Введение к работе
Актуальность темы. Проблема сахарного диабета, несмотря на значительные успехи в области диабетологии, достигнутые за последние 20 лет, сохраняет свою актуальность практически во всех странах мира. На Всемирном конгрессе по сахарному диабету в Кейптауне спрогнозирован рост числа больных сахарным диабетом к 2025 году до 380 млн. больных, что составит 7% населения мира. Причем сахарный диабет 2 типа, по прогнозам ученых, составит 92-97%. Ежегодно диабет становится причиной смерти примерно 3,8 млн. человек, и большинство из них умирает от его осложнений. У 75% больных сахарным диабетом 2-го типа (СД 2-го типа) причиной высокой летальности являются метаболические нарушения, которые обусловлены феноменами глюко-и липотоксичности и потенцирующие развитие сердечно-сосудистых заболеваний, включая ишемическую болезнь сердца, инсульт, атеросклероз периферических артерий, артериальную гипертонию. Актуальность изучения каскада метаболических нарушений при сахарном диабете с использованием методов системного анализа и синтеза, базирующихся на теории хаоса и синергетике обусловлена тем, что сам по себе СД 2-го типа является одним из значимых факторов риска атеросклероза и, соответственно, определят высокую частоту сердечно-сосудистых осложнений, а изменения углеводно-липидного обмена (УЛО) часто сочетаются с другими факторами риска (артериальная гипертензия) усиливая их действие.
Системный анализ и синтез, включающий триединство стохастического, детерминстского и хаотического подходов, базирующихся на компартментно-кластерной теории биологических систем, позволяет идентифицировать вектор направления развития метаболических нарушений при сахарном диабете. Последний определяется параметрами порядка - наиболее существенными идентификационными параметрами среди множества диагностических признаков. При этом важно учитывать количественную меру приближенности исследуемой системы к хаосу (В.М. Еськов, 2007, А.А.Хадарцев, 2007), поскольку формирование многоуровневого и многокомпонентного каскада метаболических нарушений, присущего сахарному диабету, сопряжено со взаимодействием множества переменных кластеров, объединяющихся на основе функционального взаимодействия в систему патогенеза хронических сосудистых осложнений (И.Ю. Добрынина, 2007).
Системный анализ и синтез кластеров при метаболических нарушениях в патогенезе хронических осложнений СД 2-го типа позволяет в рамках компартментно-кластерного подхода произвести анализ поведения вектора состояний организма человека (ВСОЧ) при СД 2-го типа. Определение расстояния между центрами аттракторов ВСОЧ при СД 2-го типа с различными клиническим вариантами течения позволит охарактеризовать динамику поведения аттракторов состояний биологических динамических систем (БДС), в аспекте как интранозологической идентификации тяжести заболевания, так и в сравнении с условно здоровыми лицами, а также прогнозировать поведения ВСОЧ в условиях нормы, псевдонормы или различной градации патологии.
Несмотря на исключительную важность данной проблемы, изучение динамики поведения аттракторов вектора состояний больных СД 2-го типа с различными клиническими вариантами течения на основе анализа расстояния между центрами аттракторов при различной градации метаболических нарушений с использованием современных методов системного анализа и синтеза и нейросетевых технологий является чрезвычайно актуальным.
Цель исследования - выявить информационную значимость диагностических критериев степени тяжести СД 2-го типа, полученных при сравнительном анализе динамики параметров аттракторов вектора состояний больных СД 2-го типа с различными клиническими вариантами течения (компенсации, субкомпенсации и декомпенсации углеводного обмена) на основе новых методов обработки информации - идентификации расстояний между центрами аттракторов сравниваемых нозологических классов.
В соответствии с целью определены следующие задачи исследования:
1. Выполнить кластерный расчет параметров аттракторов вектора состояний
больных СД 2-го типа с различными клиническими вариантами течения.
Идентифицировать различия клинических вариантов течения СД 2-го типа на основе анализа параметров аттракторов ВСОЧ при СД 2-го типа в зависимости от степени компенсации углеводного обмена для 3-х кластеров признаков (гестоз, УЛО, иммуностатус.-иммунограмма).
