Диагностика стресса и симпатической активности по параметрам кожной проводимости: современное состояние метода, области применения и перспективы в медицине
DOI: https://doi.org/10.29296/25877305-2024-07-13
Номер журнала:
7
Год издания:
2024
В статье обосновывается важность объективизации стрессовых состояний в медицинских учреждениях. Отмечается, что в сравнении с другими биосигналами кожная проводимость, как одна из форм электродермальной активности (ЭДА), является более простым, доступным в исполнении, подходящим для рутинной практики методом оценки состояния симпатической нервной системы, активация которой играет ведущую роль при стрессе. В соответствии с поставленной целью изучения современных методик, в которых используются сигналы ЭДА, для понимания их возможностей в диагностике и коррекции стресса и других состояний в статье рассмотрены литературные данные, свидетельствующие о неуклонно растущем интересе к методу ЭДА; описываются физиологические механизмы формирования сигналов ЭДА и способы их измерения, виды электродов и места их наложения, типы обработки сигналов, зависимость показателей ЭДА от факторов внешней среды и индивидуальных особенностей; области и перспективы применения в медицине, свидетельствующие о высокой точности метода для определения стрессовых состояний, особенностей эмоциональных нарушений и боли, возможности мониторинга состояния пациентов с эпилепсией, тяжелыми соматическими заболеваниями и в послеоперационном периоде. В завершении приводятся данные современных отечественных исследований по применению
Системы мониторинга стрессовых состояний, основанной на регистрации ЭДА, для мониторинга пациентов, проходящих реабилитацию после инсульта, и эффективности обезболивания в послеоперационном периоде
в акушерстве, которые подтверждают, что учет показателей ЭДА позволяет существенно оптимизировать диагностику стрессовых состояний, эмоциональной патологии и боли.
Ключевые слова:
стресс
электродермальная активность
кожная проводимость
симпатическая активация.
Для цитирования
Кузюкова А.А., Загайнова А.Ю., Одарущенко О.И. и др. Диагностика стресса и симпатической активности по параметрам
кожной проводимости:
современное состояние метода,
области применения
и перспективы в медицине
. Врач, 2024; (7): 76-83 https://doi.org/10.29296/25877305-2024-07-13Список литературы:
- Эбзеева Е.Ю., Полякова О.А. Стресс и стресс-индуцированные расстройства. Медицинский совет. 2022; 16 (2): 127–33 [Ebzeeva E.Y., Polyakova O.A. Stress and stress-induced disorders. Medical Council. 2022;(2):127-133 (in Russ.)]. DOI: 10.21518/2079-701X-2022-16-2-127-133
- Есин Р.Г., Есин О.Р., Хакимова А.Р. Стресс-индуцированные расстройства. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2020; 120 (5): 131–7 [Esin R.G., Esin O.R., Khakimova A.R. Stress-induced disorders. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2020; 120 (5): 131–7 (in Russ.)]. DOI: 10.17116/jnevro2020120051131
- Posada-Quintero H.F., Chon K.H. Innovations in Electrodermal Activity Data Collection and Signal Processing: A Systematic Review. Sensors (Basel). 2020; 20 (2): 479. DOI: 10.3390/s20020479
- Еханин С.Г. Кожно-гальваническая реакция: датчики, приборы, исследования: Методические указания к лабораторному занятию по дисциплине. Биомедицинские приборы и датчики [Электронный ресурс]. Томск: ТУСУР, 2022; 25 с. [Ekhanin S.G. Skin-galvanic reaction: sensors, devices, researches: Methodical instructions to the laboratory session on the discipline. Biomedical devices and sensors [Electronic resource]. Tomsk: TUSUR, 2022; 25 p. (in Russ.)]. URL: https://edu.tusur.ru/publications/9947
- Tronstad C., Amini M., Bach D.R. et al.. Current trends and opportunities in the methodology of electrodermal activity measurement. Physiol Meas. 2022; 43 (2). DOI: 10.1088/1361-6579/ac5007
- Subramanian S., Purdon P.L., Barbieri R. et al. Elementary integrate-and-fire process underlies pulse amplitudes in Electrodermal activity. PLoS Comput Biol. 2021; 17 (7): e1009099. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009099
