Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Адаптационные возможности организма человека в условиях проживания на Севере 11
1.1. Влияние климатогеографических условий северных территорий на организм человека 11
1.2. Особенности механизмов адаптации организма человека к природно-климатическим условиям северных территорий 25
1.3. Особенности организма женщин, проживающих в условиях севера Тюменской области 41
Глава 2. Объект и методы исследования 50
2.1. Метод регистрации параметров кардио-респираторной функциональной системы организма человека 54
2.2. Метод идентификации параметров аттракторов поведения вектора состояния организма женщин в m-мерном фазовом пространстве состояний 67
2.3. Метод математической статистики 77
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 78
3.1. Системный анализ параметров кардио-респираторной системы беременных женщин с диагнозом гестоз и без диагноза гестоз 78
3.2. Идентификация наиболее значимых динамических признаков (параметров порядка) кардио-респираторной системы беременных женщин 88
3.3. Динамика параметров кардио-респираторной системы женщин в разные периоды овариально-менструального цикла 96
3.4. Особенности регуляции организма женщин с бесплодием при гирудотерапии 101
Заключение 109
Выводы 110
Литература 113
Приложение 128
- Особенности механизмов адаптации организма человека к природно-климатическим условиям северных территорий
- Метод регистрации параметров кардио-респираторной функциональной системы организма человека
- Системный анализ параметров кардио-респираторной системы беременных женщин с диагнозом гестоз и без диагноза гестоз
- Особенности регуляции организма женщин с бесплодием при гирудотерапии
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 квазиаттракторов поведения ВСОЖ для трех периодов месячного цикла.
2. Провести сравнение параметров квазиаттракторов функциональных систем организма беременных женщин с гестозом и без гестоза.
3. 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 квазиаттракторов 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:
-
Размеры объемов квазиаттракторов 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 квазиаттрактора 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 квазиаттракторов 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;
III этап – с 16 по 28 день месячного цикла овуляции.
Были выделены такие векторы состояния организма женщин (ВСОЖ) как:
- (Х1) 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;
- (Х3) 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) SpO2 – 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 (X1-X9) 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 m-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 rX). Исходные параметры (координаты в m-мерном пространстве) вводились вручную. Производились расчеты координат граней, их длины и объема m-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:
-
В программу расчета на ЭВМ поочередно вводили исходные компоненты ВСОЖ в виде матриц ФСО по каждому из k кластеров, т.е. получили матрицу состояний для всех кластеров в – мерном фазовом пространстве, причем - бегущий индекс компонента вектора (), a - номер биообъекта (пациента) (), бегущий индекс кластера k определял число массивов данных ().
-
Производился поочередный расчет координат граней параллелепипеда объемом VG, внутри которого находился квазиаттрактор движения ВС для всех-х женщин () из -го кластера (); их длинны (Interval) , и объема k-го параллелепипеда , где координаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней границей фазовой области внутри которой движется ВСОЖ по координате xi; вектора объемов (General Value) , ограничивающих всеквазиаттракторов, а также показатели асимметрии (Asymmetry) стохастического , и хаотических центров квазиаттракторов для каждого j-го пациенток .
Здесь - 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.
3. Вводился параметр R, показывающий степень изменения объема квазиаттракторов для -го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. В исходном приближении вычисляем .
4. После исключения поочередно каждой из координат вектора , вычислялись вторые приближения параметров. Таким образом, получали , 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 xi компонента ВС для всего вектора.