Произвести сравнительный анализ идентификационных критериев клинических вариантов течения СД 2-го типа, полученных с использованием традиционных (стохастического и детерминистского) и новых (основанных на теории хаоса и синергетики) методов обработки информации.
Научная новизна работы. 1.Впервые разработаны и апробированы алгоритмы идентификации параметров центров аттракторов движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний при СД-2 типа с различными клиническими вариантами течения с использованием компартментно-кластерного подхода в описании биологических динамических систем (компартментно-кластерная теория биосистем - ККТБ) для 3-х кластеров признаков.
2.На основе результатов идентификации параметров центров аттракторов движения вектора состояния организма человека впервые изучено расстояние между центрами аттракторов в фазовом пространстве состояний при СД-2 типа в зависимости от градации нарушения углеводного обмена. 3.Впервые произведен сравнительный анализ диагностической значимости параметров порядка, используемых при идентификации клинических вариантов течения СД 2-го типа, полученных с использованием 3-х подходов (стохастического, детерминистского и хаотического).
Научно-практическое значение. 1. Разработанный алгоритм анализа расстояния между центрами аттракторов вектора состояний организма в фазовом пространстве состояний, с использованием методов системного анализа и синтеза в рамках компартментно-кластерной теории биосистем, теории хаоса и синергетики, предоставляет возможность принципиально новой трактовки теоретического описания
динамики патологического процесса при СД-2 типа с различными клиническими вариантами течения.
Количественная интерпретация многоступенчатых структурно-функциональных изменений, основанная на анализе расстояния между центрами аттракторов вектора состояний организма в фазовом пространстве состояний, позволяет определить интегративный коэффициент критической апроксимации значений саногенных и/или патогенных процессов которые соответствуют точкам катастроф или внезапно приводят биологическую систему в хаотическое состояние.
Расстояние между центрами аттракторов вектора состояний при кластерной идентификации различий градаций метаболических нарушений при СД 2-го типа в фазовом пространстве является количественной динамической характеристикой траектории вектора состояния х - (со всеми его компонентами как функции времени /, т.е. xt = x(t)) и отражает меру хаоса (за счет усиления асинергизма) в виде ухудшения метаболического контроля в динамике заболевания по 3-м кластерам признаков.
Использование новых методов обработки информации при идентификации параметров порядка (диагностических признаков, обладающих абсолютной и /или существенной значимостью) с использованием комплексной триады обработки информации (стохастического, детерминистского и хаотического системного подхода) повышает достоверность полученных данных с определением количественной характеристики их значимости.
Внедрение результатов исследования. Разработанные программы и методы идентификации параметров центров аттракторов и коэффициента асинергизма внедрены в НИИ физиологии им. И.П. Павлова РАН (г. Санкт - Петербург), НИИ Теоретической и экпериментальной биофизики РАН (г. Пущино), ГУП НИИ Новых медицинских технологий (г. Тула), ГОУ ВПО "Сургутский государственный университет Ханты - Мансийского автономного округа-Югры", Учреждении ХМАО-Югры "Сургутская окружная клиническая больница", а также в ряде лечебных учреждений ХМАО - Югры.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены за период с 2006 по 2008 г.г. Материалы диссертации обсуждались на кафедральных и факультетских семинарах, а также в рамках тематики лаборатории метаболических нарушений НИИ биофизики и медицинской кибернетики Сургутского государственного университета. Результаты исследования докладывались на Всероссийской научно-практической -конференции «Современные аспекты клинической физиологии в медицине» (г. Самара 2008 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них: 4 статьи в рекомендованных ВАК журналах и Імонография (соавтор 1 главы), и 4 статьи в других журналах и научных сборниках. Перечень основных публикаций приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 121странице машинописного текста и состоит из 1-й главы «Патогенез метаболических нарушений при хронических осложнениях СД-2 типа как кластера