- Bhatkar V., Picard R., Staahl C. Combining Electrodermal Activity With the Peak-Pain Time to Quantify Three Temporal Regions of Pain Experience. Front Pain Res (Lausanne). 2022; 3: 764128. DOI: 10.3389/fpain.2022.764128
- Sánchez-Reolid R., López de la Rosa F., Sánchez-Reolid D. et al. Machine Learning Techniques for Arousal Classification from Electrodermal Activity: A Systematic Review. Sensors (Basel). 2022; 22 (22): 8886. DOI: 10.3390/s22228886
- McNaboe R.Q., Hossain M.B., Kong Y. et al. Validation of Spectral Indices of Electrodermal Activity with a Wearable Device. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2021; 2021: 6991–4. DOI: 10.1109/EMBC46164.2021.9630005
- Barman S.M., Kenney M.J. Methods of analysis and physiological relevance of rhythms in sympathetic nerve discharge. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2007; 34: 350–5. DOI: 10.1111/j.1440-1681.2007.04586.x
- Barman S.M., Yate В.J. Deciphering the Neural Control of Sympathetic Nerve Activity: Status Report and Directions for Future Research. Front Neurosci. 2017; 11: 730. DOI: 10.3389/fnins.2017.00730
- Qasim M.S., Bari D.S., Martinsen Ø.G. Influence of ambient temperature on tonic and phasic electrodermal activity components. Physiol Meas. 2022; 43 (6). DOI: 10.1088/1361-6579/ac72f4
- Bari D.S., Aldosky H.Y.Y., Tronstad C. et al. Influence of Relative Humidity on Electrodermal Levels and Responses. Skin Pharmacol Physiol. 2018; 31 (6): 298–307. DOI: 10.1159/000492275
- Aldosky H.Y. Impact of obesity and gender differences on electrodermal activities. Gen Physiol Biophys. 2019; 38 (6): 513–8. DOI: 10.4149/gpb_2019036
- Bari D.S., Yacoob Aldosky H.Y. et al. Simultaneous measurement of electrodermal activity components correlated with age-related differences. J Biol Phys. 2020; 46 (2): 177–88. DOI: 10.1007/s10867-020-09547-4
- Chong L.S., Lin B., Gordis E. Racial differences in sympathetic nervous system indicators: Implications and challenges for research. Biol Psychol. 2023; 177: 108496. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2023.108496
- Hickey B.A., Chalmers T., Newton P. et al. Smart Devices and Wearable Technologies to Detect and Monitor Mental Health Conditions and Stress: A Systematic Review. Sensors (Basel). 2021; 21 (10): 3461. DOI: 10.3390/s21103461
- Rahma O.N., Putra A.P., Rahmatillah A. et al. Electrodermal Activity for Measuring Cognitive and Emotional Stress Level. J Med Signals Sens. 2022; 12 (2): 155–62. DOI: 10.4103/jmss.JMSS_78_20
- Almadhor A., Sampedro G.A., Abisado M. et al. Wrist-Based Electrodermal Activity Monitoring for Stress Detection Using Federated Learning. Sensors (Basel). 2023; 23 (8): 3984. DOI: 10.3390/s23083984
- Klimek A., Mannheim I., Schouten G. et al. Wearables measuring electrodermal activity to assess perceived stress in care: a scoping review. Acta Neuropsychiatr. 2023; 1–11. DOI: 10.1017/neu.2023.19
- Posada-Quintero H.F., Florian J.P., Orjuela-Cañón A.D. et al.. Electrodermal Activity Is Sensitive to Cognitive Stress under Water. Front Physiol. 2018; 8: 1128. DOI: 10.3389/fphys.2017.01128
- Wincewicz K., Nasierowski T. Electrodermal activity and suicide risk assessment in patients with affective disorders. Psychiatr Pol. 2020; 54 (6): 1137–47. DOI: 10.12740/PP/110144
- Пудиков И.В. Диагностика риска суицидального поведения по динамическим показателям электродермальной реакции. Военно-медицинский журнал. 2023; 344 (10): 41–6 [Pudikov I.V. Diagnosis of the risk of suicidal behavior by dynamic indicators of the electrodermal reaction. Voenno-medicinskij žurnal. 2023; 344 (10): 41–6 (in Russ.)]. DOI: 10.52424/00269050_2023_344_10_41
- Carli V., Hadlaczky G., Petros N.G. et al. European Multi-Center Clinical Study of Electrodermal Reactivity and Suicide Risk Among Patients With Depression. Front Psychiatry. 2022; 12: 765128. DOI: 10.3389/fpsyt.2021.765128
