Введение к работе
АебЙШШЕЕЬ-ЛййЁКНЫ» Проблема исследования функционального состояыга серде'ШО-сосудистг>й системы .человека является одной из актуальных проблем современной физиологии и медицины. Описание функционального состояния сердзчко-сосудистой системы в целом достатачко сложно, требует углубленного сбследовашія шіогах функций и-систем организма я далеко us гжггді может быть прззедгно в паяном объеме. Математический анализ сердечного ркгаа, яшгяясь относетечьно простым и объективным методом исследования,, позволяет патучзть количественные хяражгеркстіаяі, докидав гфедаташкяие как о состояния регуляторных мехагаомов, так И сб обшчх рейяцках сердечко-сосуяястой системы ка птгеямвяяемые воздействия. Как пэказьюмат ккогочяслетше исследозания, результати !.'2те5,?аті!ческсїо анализа' сердечного ритма отражают фуихциоиашдае достояние важнейших фззяояогтескнх функций и систем организма человека.
К настоящему моменту опуЗлжшгко баїнпое ходкчестсо работ, э поторьяс ргсскатрктмстсл возможность оценки фуккцзюкапького состошшя серддз, регулирующих сто '. деятеяьпосп» 'систем, сердечно-сссудигт-дй система в целом. Іїсезгедезіяиь поз^ожноотг» ехкнга функционального состояния организма я» результатам шгтематпческого анализа сердечного рїїгма (Гйфтаи АД., 1587, 1923). Прздгазкк ран моделей' распознавания фу:п№окаяюого 'состояния еердза, системы, регуляции сердечного ритма, вегетативной керзной системі: (Жемайтнге Д.Й., 1972, 1937; Бзегасий P.M., 1984; Ргсфтжа АД., 1991); езкезш ссотаетствукящм методы математ5?"сской .обработки, гогзачяюядгз .- rowsyssn» необходимые кояичзстзеннне характеристики серяечпого'ріггка (ІЬіекь"ер H.F., 1958, 1333; Борисов В.Й., 1992). В тхотерш работах (Геігьцер 5.Й., 1937; Bergfeld B.L et а)., Ї937; ДсмСо А.Г., Зеццозский Э.В., ISS5).ггркггдяш ялтериши классификаций, позволякодцге соо-гаосїігь результати штедоттетесхой обработки сердечного рчтка о тем тин іїїїюл (упкцЕОИзяьтгз.і классе»' изучаемого: объекта -сердщ, сегетатигдаоп нервной елктемы к т.д. .
МстемишескиЗ. аиалга-'серде'-ркя» ргака с успехом применяется з различных мєдїпшяєкнх иесяед'їззнках.-' В хачестав признанных и наиболее перспективных канроялений иі'ііоя&зсяахия. ?йетодог математического анализа ритмической'.деятельности 'сердца менно'назвать космическую медишягу, спортиЕїзуїо медицину, 'массовые опидемиолегическхте осмотры населения, а также различные кякнкчес-сиг ттрглежения, таксе как: субер врачебной тактики, одагка фармакологического . еоздейстшм и т.п. Математически» анализ сердечного p?m«a яшиется едза ли не единственным
инструментальньш методом изучения функции' вегетативной нервной системы.
Оіедует однако ошетить, что несмотря на всесторонние исследования .
рассматриваемого вопроса с позаций физиологии, медицины и математики,
анализ сердечного ритма сегодня нельзя считать распространеншш методом
функциональной диагностики. Основные причины сложившейся ситуации
состоят в следующем. Прежде всего, отсутствует физиологически и
математически обоснованная методика .проведения исследования на основе
анализа ритмической деятельности сердца. Неадаптированные методы
математической обработки биосигнала имеют большую
среднеквадратическую ошибку получаемых характеристик, что объясняет плохую повторяемость результате» и затрудняет их интерпретацию. По многим позаашм описания фунзщионг.тьного состояния сердечнососудистой системы отсутствует обоснование числовых характеристик сердечного рятма. Исхокгц, сущеетвушщгг диашосэтнеские комплексы для анализа сердечного ритма не соответствуют современным представленням о физиологии рассматриваемого процесса.
В связи с згам иеследозашщ, направленные на изучение подходов и методов математического вшлдоа сердечного рятма с целью практичгсксго приложения зтего Ы5ТОДД фуіг«5»шамЬй диагнесгихи для медицинской практики, авлякзтея актуальными.
Цель работы - разработать метод иселгдояалцщ функционального состояния сердечнососудистой системы человека на основе математического анализа сердечного ритма. -
Исходя id этого необходимо было решить следующие задачи: ' 1. Разработать методы исследбеания ритмической деятельности сердца, соответствующие современным физиологическим' .представлениям о функционировании сердечпо-сссудястой системы.
2. Исследовать возможность иденткфнхацш функционального
состояния сердечно-сосудистой системы по результатам математического
анализа сердечного ритма.
3. Разработать математические методы анализа сердечного ритма,
позволяющие возможно более полно описывать функциональное состояние
сердечно-сосудистой системы, и алгоритмы расчета необходимых числовых
показателей, отвечающие требованиям анализа случайных данных в условиях
априорной неопределенности.
4.»Изучить возможность использования предложенных методов анализа, ритмической деятельности сердца для медицинской практики.
Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов состоит в следующем:
1. Впервые разработана базовая мстодихя исследования
функщюпального состояния сердечно-сосудистой системы человека на
оснозе математического анализа сердечного ритма.
-
Разработан метод представления динамики изменения длительности кгрдиошггервалов по врсиеігной области. Введено понятие "поток кардиошггерваяоа".
-
Впервые введено полягає "квазипериодическая структура сердечного ритма". Разработан быстрый алгоритм декомпозиции потока кардиоинтерваяов на его аддитивные квазипериодические составляющие.