Особенности механизмов адаптации организма человека к природно-климатическим условиям северных территорий
Исследование влияния факторов окружающей среды на организм человека насчитывает не один десяток лет. Очень важные труды, которые несомненно можно отнести к работам по данной тематике, начали появляться в XIX веке - это работы Т.Г. Гексли «Место человека в природе», Д.П. Марша «Человек и природа», К. Бернара и так далее. В начале XX века такими русскими исследователями, как И.М. Сеченов, К.Ф. Рулье, Н.А Северцов взаимодействие между организмом и окружающей средой рассматривалось с точки зрения сформулированного ими закона "общения, или двойственных начал". Всплеск популярности вокруг этого научного направления начался в шестидесятые и семидесятые года XX века и продолжается по настоящее время. Это обусловлено взаимоотношениями человека с природой, в основе которых лежат противоположные процессы. Природная среда (ее компоненты и факторы, а, главное, климат), оказывая влияние на население, формирует в зависимости от специфических свойств занимаемых им территорий различные приспособительные (адаптивные) типы людей; в свою очередь, общество, влияя на природную среду, видоизменяет ее, создавая новые ее свойства. Уже преобразованная природная среда вновь воздействует на человека, приводя к существенным изменениям в его популяциях, выражающихся как в биологических и социальных приспособлениях, так и в различных формах патологий.
Выдающиеся отечественные ученые Г.М. Данишевский, А.Н. Агаджанян, В.Н., Матюхин, А.Н. Разумов, Н.А. В. П. Казначеев и другие исследовали влияние экологических факторов на человека в четырех климатических территориях: территории с холодным климатом, с жарким и морским, а также высокогорным [4, 26, 59, 72]. На сегодняшний день появилось достаточно много работ по изучению здоровья населения урбанизированных территорий. В целом ряде этих работ и, в частности, в трудах В. А. Матюхина, А.П. Авцына, Н.А. Агаджаняна Т.Н. Алексеевой доказано, что специфика конкретных климатических и экологических условий отражается на физиологическом статусе организма и имеет свои региональные (географические) особенности [3, 4, 8, 72].
Такая динамическая биологическая система (БДС) как организм человека, являясь открытой системой, непрерывно обменивается с окружающей средой веществами и энергией. В этом обмене, необходимом также и для поддержании постоянства внутренней среды организма, принимают участие многочисленные органы и функциональные системы. Саморегуляция физиологических функций поддерживает жизнедеятельность организма на относительно оптимальном и относительно постоянном уровне. Многими исследователями установлено, что для коррекции деятельности организма в соответствие с требованиями внутренней среды и внешними условиями, используются две системы — вегетативная (автономная) нервная система (ВНС) и эндокринная система [9, 10, 20, 23, 26, 36, 39, 42, 57, 90, 98]. Первая осуществляет общее регулирование путем сдвигов активности своих отделов (симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы). Перечисленные отделы вегетативной нервной системы имеют свои сенсорные компоненты, которые воспринимают различные физические и химические показатели внутренней среды, свои эффекторные органы, предназначенные для коррекции деятельности органов и систем, и в целом поддерживающих гомеостаз.
Эндокринная система осуществляет регуляцию деятельности тканей и внутренних органов гуморально, т.е. с помощью биологически активных веществ (гормонов), растворенных в жидких средах организма. Эта регуляция осуществляется при тесном взаимодействии с нервной системой. Эти две системы, работая совместно, возбуждают или затормаживают различные физиологические функции, что сводит к минимуму отклонения отдельных параметров внутренней среды, несмотря на существенные колебания условий внешней среды.
Конкретным аппаратом саморегуляции физиологических функций организма человека является функциональная система [9, 10]. Функциональные системы по П.К. Анохину - это единицы интеграции целостного организма, все составные части которых, формируются динамически в зависимости от данной ситуации и способствуют достижению системой полезных для организма приспособительных результатов. Все функциональные системы работают по принципу обратных связей (афферентный синтез) и представляют собой функционирующий комплекс центральных и периферических образований. Все функциональные системы организма (ФСО) образуют единое целое [9]. Функциональные системы организма человека имеют одну и ту же принципиальную физиологическую архитектуру, а их различие состоит в технике определения. Функциональная система со стабильным жизненно важным конечным эффектом в качестве аппарата сличения использует наследственно заданные свойства соответствующих клеток, что и определяет характер подбора промежуточных действий. Рецептором конечного эффекта регулирования постоянства функциональной системы, например, осмотического давления клетки, являются клетки гипоталамуса. Они служат аппаратом "сопоставления получившегося с заданным", который определяет собой успех подбора необходимых приспособительных действий. В эпизодически складывающихся функциональных системах поведенческого типа, аппарат сопоставления (акцептор действия) складывается экстренно и каждый раз заново на основе афферентного синтеза всех имеющихся в данный момент внутренних и внешних воздействий на организм [9].