- Anmella G., Mas A., Sanabra M. et al. Electrodermal activity in bipolar disorder: Differences between mood episodes and clinical remission using a wearable device in a real-world clinical setting. J Affect Disord. 2024; 345: 43–50. DOI: 10.1016/j.jad.2023.10.125
- Schiltz H.K., Fenning R.M., Erath S.A. et al. Electrodermal Activity Moderates Sleep-Behavior Associations in Children with Autism Spectrum Disorder. Res Child Adolesc Psychopathol. 2022; 50 (6): 823–35. DOI: 10.1007/s10802-022-00900-w
- Visnovcova Z., Ferencova N., Grendar M. et al. Electrodermal activity spectral and nonlinear analysis - potential biomarkers for sympathetic dysregulation in autism. Gen Physiol Biophys. 2022; 41 (2): 123–31. DOI: 10.4149/gpb_2022011
- Schach S., Rings T., Bregulla M. et al. Electrodermal Activity Biofeedback Alters Evolving Functional Brain Networks in People With Epilepsy, but in a Non-specific Manner. Front Neurosci. 2022; 16: 828283. DOI: 10.3389/fnins.2022.828283
- Horinouchi T., Sakurai K., Munekata N. et al. Decreased electrodermal activity in patients with epilepsy. Epilepsy Behav. 2019; 100 (Pt A): 106517. DOI: 10.1016/j.yebeh.2019.106517
- Vieluf S., Amengual-Gual M., Zhang B. et al. Twenty-four-hour patterns in electrodermal activity recordings of patients with and without epileptic seizures. Epilepsia. 2021; 62 (4): 960–72. DOI: 10.1111/epi.16843
- Casanovas Ortega M., Bruno E., Richardson M.P. Electrodermal activity response during seizures: A systematic review and meta-analysis. Epilepsy Behav. 2022; 134: 108864. DOI: 10.1016/j.yebeh.2022.108864
- Sebastião R., Bento A., Brás S. Analysis of Physiological Responses during Pain Induction. Sensors (Basel). 2022; 22 (23): 9276. DOI: 10.3390/s22239276
- Thiam P., Bellmann P., Kestler H.A. et al. Exploring Deep Physiological Models for Nociceptive Pain Recognition. Sensors (Basel). 2019; 19 (20): 4503. DOI: 10.3390/s19204503
- Kong Y., Posada-Quintero H.F., Chon K.H. Sensitive Physiological Indices of Pain Based on Differential Characteristics of Electrodermal Activity. IEEE Trans Biomed Eng. 2021; 68 (10): 3122–30. DOI: 10.1109/TBME.2021.3065218
- Johansen A.O., Mølgaard J., Rasmussen S.S. et al. Deviations in continuously monitored electrodermal activity before severe clinical complications: a clinical prospective observational explorative cohort study. J Clin Monit Comput. 2023; 37 (6): 1573–84. DOI: 10.1007/s10877-023-01030-4
- Kuderava Z., Kozar M., Visnovcova Z. et al. Sympathetic nervous system activity and pain-related response indexed by electrodermal activity during the earliest postnatal life in healthy term neonates. Physiol Res. 2023; 72 (3): 393–401. DOI: 10.33549/physiolres.935061
- Упрямова Е.Ю., Шифман Е.М., Дегтярев П.А. и др. Оценка качества послеоперационного обезболивания после кесарева сечения по данным системы мониторинга стрессовых состояний: проспективное одноцентровое рандомизированное клиническое сравнительное исследование. Регионарная анестезия и лечение острой боли. 2023; 17 (4): 267–77 [Upryamova E.Y., Shifman E.M., Degtyarev P.A. et al. Postoperative pain relief quality after cesarean section using a stress monitor (Neon FSC system): prospective single-center randomized clinical comparative study. Regional Anesthesia and Acute Pain Management. 2023; 17 (4): 267–77 (in Russ.)]. DOI: 10.17816/RA608168
- Кузюкова А.А., Рачин А.П., Колышенков В.А. Мониторинг электродермальной активности для определения стрессовых состояний, эмоциональных нарушений и эффективности проводимых реабилитационных мероприятий по их коррекции у пациентов с инсультами: пилотное исследование. Вестник Восстановительной медицины. 2022; 21 (6): 19–29 [Kuzyukova A.A., Rachin A.P., Kolyshenkov V.A. Electrodermal Activity Monitoring for Stroke Patients Stress States, Еmotional Disturbances, Rehabilitation Measures Effectiveness Specification: a Pilot Study. Bulletin of Rehabilitation Medicine. 2022; 21 (6): 19–29 (in Russ.)]. DOI: 10.38025/2078-1962-2022-21-6-19-29