Введение к работе
Актуальность работы. Проблема жизни и деятельности человека в северных регионах очень сложна, многогранна и далека от своего окончательного разрешения. Она охватывает такие актуальные аспекты как адаптацию к этим условиям, выживаемость в экстремальных ситуациях, сохранение здоровья, экологические, социальные, психологические и другие аспекты. Попадая в суровые условия при переездах из южных и средних широт РФ, женское население сталкивается с рядом непривычных климатогеографических факторов. Напряжение организма приводит к неэкономному расходованию функциональных резервов, быстрому их истощению. Попытки объяснить наблюдаемые физиологические отклонения функциональных систем организма (ФСО) человека в рамках традиционных подходов наталкиваются на определенные трудности. При этом увеличение сроков проживания на Севере, появление нового поколения в этих северных условиях порождают новые проблемы как для населения, так и для здравоохранения в целом.
Особые проблемы возникают в женском организме в связи с выполнением детородных функций. В частности, гестозы представляют собой осложнения протекающей беременности, характеризующиеся глубоким расстройством функций жизненно важных органов и систем, которые имеют определенные особенности именно в связи с проживанием в условиях северных территорий РФ. При этом возникают проблемы, связанные со снижением защитных систем организма матери и слабым обеспечением потребностей развивающегося плода (Белоцерковцева Л.Д., 2000-2001).
Физиологическая беременность с первых дней сопровождается комплексом динамических системных адаптационных реакций организма, направленных на поддержание гомеостаза в изменившихся условиях и на обеспечение нормального развития плода. Нарушение процессов адаптации при нормально протекающей беременности вызывает многие осложнения гестационного процесса, одним из которых является гестоз.
Исходные изменения параметров ФСО женщин Югры начинаются и на других стадиях жизни. Известно, что проживание на Севере оказывает определенное влияние на протекание обычных физиологических процессов в женском организме, в частности, на характер и длительность менструальных циклов и протекание менопаузы. В последнем случае для женщин Югры характерно ее более раннее начало и наличие определенных осложнений. Изучение подобных особенностей с позиций классической медицины именно в условиях Севера РФ уже представляет новую научную проблему, а использование методов системного анализа и синтеза позволяет по-новому взглянуть на решение этой важной медицинской проблемы. В этой связи настоящее исследование должно внести определенный вклад в изучение обозначенных процессов, дать новую информацию о них для практических врачей и расширить общий диапазон знаний о женском организме в условиях Югры с позиций системного анализа и синтеза (Еськов В.М., 1997-2008).
В целом, в данной работе рассматриваются особенности поведения параметров организма женщин в условиях саногенеза и оценивается состояние ФСО женщин при патологии, в частности, при гестозе в условиях проживания на территории севера РФ с позиций системного анализа и синтеза.
Целью настоящей работы является выявление особенностей состояния функциональных систем организма беременных и небеременных женщин, проживающих в условиях севера Тюменской области, с позиций системного анализа и синтеза.
Поставленная цель определила постановку следующих задач:
1. Изучить динамику показателей кардио-респираторной и вегетативной
нервной системы в многомерном фазовом пространстве вектора состояния
организма женщин (ВСОЖ) и установить количественные различия в
параметрах квазиатгракторов поведения ВСОЖ для трех периодов месячного
цикла.
-
Провести сравнение параметров квазиатгракторов функциональных систем организма беременных женщин с гестозом и без гестоза.
-
Выполнить сравнительный анализ данных функциональных систем организма здоровых женщин и при патологии (гестоз) в аспекте идентификации наиболее значимых диагностических признаков (параметров порядка).
4. С помощью анализа параметров вектора состояния женского организма
выявить особенности показателей функциональных систем у беременных
женщин и беременных женщин без диагноза гестоз и с диагнозом гестоз в
аспекте возрастных изменений и оценки характера влияния условий
проживания в Югре на протекание патологического процесса и беременности в
целом.
Научная новизна работы:
-
Выявлены особенности и различия поведения вектора состояния ВНС и кардио-респираторной системы женщин Сургута в трех периодах цикла овуляции.
