一种快速的疲劳检测方法
阅读说明：本技术 一种快速的疲劳检测方法 (Rapid fatigue detection method ) 是由 刘志军 尹天露 席爱萍 高晓欢 赵朝贤 许岩丽 丁敏 苏县辉 宋永红 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种快速的疲劳检测方法,属于人体疲劳检测领域,通过测定唾液中的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量,根据Bayes改良判别方程得到疲劳值和非疲劳值,当疲劳值小于或等于非疲劳值时判定为非疲劳,当疲劳值大于非疲劳值时判定为疲劳,当疲劳值为非疲劳值2倍及2倍以下时为轻度疲劳,当疲劳值为非疲劳值的2倍以上时为重度疲劳,诊断效能达到80%的水平,本发明能够快速测定人体的疲劳程度,且诊断效能达到80%的水平。(The invention discloses a rapid fatigue detection method, which belongs to the field of human body fatigue detection, wherein the content of serine protease inhibitor protein in saliva is measured, a fatigue value and a non-fatigue value are obtained according to a Bayes improved discriminant equation, the method is judged to be non-fatigue when the fatigue value is less than or equal to the non-fatigue value, the method is judged to be fatigue when the fatigue value is greater than the non-fatigue value, the method is slight fatigue when the fatigue value is 2 times and less than 2 times of the non-fatigue value, the method is severe fatigue when the fatigue value is more than 2 times of the non-fatigue value, and the diagnosis efficiency reaches the level of 80%.)
技术领域
本发明涉及一种快速的疲劳检测方法，属于人体疲劳检测领域。
背景技术
疲劳(fatigue)是一种主观不适感觉，当今对疲劳的理解已从单纯的躯体疲劳扩展到精神和认知的功能失调，是指客观同等条件下，疲劳可导致失去其完成原来所从事的正常活动或工作能力。1982年国际运动生物化学会议上，将疲劳定义为：“机体生理过程不能维持其机能在一定特定水平上或不能维持预定的运动强度”。我国很早也有对疲劳伤害的记载，《六韬·武锋》：“不戒可击，疲劳可击”。1994年Fukuda等制定了诊断疲劳标准被国际医学界公认为金标准。精神疲劳往往表现倦怠、嗜睡和注意力不集中；机体疲劳是体力消耗的重要反应，是指肌肉能够发出的力量低于本人的身体正常水平，肌肉无力和/或酸痛。当人体长时间、一定强度的体力或脑力活动后，各肌肉群过度收缩，肌肉在代谢过程中产生乳酸、酮酸等代谢产物，这些代谢产物也被称为疲劳毒素，疲劳毒素进入血液并运行全身，会使免疫系统功能减退，自然杀伤细胞减少，头昏脑胀、记忆力下降、思维反应迟钝等，如不予有效控制，疲劳就产生了。疲劳效果类似于醉酒，常使得操作人员由适任状态衰退到亚适任状态和不适任状态，严重危及财产安全和人身安全。
许多国家都在积极开展职业性疲劳检测的研究工作，西方发达国家投入巨大的人力、物力，但疲劳具有渐进性、数据难以客观获得、测量方法和评价指标难以量化等特征，在已有的检测方法研究中，对于疲劳生理信号的检测，虽然灵敏度较高，但有侵入性，需要提取信号粘贴电极；PERCLOS法测量准确率高，对行为特征的检测直观明了，但检测识别的章法复杂，对于瞳孔测量信息提取困难，对视线方向和嘴部状态等的检测，受个体、光线和生理状况影响差异较大，可靠性差、抗干扰性也差。最近报道的日本采用芯片技术、美国的车载模块系统等虽提升了检测效率，但因设计复杂和性价比等原因，普及性差。到目前为止，比较所有疲劳检测方法，尚无便捷、可靠、无侵入性、性价比也高的检测方法，如果能有一个或一组客观的临床标志物来协助诊断将会具有极为重要的意义，这既是当前国内外研究的热点和难点，也是发展中国家和发达国家都共同面临的重大公共卫生问题。