Афферентный синтез является наиболее обширным и сложным механизмом функциональной системы. По мнению П. К. Анохина, А. Шумилина и К. В. Судакова афферентный синтез осуществляется на основе четырех важнейших компонентов, имеющих весьма разнородные возбуждения. Взаимодействие этих возбуждений и последующего принятия "решения" осуществляется тремя нейродинамическими факторами: ориентировочно-исследовательская реакция, конвергенция возбуждений на нейроне и корково-подкорковая реверберация возбуждений. Данные механизмы способствуют объединению всех разнородных возбуждений, сопоставлению и вынесению "решения" об осуществлении определенного поведенческого акта, наиболее подходящего в данной ситуации. К.В. Судаковым были предложены принципы организации функциональных систем разных уровней организации [1о2]. В более широком смысле К.В. Судаков предложил глобальную иерархическую систему организации функциональных систем (см. рис. 1), в которой примитивные и простейшие живые существа голографически (по принципам суперпозиции) участвуют в построении более высоких эволюционных уровней с верхним иерархом - человеком (возможно этот уровень и не последний). В этих схемах чрезвычайно важно подчеркнуть принципы иерархичности и голографии, по которым происходит организация всех таких функциональных систем.
В последние годы много внимания уделяется формированию саморегулирующихся приспособительных функций организма и работе функциональных систем человека под углом зрения кибернетических представлений [9, 10, 22, 32, 33, 36 - 38, 95 - 97]. В трудах В.М. Еськова и его научной школы, например, рассматриваются математические модели биологических динамических систем (БДС), которые позволяют моделировать динамику природных биологических процессов на любом уровне их организации (молекулярном, клеточном, тканевом, органном, организменном, популяционном, биосферном), и позволяют прогнозировать динамику БДС в случае внешних воздействий или в случае нестандартного развития процессов (при патогенезе).
Экстремальные экологические факторы Крайнего Севера как раз и являются теми внешними воздействиями неспецифических механизмов на функциональные системы организма человека. Особенно остро эти вопросы были обозначены более 50 лет назад в связи с геологоразведкой нефтеных и газовых месторождений и формированием нефтегазового энергетического комплекса территорий севера России и территорий, приравненных по жесткости природно-климатических условий к условиям Крайнего Севера, что привело к массовой миграции большого количества людей для работы на Севере из умеренных и южных широт европейской части нашей страны.
Попадая в суровые климатические условия, люди сталкиваются с рядом непривычных климатогеографических факторов. Напряжение адаптационных реакций организма приводит к неэкономному расходованию функциональных резервов, быстрому их истощению. Действие экстремальных факторов проявляется для них в значительной нагрузке на жизнеобеспечивающие процессы и психическую сферу. Временная динамика этих изменений достаточно полно прослежена в современной литературе [3, 4,51,90, 106].
Проблема адаптации к экстремальным природным факторам имеет не только биологическую, но и социальную значимость по причине тесной зависимости адаптационных механизмов и показателей здоровья человека. Основные физиологические механизмы приспособления организма при длительном действии экстремальных природных факторов достаточно хорошо изучены [59, 90, 106].
Метод регистрации параметров кардио-респираторной функциональной системы организма человека
Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма в исследованиях кардио-респираторной функциональной системы человека в настоящее время активно используется в исследованиях в области физиологии, возрастной физиологии, экологии человека, патофизиологии. Этот метод имеет такие преимущества как неинвазивность, оперативность, доступность, мобильность. Кроме того, данный метод позволяет определить степень активности вегетативной нервной системы, т.к. наиболее доступным для регистрации параметров, отражающих процессы регуляции является ритм сердечных сокращений, динамические характеристики которого позволяют оценить выраженность симпатических (СИМ) и парасимпатических (ПАР) сдвигов у испытуемых в изменяющихся условиях внутренней и внешней среды [16, 60].