-
Впервые идентифицированы различия в параметрах квазиаттракторов между разными группами женщин, при этом установлены значимые диагностические признаки (параметры СИМ и ПАР).
-
Установлены наиболее существенные различия в размерах квазиатгракторов беременных женщин 2-х возрастных групп без патологии, в то время как у женщин с диагнозом гестоз такие возрастные различия выражены менее значительно.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Размеры объемов квазиатгракторов ВСОЖ в различные периоды месячного овуляционного цикла представляют степень организации КРС, что наиболее разбалансированы в 1-м периоде и далее в 3-м периоде по убыванию, а во втором периоде объем квазиаттрактора наименьший.
-
Анализ объёмов квазиаттракторов vX при гестозах показал информативную значимость этого показателя при беременности, как маркера степени напряжения КРС, а именно наименьший vX имеется в группе беременных с гестозами.
-
Анализ параметров ВСОЖ методом системного анализа показал наибольшую информационную значимость величин СИМ и ПАР, что позволяет их выделять как параметры порядка.
-
Имеются различия в параметрах квазиаттракторов между группой беременных в интервале 19-25 лет и 29-35, в частности, женщин с диагнозом гестоз различаются по этим 2-м группам менее существенно, чем беременные без диагноза гестоз (старшая возрастная группа без гестоза имеет параметры квазиатграктора в два с лишним раза меньше, чем младшая).То есть гестозы частично нивелируют показатели, тогда как беременные этих 2-х возрастных групп без гестоза различаются существенно.
Внедрение результатов исследования. Разработанные программы и методы идентификации параметров квазиаттракторов ВСОЖ внедрены в институт физиологии им. И.П. Павлова РАН (г. Санкт-Петербург), в НИИ Биофизики и медицинской кибернетики СурГУ и НИИ Новых медицинских технологий (г. Тула), а также в учебные курсы клинической кибернетики медицинского института при СурГУ.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: Международной конференции International Congress "Neuroscience for medicine and Psychology" (Судак, 2006); Международном междисциплинарном симпозиуме «От экспериментальной биологии к превентивной и интегративной медицине» (Судак, 2007), на теоретических семинарах НИИ Новых медицинских технологий (г. Тула) на семинарах ГУЗ «Гериатрический научно-практический центр» Самарской области.
Декларация личного участия автора заключается в получении первичных материалов при обследовании женщин в условиях клиники с определенными видами гинекологических заболеваний, а также анализе полученных результатов. С непосредственным участием автора исследованы закономерности изменения параметров реальных квазиатгракторов состояния ВСОЖ под действием внешних факторов и внутренних перестроек в условиях нормы и при патологии.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 1 монография, 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для соискания ученой степени кандидата медицинских наук и 8 статей в различных научных журналах и материалах конференций.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа содержит 128 страниц машинописного текста. Она исполнена в классическом стиле и состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, четырех глав, содержащих результаты собственных наблюдений, заключения,
выводов, списка литературы. Работа содержит 12 рисунков и 18 таблиц. Список используемой литературы включает в себя 147 источников, в том числе 39 на .иностранном языке.
В первом кластере исследований использовались материалы обследования 24 женщин (работники консультативно-диагностической поликлиники МУЗ «СОКБ») в возрасте 35-48 лет, проживающие на севере более 15 лет. Наблюдения проводились в течение месячного цикла овуляции (средняя длительность составила 28 дней) в 3 этапа:
I этап — с 1 по 12 день месячного цикла овуляции;
II этап - с 13-15 день месячного цикла овуляции;
Ш этап - с 16 по 28 день месячного цикла овуляции.
Были выделены такие векторы состояния организма женщин (ВСОЖ) как:
- (XI) SIM - показатели вклада симпатического компонента вегетативной
нервной системы в регуляторные процессы организма;
(Х2) PAR - показатели вклада парасимпатического компонента вегетативной нервной системы в регуляторные процессы организма;
(ХЗ) ИНБ - индекс напряжения Баевского, отражающий степень напряжения регуляторных систем организма, преобладания центральных механизмов над автономными;
(Х4) ЧСС - частота сердечных сокращений, характеризующая усредненный уровень функционирования сердца;
(Х5) Sp02 - уровень оксигемоглобина в крови испытуемых (в %);
(Х6) VLF - спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне сверхнизких частот (мс2);
(Х7) LF - спектральная'мощность колебаний ритма сердца в диапазоне низких частот (мс2);
(Х8) HF - спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне высоких частот (мс2);
- (Х9) Total - общая спектральная мощность колебаний ритма сердца (мс2).
