографических реакций на жесткий диск компьютера. Регистрируемые сигналы усиливались с помощью многоканального полиграфического усилителя «Brainsys» (фирма «Хардсофт», Москва) и оцифровывались с помощью платы аналого-цифрового преобразования «L-card» (Москва). Оцифровка осуществлялась с частотой дискретизации 128 Гц. Регистрацию ЭЭГ проводили монополярно с объединенным ушным референтным электродом в отведении О1 по международной системе 10-20 %. Фильтры усилителя устанавливали на верхнюю частоту среза 70 Гц и постоянную времени 0.3 сек. Для обработки ЭЭГ применяли специально разработанные методы динамического спектрального анализа [Федотчев и др., 2010]. Одновременно с ЭЭГ проводили регистрацию и обработку ЭМГ лицевых мышц, КГР по Тарханову с правой руки и электропневмограммы с помощью датчика дыхания. После записи исходных электрографических показателей осуществляли электрическую стимуляцию в течение 15 мин с помощью серийного транскутанного электронейростимулятора «ЭТНС-100-01» с частотой электрических импульсов 4 Гц и максимальной интенсивностью 10 мА. Амплитуда электрических импульсов модулировалась собственным ритмом дыхания пациента в пределах 0.1 - 10 мА благодаря включению в цепь стимулятора сигналов обратной связи от периметрического резистивного датчика дыхания, который фиксировался на груди испытуемого. По окончании обезболивающей электростимуляции в течение 2 мин производили повторную регистрацию электрографических реакций. В конце каждого эксперимента проводили расспрос испытуемых о субъективных ощущениях при воздействии электрических импульсов, а также осуществляли повторное тестирование испытуемых с помощью теста САН и повторную оценку уровня болевых ощущений. Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета статистических программ «Origin 6.0». При этом на основе полученных индивидуальных количественных характеристик осуществляли вычисление средних значений (М), стандартных ошибок (m) и критерия t Стьюдента. Затем по таблице определяли уровень различий P сравниваемых величин. 3. Результаты исследования. Проведенные обследования позволили получить массивы данных, представляющих собой исходные (до воздействия) и конечные (после окончания стимуляции) величины объективных и субъективных характеристик психофизиологического состояния пациентов. Для выявления эффектов обезболивающей электростимуляции были сопоставлены средние величины перечисленных показателей, полученные при начальной и повторной их регистрации (Табл. 1). Таблица 1. Объективные характеристики состояния до и после обезболивания (M±m). № Показатель Перед процедурой После процедуры t Стьюдента Уровень различий 1 Артериальное давление систол. (мм) 127.8±4.0 121.8±4.0 1.06 - 2 Артериальное давление диаст. (мм) 83.6±2.1 81.8±1.9 0.64 - 3 Пульс (уд/мин) 76.2±2.3 77.3±1.4 0.40 - 4 Амплитуда ЭМГ (отн. ед.) 18.7±4.2 8.7±2.0 2.17 P