Также следует отметить, что изменения показателей ритма сердца при стрессе наступает раньше, чем появляются выраженные гормональные и биохимические сдвиги, т.к. реакции нервной системы опережает действие гуморальных факторов. Все вышесказанное дает основание для использования таких показателей для идентификации донозологических форм.
За последние годы следует отметить появление все большего числа работ, которые все настойчивей используют методы исследования основных показателей кардио-респираторной ФСО, с использованием спектрального анализа вариабельности сердечного ритма. Безусловно, данная проблема привлекает многих физиологов, биологов и научных работников, занимающихся донозологическими исследованиями оценки функционального состояния организма человека [36, 40, 42, 45, 96, 135], так как эти методы являются неинвационными. Важную роль в приспособлении организма к изменяющимся условиям среды играют показатели степени активности регуляции в вегетативной нервной системе. Степень активности ВНС может быть определена по результатам контроля вегетативной регуляции важнейших ФСО организма и, в частности, по реакции сердечно-сосудистой системы. Наиболее доступным для регистрации параметром, отражающим процессы регуляции, является именно ритм сердечных сокращений, динамические характеристики которого позволяют оценить выраженность симпатических и парасимпатических сдвигов при изменении состояния исследуемого.
Анализ активности вегетативной регуляции важнейших регуляторных систем организма позволяет выявить сдвиги, характерные для диагностики целого ряда заболеваний, а также проследить за динамикой реакции ВНС в ответ на действие неблагоприятных факторов. Активность ВНС, определяемая по отношению к своему тоническому уровню, может быть соотнесена с мерой адаптационных реакций организма. Это дает возможность контроля выраженности, например, стресса, которыми в нашем случае при проживании в Ханты-Мансийском автономном округе являются климатические факторы на всех его стадиях.
Известно, что изменения показателей ритма сердца при стрессе наступает раньше, чем появляются выраженные гормональные и биохимические сдвиги, т.к. реакция нервной системы обычно опережает действие гуморальных факторов [139, 140]. Это дает основание предполагать использование таких показателей для идентификации донозологических норм.
Ведущим критерием в вариационной пульсометрии является показатель колебаний длительности межимпульсовых интервалов по отношению к среднему уровню [60, 147]. В норме колебания носят относительно быстрый характер и значительная вариабельность сердечного ритма может быть, обусловлена вагусными влияниями. В этом случае превалирует тонус парасимпатического отдела ВНС (ПАР). При активации симпатического отдела ВНС, происходящей во время стресса, колебания длительностей межпульсовых интервалов происходят медленнее, и вариабельность сердечного ритма падает, что говорит о повышенном тонусе симпатического отдела ВНС (СИМ).
В наших исследованиях применялся пульсоксиметр «ЭЛОКС-01СЗ», разработанный и изготовленный ЗАО ИМЦ Новые Приборы, г. Самара. В устройстве применялся оптический датчик, который одевается на любой палец кисти руки и имеет вид прищепки. С помощью такого датчика происходила регистрации пульсовой волны. Технически он выполнен на основе оптических излучателей и фотоприемника двух типов: в ближнем инфракрасном и красном спектре диапазона световой волны, которые дают возможность непрерывно определять индикацию значения степени насыщения гемоглобина крови кислородом (SP02, в %), а также значения частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин) [60].
«ЭЛОКС-01СЗ» набжен программным продуктом «ELOGRAPH» (Л.И. Калакутский, В.М. Еськов), который в автоматическом режиме позволяет отображать изменение ряда показателей в режиме реального времени с одновременным построением гистограммы распределения длительности кардиоинтервалов (КИ). Кроме того, программа позволяет усреднять показатели симпатической и парасимпатической активности вегетативной нервной системы, что обеспечивает, представление процессов на фазовой плоскости в виде динамики хаотичных процессов.