Отдельная группа исследований была связана со сравнением параметров
аттракторов беременных женщин с диагнозом гестоз и без диагноза гестоз, а также небеременных. Был обследован 81 человек: из них 31 женщина с диагнозом гестоз, 20 беременных без диагноза гестоз и 30 небеременных пациенток. Исследования проходили в сентябре-ноябре 2008 г. в городской поликлинике № 3 г. Сургут. Диагноз гестоз был выставлен на основании клинических и лабораторно-инструментальных данных в соответствии с МКБ-10. Статистическая обработка данных проводилась с помощью программы Matrix с критерием Стьюдента.
Третий кластер исследований проводился в Сургутской окружной клинической больнице в акушерском отделении патологии беременных. Был обследованы и изучены всего 60 беременных женщин по показателям вегетативной нервной системы и КРС. Обследуемых женщин разделили на две
группы по 30 человек: первая группа (А) - беременные женщины с диагнозом гестоз; вторая группа (Б) - беременные здоровые женщины. Эти 2 группы в свою очередь разделили по возрасту на 4 подгруппы: 1-я подгруппа -беременные женщины с диагнозом гестоз от 19 до 25 лет; 2-я группа -беременные женщины с диагнозом гестоз от 26 до 35 лет; 3-я группа -беременные здоровые женщины от 19 до 25 лет; 4-я группа - беременные здоровые женщины от 26 до 35 лет. Показатели ФСО снимались приблизительно в одинаковых условиях - в тихий час. Исследования заканчивались построением графиков и расчетом показателей с занесением в специальный файл ЭВМ, эти файлы накапливались и обрабатывались по группам с учетом статистических параметров.
Показатели функциональных систем организма женщин снимали с помощью специализированного программного вычислительного комплекса на базе ЭВМ пульсоксиметра «Элокс-01», разработанного и изготовленного ЗАО ИМЦ «Новые Приборы», г. Самара. В устройстве применялся датчик пальцевого типа (в виде прищепки), с помощью которого происходила регистрации пульсовой волны с одного из пальцев кисти. Технически он выполнен с применением оптических излучателей и фотоприемника двух типов: в ближнем инфракрасном и красном спектре диапазона световой волны, которые дают возможность вычислять значение степени насыщения гемоглобина кислородом, в %. Прибор снабжен программным продуктом «ELOGRAPH», который в автоматическом режиме позволяет отображать изменение ряда показателей в режиме реального времени с одновременным построением гистограммы распределения длительности кардиоинтервалов (КИ). Нами выполнена некоторая модификация программы в отношении усреднения показателей симпатической и парасимпатической вегетативной нервной системы.
Все показатели (Х1-Х9) оценивались в режиме непрерывного мониторирования (длительность съема информации - около пяти минут и регламентировались наличием 300 ударов сердца для каждого испытуемого). Все эти методики комплексные и определялись с помощью ЭВМ по специальной модифицированной программе (до доверительного интервала). Выбор данного метода был связан с тем, что ритм сердечных сокращений является наиболее доступным для регистрации физиологическим параметром, отражающим процессы вегетативной регуляции в сердечно-сосудистой системе и организме в целом. Динамические характеристики ритма сердца позволяют оценить выраженность сдвигов симпатической и парасимпатической активности ВНС при изменении состояния пациента.
Кроме того, при анализе адаптационного синдрома, изменение активности ВНС, определяемое по отношению к тоническому уровню, может быть соотнесено с мерой адаптационных реакций организма, что дает возможность контроля выраженности стресса на всех его стадиях. Поскольку ритм сердца находится под контролем звеньев всех уровней управления функциями организма, и в конечном итоге фазатона мозга человека, то его анализ дает достоверную оценку адаптации системы кровообращения, ВНС и организма в
целом к действию стрессорных факторов (беременности, гестозы и экофакторы Югры).
