Введение к работе
Актуальность проблемы. По данным современных клинико-эпидемиологических исследований до 35-50% пациентов, подвергающихся оперативным методам лечения (в том числе и травматологического профиля), составляют лица с сопутствующей артериальной гипертензией (АГ) (К.И. Прощаев, 2003-2004).
В структуре травматических повреждений опорно-двигательного аппарата большой вклад составляют механические травмы длинных трубчатых костей нижних конечностей, характеризующиеся сложностью и продолжительностью лечения (К.А. Гураль, 2007; П.В. Елфимов, 2007; Р.С. Титов, 2008). С учетом определенных успехов, достигнутых в лечении данного контингента больных, исход этого лечения, а также степень нарушения гомеостатических констант организма во многом зависят от состояния здоровья пациента и исходного преморбидного фона.
Высокая распространенность АГ среди взрослого населения Российской Федерации (РФ), в том числе и среди больных травматологического профиля диктует необходимость правильной оценки адаптивных возможностей функциональных систем организма пострадавшего с учетом соматической патологии для правильного выбора метода лечения.
Определенный интерес представляет изучение течения АГ у больных с травмами опорно-двигательного аппарата с позиции теории сложных систем, т.к. именно системное представление позволяет прогнозировать динамику того или иного заболевания в разных условиях его существования (В.М. Еськов и соавт., 2006).
С позиций современной клинической кибернетики человеческий организм представляется как совокупность биологических динамических систем (БДС), характеризующуюся интеграцией приспособительных реакций, с ее основополагающими принципами целостности и иерархичности структуры, саморегуляции, гомеостатического функционирования, надежности и стремления к самосохранению. Это происходит, несмотря на изменения внешних условий среды или появления каких-либо непредсказуемых изменений в системах регуляции жизненных функций (В.М. Еськов и соавт, 1994-2007, Н.Н. Меркулова, 2009, Е.В. Майстренко и соавт., 2002-2011).
Все функциональные системы организма (ФСО) относятся к БДС, которые имеют компартментно-кластерную организацию, что позволяет идентифицировать различные режимы поведения ФСО при норме и при патологии именно с позиции компартментно-кластерной теории БДС. Для оценки таких процессов проводится анализ параметров движения вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний. Характер такого движения может быть различным, и именно он представляет особенности протекания того или иного заболевания (В.М. Еськов и соавт, 1994-2007, И.Ю. Добрынина, 2007, А.А. Хадарцев, 2007).
В этой связи, решение проблемы разработки новых биоинформационных методов исследования поведения ФСО больных с АГ на фоне травматического процесса с использованием моделей многомерных БДС в многомерных фазовых пространствах состояний (ФПС) является не только актуальной задачей медицинской кибернетики, но и естествознания в целом.
Цель исследования: установить закономерности в динамике поведения состояния функциональных систем организма пациентов с травмами нижних конечностей, страдающих артериальной гипертензией в многомерных фазовых пространствах.
Задачи исследования:
-
Изучить поведение вектора состояния параметров артериального давления и вегетативной нервной системы в фазовом пространстве состояний при артериальной гипертензии у пострадавших в первые 48 часов после травмы.
-
Провести оценку поведения вектора состояния параметров артериального давления и вегетативной нервной системы в фазовом пространстве состояний при артериальной гипертензии у пострадавших в динамике посттравматического наблюдения.
-
Провести оценку возможностей новых методов и программных продуктов (в рамках теории хаоса и синергетики) для диагностики адаптивных реакций функциональных систем организма у больных артериальной гипертензией в раннем посттравматическом периоде.
Научная новизна:
-
Впервые идентифицированы различия в параметрах квазиаттракторов между группами больных АГ с травмами и больных АГ без травм в многомерном фазовом пространстве в первые 48 часов с момента повреждения. Квазиаттракторы движения вектора состояния параметров артериального давления (АД) у больных АГ с травмами демонстрируют меньшие коэффициенты общей асимметрии (rX) и меньшие объемы трехмерных параллелепипедов (Vx), чем у больных АГ без травм, что указывает на выраженную адаптивную реакцию системы регуляции АД. Квазиаттракторы движения вектора состояния вегетативной нервной системы (ВНС) наоборот, характеризуются увеличением Vx и rX по сравнению с контролем. Это свидетельствует о хаотическом движении ВСОЧ больных АГ с травмами и отражает напряженный ответ ВНС на травматическое воздействие.
-
Выявлены количественные различия поведения вектора состояния ВНС и системы регуляции АД у больных АГ с травмами в разные временные промежутки раннего периода травматического процесса (в первые 48 часов после травмы, на 2-е сутки после хирургической стабилизации перелома, на 14-16 сутки после травмы). Установлена тенденция к количественному уменьшению Vx квазиаттракторов вектора состояния параметров АД, что свидетельствует о ригидности и снижении адаптивных возможностей у больных данной категории в динамике наблюдения. Анализ поведения вектора состояния ВНС у больных АГ в раннем посттравматическом периоде показал снижение Vx, что характеризует реакцию ВНС в ответ на травму как более пластичную (т.е. травматическое воздействие активирует адаптационные возможности ВНС у больных АГ).