Для построения гистограммы выбиралось 500 значений длительностей КИ, следующих друг за другом, образующих выборку в КИ. Объемы выборки в общем случае при исследованиях брались до 600 - 650 КИ. Выполненные исследования показывают, что, при выборке Nb 100 падает статистическая достоверность результатов оценки. При построении гистограммы весь диапазон длительностей КИ разбивается на поддиапазоны равной ширины, например, при ширине поддиапазона равной 0,01 с: 0,951-0,960; 0,961-0,970; 0,971-0,980; 0,981-0,990; 0,991-1,000. На основе подсчет числа КИ, попадающих в поддиапазоны, на которые разбивается диапазон длительностей КИ были построены гистограммы. По мере регистрации, КИ автоматически группируются по соответствующим поддиапазонам, с подсчетом количества КИ в каждом поддиапазоне. При отображении гистограммы на дисплее монитора ЭВМ по горизонтальной оси откладывается длительность КИ (с), по вертикальной - количество КИ в соответствующем поддиапазоне длительностей.
Форма гистограммы отражает закон распределения длительностей зарегистрированных кардиоинтервалов - КИ, который можно охарактеризовать следующим набором параметров — статистических оценок:
М0 - мода распределения - значение длительности КИ наиболее часто встречающееся в выборке КИ, в качестве М0 принимается начальное значение поддиапазона длительности, в котором отмечено наибольшее число КИ, выражается в секундах;
Ам0 - амплитуда моды распределения - число КИ, соответствующих по длительности поддиапазону моды, выражается в % к объему выборки;
АХ - вариационный размах - разность между максимальным и минимальным значением длительности КИ в выборке, выражается в секундах.
Для количественной оценки гистограмм распределения КИ производится расчет статистических параметров М0 , Ам0 , АХ и следующих показателей:
- индекса напряжения (по Р.М.Баевскому) (ИБ), характеризующего состояние адаптационных реакций организма в целом;
- индексов активности симпатического (СИМ) и парасимпатического (ПАР) отделов ВНС, характеризующих баланс регуляции.
ИБ вычисляется по формуле:
ИБ = Амо / 2-М0 АХ. (1)
ИБ учитывает отношение между основными показателями ритма сердца и отражает степень централизации процессов регуляции. У хорошо физически тренированных лиц ИБ = 80... 140 (среднесуточные колебания от 68 до 150) при среднесуточном значении 120. В норме имеет место координированное изменение показателей ритма сердца. Так для симпатикотонии характерно уменьшение значения моды (увеличение ЧСС), сопровождающееся увеличением Ам0 и уменьшением АХ, что приводит к увеличению ИБ. Усиление парасимпатического тонуса, наоборот, ведет к уменьшению Ам0 и увеличению М0 и АХ, а ИБ уменьшается.
Недостатком ИБ является нелинейность: интервал измерения при парасимпатической активности колеблется от 0 до 1000, а при симпатической от 200 до 1000 и более, т.е. количественная оценка изменений активности в разных диапазонах оказывается трудно сопоставимой.
Системный анализ параметров кардио-респираторной системы беременных женщин с диагнозом гестоз и без диагноза гестоз
Сводные результаты статистической обработки по измерениям показателей ФСО беременных здоровых женщин и беременных женщин с диагнозом гестоз представлены в таблицах 4 и 5
Из полученных результатов обследования женщин 2-х групп видно (рис. 6), что в группе беременных с диагнозом гестоз преобладает симпатотония (9,18±2,48 и 8,72±2,26 у.е.), а в группе беременных без диагноза гестоз (рис. 7) - парасимпатотония (7,23±1,94 и 10,2±2,15 у.е.). Разница между показателями СИМ и ПАР больше в группе здоровых женщин (2,9 у.е.), чем больных (0,46 у.е.). Индекс Баевского выше в группе, женщин с гестозом (142,54±46,96), чем здоровых (103,86±33,62). Пульс в обеих группахприблизительно одинаковый (84,81±6,83 и 83,36±5,24 уд/мин). Показатель SP02 находится на одном уровне (97,95±0,37 и 97,9±0,31 %).