公开号CN108333362A一种人体疲劳测定方法，公开了29种疲劳蛋白标志物，疲劳蛋白标志物具有成分稳定、特异性好、体内干扰因素少和检测体系易于转换和普及的特点，能够对人体疲劳程度定性或定量判定提供准确可靠的依据。其中，载脂蛋白-1、热休克同源71kDa蛋白、免疫球蛋白kV-302、免疫球蛋白G3、膜联蛋白A1、免疫球蛋白kV-312、过氧化物酶-5这几种疲劳蛋白标志物还可以单独作为疲劳诊断指标，以上任一种蛋白的含量与疲劳程度都呈现显著的相关关系，而不依赖于其他蛋白含量水平(无需通过代入Bayes判别方程判定)，但是，单独诊断效能仅能达到63～75％的水平。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种快速的疲劳检测方法，仅通过测定唾液中的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量，代入Bayes改良判别方程来判定疲劳程度，单独诊断的效能达到80％的水平。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种快速的疲劳检测方法，通过测定唾液中的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量，根据Bayes改良判别方程得到疲劳值和非疲劳值，当疲劳值小于或等于非疲劳值时判定为非疲劳，当疲劳值大于非疲劳值时判定为疲劳，当疲劳值为非疲劳值2倍及2倍以下时为轻度疲劳，当疲劳值为非疲劳值的2倍以上时为重度疲劳，诊断效能达到80％的水平。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述Bayes改良判别方程为：
非疲劳值＝∑[丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×(非疲劳系数+0.5)]+6.180，疲劳值＝∑[丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×(疲劳系数+0.5)]+14.741。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述非疲劳系数和疲劳系数是通过将疲劳蛋白标志物引入Fisher判别分析得到的。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述非疲劳系数为-8.255，疲劳系数为3.158。
本发明技术方案的进一步改进在于：收集唾液后将唾液放于37℃的恒温箱内镇定一小时。
本发明技术方案的进一步改进在于：将镇定后的唾液在-80～-70℃下储藏。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量通过唾液飞行质谱法测定。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明可以利用非侵入的方式获得唾液中的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量，唾液收集时要先用生理盐水漱口三次，再用清水漱口三次，然后才可收集唾液，这样可以大幅度减少唾液中其他杂质的对检测结果的干扰，此收集方法优于刷牙等其它收集方式；收集唾液后可将唾液样品通过唾液飞行质谱法得到丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量，作为检测人体疲劳判定依据。检测过程中体液收集量小，方便取得、储存和保藏，唾液收集后在装有干冰的保温盒中运输，在-80～-70℃下储藏即可完好有效地保存唾液中疲劳标志蛋白的活性，不会使唾液中的蛋白质的含量发生变化，避免蛋白发生降解，影响判定结果的准确性。
2、本发明中针对的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白具有成分稳定、特异性好、体内干扰因素少和检测体系易于转换和普及的特点，能够对人体疲劳程度定性或定量判定提供准确可靠的依据，可以单独作为疲劳诊断指标，通过对唾液放于37℃的恒温箱内镇定一小时，带入Bayes改良判别方程，使其单独诊断效能达到80％的水平。
具体实施方式
一种快速的疲劳检测方法，通过测定唾液中的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量，根据Bayes改良判别方程得到疲劳值和非疲劳值，当疲劳值小于或等于非疲劳值时判定为非疲劳，当疲劳值大于非疲劳值时判定为疲劳，当疲劳值为非疲劳值2倍及2倍以下时为轻度疲劳，当疲劳值为非疲劳值的2倍以上时为重度疲劳，诊断效能达到80％的水平。
所述Bayes改良判别方程为：
非疲劳值＝∑[丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×(非疲劳系数+0.5)]+6.180，疲劳值＝∑[丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×(疲劳系数+0.5)]+14.741。