Отметим, что основным критерием в вариационной пульсометрии является показатель колебаний длительности межпульсовых интервалов по отношению к среднему уровню. В покое, когда превалирует тонус парасимпатического отдела ВНС, эти колебания в норме носят относительно быстрый характер и значительная вариабельность сердечного ритма обусловлена, большей частью, вагусными влияниями. При активации симпатического отдела ВНС, происходящей во время стресса или физического труда, колебания длительностей межпульсовых интервалов происходят медленнее, а вариабельность сердечного ритма падает.
Полученные эмпирические данные параметров квазиаттракторов поведения векторов состояний организма человека (ВСОЧ) обрабатывали с помощью запатентованной программы "Identity". Исследование поведения аттракторов в т-мерном фазовом пространстве позволяет анализировать поведение квазиаттракторов в выбранных фазовых плоскостях. В графическом режиме на экране показывается положение точек состояния исследуемой системы, границы пространства состояний систем. Таким образом, были построены фазовые траектории во всех фазовых плоскостях. В режиме суперпозиции (наложения траекторий и границ) разных фазовых плоскостей, возможно и визуальное исследование динамики процесса, а также количественное исследование корреляции его параметров.
Программа позволяет представить и рассчитать в фазовом пространстве с выбранными фазовыми координатами параметры квазиаттрактора состояния ФСО женщин (объем V m-мерного параллелепипеда, внутри которого находится искомый квазиаттрактор и коэффициент асимметрии гХ). Исходные параметры (координаты в т-мерном пространстве) вводились вручную. Производились расчеты координат граней, их длины и объема т-мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиаттрактор, хаотического и статистического центров, а также показатель асимметрии стохастического и хаотического центров. Кроме того, можно проследить изменение фазовых характеристик во времени и скорость изменения состояний системы.
Алгоритм такой процедуры основывается на следующих шагах:
1. В программу расчета на ЭВМ поочередно вводили исходные компоненты
ВСОЖ в виде матриц А„ ФСО по каждому из к кластеров, т.е. получили
матрицу состояний для всехр кластеров вот— мерном фазовом пространстве,
причем і- бегущий индекс компонента вектора х (/=i m), а у- номер
биообъекта (пациента) 0 = 1 л), бегущий индекс кластера к определял число
массивов данных (* = 1 р).
2. Производился поочередный расчет координат граней параллелепипеда
объемом Vg, внутри которого находился квазиаттрактор движения ВС для
всех/-х женщин 0 = 1 и) из к-го кластера (* = i р); их длинны (Interval)
Д'=*,(1ШИ) -*/
xi(min),x.(max)-координаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней
границей фазовой области внутри которой движется ВСОЖ по координате X;;
вектора объемов (General Value) v = (Va,vv..vр)т, ограничивающих
веер квазиаттракторов, а также показатели асимметрии (Asymmetry)
стохастического х,с = (хси,хсп...хсы)...х рс =(xcpVxcp2...xcpm), и хаотических центров
квазиаттракторов для каждого j-ro пациенток
xi' ~<-хї\-х\г~хїт}~-Хр *lxpl.xpl~xpm )"
ЗдесьхсРт Е '/'" - формула для идентификации стохастического центра
квазиаттрактора, который находится путем вычисления среднего арифметического одноименных координат точек, представляющих проекции конца вектора состояния КРС и ВНС на каждую из координатных осей.
-
Вводился параметр R, показывающий степень изменения объема квазиаттракторов для к -го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. В исходном приближении вычисляем
-
После исключения поочередно каждой из координат вектора X, вычислялись вторые приближения параметров д_ = (yf _ v^iv}- Таким образом, получали R = (R,,...,Rm)T, т.е. вектор значений, по которым можно определить уменьшилась или увеличилась относительная величина квазиаттракторов V при изменении размерности фазового пространства. При уменьшении относительных размеров V, анализировались параметры системы и на основе их неизменности или малой изменчивости делалось заключение о существенной (если параметры существенно меняются) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого Xj компонента ВС для всего вектора X = (х„х2 ,...,*„ )Т.