Результаты исследований беременных, проживающих на севере более 15 лет, с учетом репродуктивного возраста позволили установить более дифференцированно особенности поведения параметров КРС и ВНС. Данные представлены в таблицах 6-9 по группам А, Б, В и Г. По данным таблици 6, где представлены результаты группы А - беременные с диагнозом гестоз в возрасте 18-25 лет, можно видеть, что кадрио-респираторная система и организм в целом находятся в напряженном состоянии адаптационных процессов (INB=147±63,72). Вместе с тем отмечается большая дисперсия (D) всех показателей, что указывает на крайне нестабильное состояние адаптационных реакций организма беременных на условия внутренней среды организма и условия внешней среды обитания.
Такая картина состояния параметров каррдио-респираторной системы и ВНС характерна и для беременных группы Б. В этой группе испытуемых, в отличие от беременных группы А, баланс регуляторного влияния ВНС сдвигается в преобладание активности симпатического отдела ВНС — симпатотонию.
В группе В - беременные без диагноза гестоз в возрасте 18-25 лет -зарегистрировано преобладание парасимпатического активности ВНС. Величина мат.ожидания значения индекс напряжения по Баевскому находится в пределах норма, хотя дисперсия по-прежнему остается большой (86,8±54,52).
Исследуемые показатели кардио-респираторной системы и ВНС у беременных без диагноза гестоз в возрасте 26-35 лет — группа Г - после статистической обработки говорят о том, что по этим показателям беременные этой группы находятся в более оптимальном режиме функционирования КРС и в целом более адекватно адаптированы к условиям в внутренней и внешней среды организма, чем все остальные группы беременных.
Таким образом, при анализе результатов исследований беременных с диагнозом гестозом и без диагноза гестоз в возрасте от 18 до 25 лет — группы А и В - было установлено, что у здоровых женщин (группа В) активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы преобладает над активностью симпатического отдела (8±3,82 и 10±4,88 у.е.), а у женщин с диагнозом гестоз (группа А) наблюдается баланс симпато-парасимпатического влияния (8,66±3,44 и 8,11±3,27 у.е.) (рис. 7).
Сбалансированность симпато-парасимпатического влияния, наряду со снижением доли этих влияний, вероятно, объясняется угнетением как парасимпатических, так и симпатических реакций в связи с переходом процессов регуляции сердечно-сосудистой системы на другой, более низкий уровень (гуморально-метаболический), с помощью которого происходит взаимосвязь организма матери и плода. У женщин групп в возрасте 26-35 лет (рис. 8) в группе Б (с диагнозом гестоз) преобладает активность симпатического отдела вегетативной нервной системы (9,4±3,85 и 7,4±5,04 у.е.), а в группе Г (без диагоноза гестоз) преобладает активность парасимпатического отдела (7,22±3,76 и 10,66±3,48у.е.).
У беременных женщин группы Б (с диагнозом гестоз), по сравнению с контрольной группой Г, преобладает активность симпатического отдела, так как возникают гемодинамические изменения в результате лечебных воздействий, характеризующие напряжение адаптационных процессов, в основе которых лежат признаки усиления метаболических процессов и смещение вегетативного баланса в сторону симпатотонии.
В группе А (беременные с диагнозом гестоз, возраст 18-25 лет) индекс напряжения по Баевскому, так называемый индекс тревожности, выше, чем у женщин группы Б (с диагнозом гестоз, возраст 26 - 35 лет) и составляет 147,4 и 117,2 соответственно. А в группе здоровых беременных — группе В (18-25 лет) индекс напряжения по Баевскому ниже, чем у беременных группы Г (26 — 35 лет) и составляет 86,8 и 102,4 соответственно. Из полученных данных видно, что женщины до 25 лет и проживающие на севере Тюменской области менее подготовлены к детородным функциям по показателям кардио-респираторной системы и индексу напряжения по " Баевского, который отражает общую, интегративную адаптацию организма к условиям среды, чем женщины после 26 лет.