-
В сравнительном аспекте изучены особенности параметров квазиаттракторов ВСОЧ больных АГ в динамике посттравматического наблюдения на базе расчета матриц их межаттракторных расстояний. Установлены сравнительно большие расстояния в фазовом пространстве состояний между квазиаттрактором ВСОЧ больных АГ в начале наблюдения (в первые 48 часов после травмы) по отношению ко всем квазиаттракторам в динамике наблюдения (2-е сутки после хирургической стабилизации перелома, 14-16 сутки с момента травмы). Это количественно характеризует более напряженный ответ системы регуляции АД и вегетативной нервной системы на травмирующее воздействие в рамках биоинформационного анализа.
Практическая значимость:
Продемонстрировано значение метода многомерных фазовых пространств с идентификацией параметров ВСОЧ для диагностики состояния системы регуляции АД и ВНС у больных АГ с травмами нижних конечностей. В ходе исследования установлено, что результаты обследования пациентов с определением показателей ВСР (SDNN, rMSSD, SI, TP, LF,HF,VLF), измерение АД и последующая математическая обработка данных с помощью новых методов и программных продуктов, позволяют определить степень изменений адаптивных возможностей функциональных систем организма.
Изучение поведения ВСОЧ пациентов с АГ в динамике посттравматического наблюдения позволило установить, что на 14-16 сутки с момента травмы происходит прогрессивное снижение объема квазиаттрактора ВНС при расширении его границ (Vx уменьшился в 3,8 раза к концу наблюдения, rX увеличился в 2,1 раза от начала к концу наблюдения). Это количественно показывает степень напряжения процессов адаптации ВНС и увеличении меры хаотичности системы. Поведение вектора состояния параметров АД на 14-16 сутки с момента повреждения проявлялось снижением объема и сужением границ аттрактора (Vx уменьшился в 3,8 раза, rX уменьшился в 1,9 раза от начала к концу наблюдения), что количественно свидетельствует об изменении степени напряжения адаптивных возможностей системы регуляции АД и об уменьшении уровня флуктуации параметров ВСОЧ в фазовом пространстве состояний.
Положения, выносимые на защиту:
-
Методы биоинформатики позволяют количественно выявить скрытые изменения состояния функциональных систем организма (вегетативной нервной системы и системы регуляции артериального давления) у пациентов с травмами нижних конечностей и артериальной гипертензией в первые 48 часов с момента повреждения.
-
Методом многомерных фазовых пространств выявлены разнонаправленные реакции системы регуляции артериального давления (изменения адаптационных возможностей) и вегетативной нервной системы (выраженный напряженный ответ) у больных артериальной гипертензией в ответ на травмирующее воздействие.
-
Метод оценки уровня флуктуаций вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний обладает более высокой достоверностью и интегративностью по сравнению с классическими методами статистической обработки данных, что позволяет установить количественные различия (в параметрах объемов и координат центров квазиаттракторов вектора состояния организма человека) в состоянии функциональных систем организма у пациентов с травмами нижних конечностей и артериальной гипертензией в динамике посттравматического наблюдения.
Декларация личного участия автора заключается в получении первичных материалов при обследовании лиц с АГ в группах сравнения, проведении мониторинга вариабельности сердечного ритма, обработки полученных результатов. При непосредственном участии автора исследованы особенности параметров квазиаттракторов ВНС и АД в многомерном фазовом пространстве состояний. Автором самостоятельно осуществлена статистическая обработка материалов, их интерпретация и анализ данных.
Апробация диссертации. Основные положения и результаты исследования были представлены в виде публикаций и докладов на III Окружной научно-практической конференции «Актуальные проблемы анестезиологии и реаниматологии» (Сургут, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Артериальная гипертония и ассоциированные состояния» (Москва, 2006); IV Съезде кардиологов уральского федерального округа (Ханты-Мансийск, 2009); XI Региональной конференции молодых ученых, специалистов и студентов (Ханты-Мансийск, 2009); X Международном конгрессе «Здоровье и образование в XXI веке; концепции болезней цивилизации: инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009); Международной конференции «Фундаментальные клинические аспекты охраны здоровья человека на Севере» (Тюмень, 2010).
Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 работы в журналах, рекомендуемых ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, иллюстрирована 32 рисунками, 14 таблицами и состоит из введения, трех глав: обзора литературы, объек-тов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждений; заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Библиографический указатель содержит 153 источ-ника, из которых 123 работы отечественных и 30 – зарубежных авторов.