-
Предложен новый метод. анализа переходных процессов. Впервые щучена возможность описания тонуса периферических сосудов нижних конечностей. Введены количественные показатели для описания сосудистого тсігуса,' получено экспериментальное подтверждение гас шїформатквности.
5. Разработай алгоритм распознавания функционального состояния
сердечно-сосудистой системы. Экспериментально подтверждена
корректность работы алгоритма по основным позициям определения
функционального состояния.
Практическая ценность получегагых в диссертации результатов состоит в следующем:
1. Создан фуикциоіізльно-диапїостнческий кокяглекс для исследования .
сердечно-сосудистой системы.
2. Разработаны рекомендация па использовашпо указанного
комплекса.
3. Созданные при выполнении диссерташгоиной работы прогряммно-
аппаратны'е средства были использованы з прагсгаческой работе. В 1991 году
первая модификация Езтомзтизкроваиибго комплекса сцепки
функционального состояния сердечнососудистой системы была внедрена в
Городской клинической болыише Ь'л2 г.Владивосгока и в Главном госпитале
Тихоокеанского флота. За время 'эксплуатация Проведено более 1500
автоматизированных исследований, материал которых послужи сскоеой для
разработки стерей модкфиказм комплекса. Вторая кодификация швдреиа в
1993 году з Институте физиолепм и патологии дыхания (ИФПД). СО РАМН
(г.Бляговсщеиск), п клинике Приморского филиала ИФПД СО РАМН (г.
Злаглгвссто^), на кафедре акушерства и гинекологии Ечадаггесгокского
государствекного медоштского югепггута. За время'' зкегои/зтзглда второй
модификации проведено около 400 исследований; Обследовались лица
различного пала ' и соїрлета, paaircrx социальных' слоев. Бо время
исследования из основе пркшшпов и методик, использованных в алгоритме
распознавания, осуіцестпл>'дссь пияаіение патологических состояний.
4. Предложенные в работе подхода и методы 'математического анализа могут применяться для обработки различных физиологических (биологических) ритмов.
Основные положения, выносимые на зашиту:
J. Разработанная методика исследования сердечно-сосудистой системы
- 4-х этапная активная ортостатнческая проба с одновременной гягастрацией
сердечного psrnna, дополкеїшая комплексом фармакологических тестов -
соответстБует современным фжиологичесгцш представлениям и позволяет
оценить фуюсциоиаяьиое состоянкс сердечно-сосудистой системы,
2. Квазипериодичесхзя структура потока кардасштсргадоз соретагт
особенности рггуяяторных шекишй на егшусоакй узел.
3. Разработанный метод ащяюа сердечного ритма во вреш
ертосташчегского воздействия иа организм: обследуемого - переходного
процесса - соотестетЕуэт фкзизіогш сассматркаасмого процесса. В раосех
метода прйдстаиикугся Бозмдагаьгц подучкгъ колячестиеннйо описание тонуса
периферических сосудов нижняя конечностей.
4. Разработанный usojsmi раапсаназгаагі футсдаоналыюго
состояния ссрцечно-сосудіістійй системы.позвада-гт получать хоррйаяег
оішеапис состоянкя сскяхзтетБукиггв функций н систем организма.
Дщ>а2ШЗ, -OtHOSHUS - ізззозсіШя- и результаты дассертациоїшой рсбсшлобсУаввдіяаидоіоаам&шісь:
-на Ссгросснйсїздй-конфіргїнвзї с 'кездутродгшм і^едстасимльством "Акупунктура и традаїноанай кедявша." (г. Еяздпвссток, 1992 г.);
на НІ Наї^іонаяшам квіп-рессе по Єшсздям органов дыхания (г. Camay Петербург, 1992 г.);
иа рдаюнальпей шучзюгПракппеШхй конференции 'Здоровье и'болезни человека иа Дальней Воскмсз" (г. Екздмвоетех, 1993 г.);.
- на региональной научней конференцію "Проблемы хяиіаіческой,
профилактической и экшгр&аешалшой цедканш иа. Дальнем Востоке" (г.
Владивосток, 1954 г.);
-на Всероссийской научно-технической конференции "Аппарвтно-прогтмшкгые средетаз дзшгноспаш и лечения сердечно-сосудистых заболеваний" (г. Самара, 1934 г.);
- на 45 арктической международной научной конференции (г. Владивосток,
1994 г.);
- на с .чшарзх лаборатории электронной шікроскопии и обработки
изображений Научио-исследозательского фюшео-техтгзеского института
при Дальневосточном государственном университете (1992-1994 г.г.),
кафедры поликлиническое терапии Владивостокского государственного
медицинского институт-'. (1992 г.), Приморского филиала' Института
..7-
физиологки и патологии дихання СО РАМН (г. Владивосток, 1993 г.), лаборатории математического моделирования экологических систем Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (19:4 г).
ДійШЕШКИ- їІо результате»* исследоззиий опублмакмко ІI печатных работ. Научные результаты диссертации, имиосимыс на защиту, получены лично автором. Результаты других авторов и полученные в соавторстве, оговорены соответствующими ссылками в тексте диссертации. Вся алгоритмы оРріботки и анализа биосигаала, а также соответствующее программное обеспечение диагностического комплекса разработаны лично автором.
СттяЩ^іі_ЄІі<м_і[і\сщггШШі Диссертация состсігг из введения, птги глав, заключения, списка литературы (139 наименований) и приложения. Объем дисг-ертзшги (с приложениями) составляет 129 страниц, ешпочзіт 13 рисункоз и б таблиц. В приложении пгицетаялеск 3 акта Енгдрения разработанного комплекса в различные медгатаїские учреждения.