Показатель SPO? (процент содержания оксигемоглобина в крови) у беременных всех групп находится приблизительно на одном уровне. В обеих возрастных подгруппах беременных с диагнозом гестоз он составил: в группа А - 97,66±0,56% и в группе Б - 97,4±0,99%. У здоровых беременных он составил: в группе В - 98±0,87% и в группе Г - 98,11±0,39%.
Частота сердечных сокращений у беременных в группах А (с диагнозом гестоз, возраст 18 — 25 лет), В (беременные без диагноза в возрасте 18 — 25) и Г (без диагноза гестоз, возраст 26-35 лет) приблизительно одинаковая (82,88±6,89, 82,6±11,28, 84,44±8,89 уд/мин соответственно. А у беременных с диагнозом гестоз в возрасте 26 - 35 лет (группа Б) частота сердечных сокращений равнялась 92,6±21,07 уд./мин, что в среднем на 10 ударов больше, чем у женщин групп А, В, Г. Таким образом, у беременных с диагнозом гестоз и без диагноза гестоз были выявлены особенности показателей кардио-респираторной системы и ВНС: преобладание активности симпатического отдела ВНС (1-я группа: СИМ 9,18±3,85; ПАР 8,72±1,15), которая больше выражена в подгруппе Б (26-35 лет) - СИМ 9,4±3,85, чем в подгруппе А (18-25 лет) - СИМ 8,66±3,44, что свидетельствует о большем напряжении адаптационных реакций у женщин с гестозом после 26 лет. В группе сравнения (2-я группа) баланс ВНС сдвигается в сторону активности парасимпатического отдела (СИМ 7,23±0,99; ПАР 10,2±1,1), причем у женщин подгруппы Г (26-35 лет) индекс активности парасимпатического отдела выше (ПАР 10,66±3,48), чем у женщин подгруппы В (10,00 2,48), т.е. женщины после 26 лет более адаптированы к беременности в условиях северных территорий; наибольшее значение частот сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин) у женщин подгруппы Б (92,6±21,1), в подгруппах А, В, Г она приблизительно одинакова (82-84 уд/мин); для всех полученных результатов характерна большая дисперсия, что свидетельствует о нестабильности (хаотичности) изучаемых параметров организма беременных женщин.
Особенности регуляции организма женщин с бесплодием при гирудотерапии
Гинекологические заболевания занимают особое место в современной медицине, т.к. они влияют на репродуктивные функции женщины. Бесплодие различного генеза требует разработки новых методов диагностики и лечения. Применяемые в настоящее время методы лечения не всегда дают желаемого результата.
Использование медико-кибернетических методов в интегративной медицине позволяет построить лечение по саногенетическому принципу в рамках синергетического подхода и с позиции холизма и синтеза (сведение в единое целое данных), создающие некоторый образ организма женщин в многомерном фазовом пространстве состояний. В лечении бесплодия все чаще используются методы двух диаметрально противоположных направлений медицины — западной и восточной медицины. Полученные результаты терапии при этом не только эффективны, но и безопасны. Используя клинический опыт и научные знания в области медицинской кибернетики, можно воздействовать на естественные механизмы регуляции организма для адекватного приспособления к изменяющимся условиям жизненной среды. При этом можно применять метод гирудотерапии в сочетании с традиционными медикаментозными воздействиями на организм женщин с диагнозом бесплодие [2, 88, 103, 105].
В рамках такого подхода создается восстановительное лечение с возможностью управления функциональными системами организма человека и гомеостазом в целом. Началом такого управляющего воздействия могут быть биологические активные точки на коже. Учитывая, что кожа и нервная система имеют эктодермальное происхождение, то можно предполагать, что механизмы лечебного воздействия запускаются с периферии, с биологически активных точек, а управляющие системы ЦНС, условно называемые нами фазатоном мозга, воздействуют на различные функции внутренних органов. Возможно и обратное действие, когда изменения внешней среды обитания или внутренней среды организма оказывают влияние на функциональное состояние ЦНС через гомеостаз [46, 47, 48, 53].