进一步的，非疲劳系数和疲劳系数是通过将疲劳蛋白标志物引入Fisher判别分析得到的。
进一步的，所述非疲劳系数为-8.255，疲劳系数为3.158。
进一步的，收集唾液后将唾液放于37℃的恒温箱内镇定一小时。
进一步的，将镇定后的唾液在-80～-70℃下储藏。
进一步的，丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量通过唾液飞行质谱法测定。
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实验组邀请了150位志愿者参与研究，包括50位急诊医生、50位科研人员和50位普通群众。选取的志愿者身体健康，无器质性疾病和慢性疲劳症状；并排除持续或反复发作的疲劳持续6个月以上、咽喉疼痛、颈部或腋下淋巴结肿痛、肌肉疼痛、多发性非关节炎性疼痛、头疼、睡眠障碍、劳累后不适持续24小时以上的睡眠不足人群队列。
采集志愿者常规睡眠清醒后即0h、连续工作4h、8h、16h的唾液标本，取舌下唾液2ml，0.5ml/份分装，其中两份作为第一组(两个平行实验，得到丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量后取平均值)，于37℃的恒温箱内镇定一小时后，在-80～-70℃下低温保存；另外两份作为第二组(两个平行实验，得到丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量后取平均值)，不在恒温箱内镇定，直接在-80～-70℃下低温保存。间隔两周以上，进行两次平行样品采集，共采集标本7200份，其中，3600份为第一组，3600份为第二组。
在采集唾液样本时，都通过脑电图方式检测该志愿者是否出现疲劳，以脑电图是否出现慢波增加，快波降低，即delta波和theta波增加、alpha波和beta波数量降低为判断疲劳与否的标准，并将此脑电图编号与采集的唾液样品对应保存。
将第一组唾液样本通过唾液飞行质谱法测定丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量后，带入Bayes改良判别方程，得到非疲劳值1和疲劳值1，为实施例数据；将第一组唾液样本的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量带入Bayes判别方程，得到非疲劳值2和疲劳值2，为对比例一数据；将第二组唾液样本通过唾液飞行质谱法测定丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量后，带入Bayes改良判别方程，得到非疲劳值3和疲劳值4，为对比例二数据；将第二组唾液样本的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量带入Bayes判别方程，得到非疲劳值4和疲劳值4，为对比例三数据。
其中，Bayes改良判别方程：非疲劳值＝∑[丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×(非疲劳系数+0.5)]+6.180，疲劳值＝∑[丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×(疲劳系数+0.5)]+14.741。
Bayes判别方程：非疲劳值＝∑(丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×非疲劳系数)+6.180，疲劳值＝∑(丝氨酸蛋白酶抑制蛋白的含量×疲劳系数)+14.741。
将实施例和对比例得到的非疲劳值和疲劳值，进行计算后再与该志愿者当时的脑电图进行对比，得到表1；
表1效能对比表
诊断效能＝(与脑电图相符的份数/实验份数)×100％
从上表中可以看出，本发明的诊断效能能够达到80％左右，通过将唾液样本在37℃的恒温箱内镇定一小时后再低温保存，以及采用Bayes改良判别方程，能够明显提高诊断效能。
表2是部分志愿者得到的疲劳程度检测结果和脑电图结果对比。脑电图结果中无疲劳波表示不疲劳，疲劳波较少表示轻度疲劳，疲劳波较多表示重度疲劳。仅是部分数据进行对比，对比例中均节选了一个与脑电波不相符的项。
表2部分数据对比表
从表2的数据可以看出，疲劳值与非疲劳值的差值小于0或等于0时，脑电图的结果是没有疲劳波出现，即人体不疲劳；当疲劳值与非疲劳值的差值大于0时且疲劳值小于等于非疲劳值的2倍时，脑电图出现疲劳波，但其密度不大，为轻度疲劳范围；当疲劳值与非疲劳值的差值大于0时且疲劳值大于非疲劳值的2倍时，脑电图疲劳波明显增加，密度较大，为重度疲劳。
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