Исследования параметров ФСО выявили особенности регуляции гомеостаза женщин с диагнозом бесплодие при гирудотерапии [71, 76, 77, 79, 87 - 89, 99].
Всего нами было обследовано 30 женщин с бесплодием, у которых исследовалась вариабельность сердечного (ВСР).
Анализ результатов параметров квазиаттракторов вектора состояния организма женщин производился с помощью оригинальной программы «Идентификация параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве - Chaos» . Значения показателя асимметрии Rx и общего объема многомерного параллелепипеда Vx получены в результате обработки статистических данных в программе «Identity» [44]. На плоскости были построены точки, отражающие положение квазиаттракторов вектора состояния организма женщин (ВСОЖ) в 3-х мерном пространстве, где по оси х откладывались параметры СИМ, по оси у - параметры ПАР, по оси z - значения ИНБ.
Были произведены расчеты координат граней, их длины и объема 13-ти мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиаттрактор поведения ВСОЖ, определялись хаотический и стохастический центры, а также коэффициент асимметрии стохастического и хаотического центров. Применение этого метода позволило проследить изменения фазовых характеристик во времени и скорость изменения состояний функциональных систем организма женщин.
Курс гирудотерапии, который получали женщины при лечении бесплодия, сдвигал вегетативную регуляцию организмы в парасимпатотонию, что сопровождалось изменением следующих показателей ВСОЖ до и после курса: изменялся интегральный показатель активности ПАР ВНС - 8,96±0,83 - до терапии и после терапии - 13,23±0,99 (р 0,01); ЧСС 85,6±1,66 (уд/мин) - до терапии и после терапии - 80,03±1,95 (уд/мин) (р 0,05); среднеквадратичного отклонения (SDNN) 37,93±2,2 - до терапии, после терапии 51,4±3,30 (р 0,01). Были получены достоверно значимые изменения спектральных характеристик ритмограммы сердца: крайне низкочастотного диапазона (VLF) 1790±289,7 - до терапии, 3195,5±425,85 -после терапии (р 0,01); низкочастотного диапазона (LF) 2460,2±376,05 - до терапии, 4675,07±638,36 - после терапии (р 0,01); интегрального показателя, характеризующего спектральную мощность по всем диапазонам частот, Total 5060,8±653,19 - до терапии, 9280,63±944,05 - после терапии (р 0,001).
Гирудотерапия дает возможность управлять гомеостазом организма женщин, вызывая колебательные процессы в регуляторных системах (переход от парасимпатотонии к симпатотонии и наоборот), переводить организм в фазическое состояние в целом.
В таблицах 15 и 16 приведены результаты статистической обработки первичных данных по показателям кардио-респираторной системы женщин с диагнозом бесплодие до курса гирудотерапии и после курса гирудотерапии на фоне стандартного терапевтического лечения.
СИМ - показатель вклада симпатического компонента вегетативной нервной системы в регуляторные процессы организма (у.е.); ПАР - показатель вклада парасимпатического компонента вегетативной нервной системы в регуляторные процессы организма (у.е); ЧСС (уд/мин) -частота сердечных сокращений, характеризующая усредненный уровень функционирования сердца; SDNN - среднеквадратичное отклонение всех кардиоинтервалов; INB - индекс напряжения Баевского, отражающий степень напряжения регуляторных систем организма, преобладания центральных механизмов над автономными; Sp02 (в %) — уровень оксигемоглобина в крови испытуемых; VLF (мс") - спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне сверхнизких частот; LF (мс2) — спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне низких частот; HF (мс ) - спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне высоких частот.
Установлены различия параметров квазиаттракторов ВСОЖ при сравнении исходных данных пульсометрии у женщин с диагнозом бесплодие до гирудотерапевтического воздействия и после, которые представлены в таблице 18.
