Введение к работе
Актуальность работы. Напряжение механизмов адаптации и различные формы дезадаптации наблюдается у 59–80 % населения нашей страны, а в условиях ХМАО-Югры это достигает 95-96%. Приспособление к условиям внешней среды – важное свойство саморегулирующихся биологических динамических систем (БДС), к которым в первую очередь относится все функциональные системы организма (ФСО) человека, находящихся в условиях саногенеза или патогенеза (П.К. Анохин, 1960-1971). Сохраняя видовые и индивидуальные особенности, БДС реализуются в процессе жизнедеятельности определенные цели, направленные на получение полезного конечного результата. Для оптимальной деятельности внутренних систем организма человека, обеспечивающих его устойчивость и соответственно выживание в изменяющихся условиях существования, имеются специальные механизмы сохранения структуры, обмена веществ, энергии и информации. Целью деятельности этих механизмов является гомеостаз, который обеспечивает устойчивость организма к меняющимся условиям внешней среды. При действии более сильного раздражителя или повышенной реактивности ЦНС гомеостаз не может поддерживаться и организм переходит на другой тип реагирования, целью которого является поддержание функции в изменившихся условиях среды, так называемый энантиостаз (В.М. Еськов, О.Е. Филатова, 1991 – 2008 г.г.).
Поскольку миграционные процессы в связи с освоением Севера РФ нарастают, то проблемы адаптации и особенно женского организма (в связи с выполнением детородных функций в условиях Севера) будут только усугубляться. Сложность этих проблем заключается еще и в том, что пришлое население уже становится адаптирующимся населением из-за переживающей 2-й и 3-й генерации. Сейчас участвует в воспроизводстве уже внуки тех первых поселенцев, которые прибыли в Югру в 60-е и 70-е годы. В этой связи изучение особенностей протекания беременностей, родов и женских патологий, в целом, представляет особый интерес для клиницистов, специалистов в области акушерства и гинекологии.
В подобных исследованиях особую значимость приобретаю вопросы использования современных методов системного анализа и синтеза, использование новых методов науки синергетики. Изучение поведения динамики вектора состояния организма женщин (ВСОЖ) в фазовом пространстве состояний с целью разработки новых методов диагностики и лечения представляет особую задачу современной медицины, ее передового раздела – клинической кибернетики. При этом весьма перспективным представляется направление, связанное с изучением параметров аттракторов, внутри которых наблюдается движение ВСОЖ, использование информации об этих параметрах для прогнозирования клинических исходов и выбора оптимальных методов лечения женских заболеваний (В.Н. Серов, 1996-2006 г.г.).
К последним относится весьма распространенное и тяжелое по последствиям для матери и плода заболевание гестоз. Гестозы занимают первое место в структуре патологических состояний второй половины беременности и остаются одной из ведущих причин материнской и перинатальной заболеваемости и смертности. По данным клинического перинатального Центра г. Сургута частота гестозов варьирует в пределах 7-16%. Отмечена зависимость частоты заболевания от климатических условий (в странах с резко континентальным и холодным климатом гестозы встречаются чаще).
В последние годы в России зарегестрировано увеличение частоты гестозов (в частности, по г. Москва до 17-18%), что объясняется как улучшением диагностики заболевания, так и возрастанием числа беременных групп высокого риска по развитию ОПГ-гестозов. Среди причин обуславливающих развитие ОПГ-гестозов ведущая роль принадлежит экстрагенитальной патологии (64%). При этом особое значение отводится ожирению (17%), заболеваниям почек (10%), гипертензионным состояниям (8%), а также их сочетанию (17%). Помимо этих факторов, другими факторами риска развития гестозов являются частые инфекции верхних дыхательных путей, профессиональные вредности и неблагоприятные социальные условия, наличие гестоза и перинатальных осложнений во время предыдущей беременности.
Течение гестоза во многом зависит от предшествующих заболеваний, в связи с чем выделяют неосложненные и сочетанные (осложненные) формы гестоза. Осложненная форма чаще всего развивается на фоне диэнцефального нейро-обменно-эндокринного-обменного синдрома, заболевания почек, гипертонической болезни. Для неё характерно раннее клиническое проявление и более тяжелое течение, обычно с преобладанием симптомов заболевания, на фоне которого развился гестоз. Гестоз на фоне диэнцефального нейро-обменно-эндокринного синдрома выделен в особую группу, благодаря особенностям клинической картины заболевания, указывающей на диэнцефальную патологию. Тяжело и с неблагоприятными последствиями для плода и новорожденного протекает гестоз на фоне заболевания почек. В последние годы отмечено повышение частоты почечной патологии у беременных. Так, гестационный пиелонефрит определяется у 6-8% беременных, частота гломерулонефрита доходит до 0,1-0,2%.
Гестоз на фоне заболевания почек развивается с 24-26 недель беременности, в то время как неосложненная его форма чаще с 32-36 недель. Раннее начало гестоза (до 32-34 недель) всегда должно настораживать в отношении сочетанных форм заболевания, наличие которых следует уточнить, так как особенности лечения сочетанных форм очень существенны. У беременных с заболеваниями почек и гестозом, особенно при выраженной гипертензии, нередко (5-6%) отмечается преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты с тяжелыми последствиями для здоровья матери и плода.
Как правило, тяжело протекает гестоз на фоне гипертонической болезни. Даже нейроциркуляторная дистония по гипертоническому типу в сочетании с гестозом становится у некоторых женщин крайне неблагоприятным фоном, определяющим тяжелое течение заболевания. Сочетание экстрагенитальной патологии и акушерских осложнений, в частности гестоза, заслуживает самого пристального внимания, так как именно экстрагенитальная патология ограничивает возможности адаптации к тем многообразным изменениям, которые происходят во время беременности. Частота сочетанных гестозов велика и составляет около 70%.
Учитывая все сказанное становится ясным, что изучение женской патологии в сравнительном аспекте с учетом экофакторов среды (например, Тулы - Сургута) и с учетом возрастных особенностей представляет весьма актуальную проблему не только для клиники женских заболеваний и акушерства, но имеет и общебиологические аспекты, связанные с вопросами адаптации пришлого населения РФ. За последние 15 – 20 лет эта проблема приобретает особую остроту, а ее решение становится государственной проблемой и зафиксирована в плане В.В. Путина на ближайшие годы из-за неблагоприятной демографический обстановки в РФ.
Цель исследований: сравнительное изучение с позиций новых методов системного анализа и синтеза особенностей состояний функций женского организма в норме и при патологии в условиях проживания в средней полосе РФ (г. Тула) и Севера РФ (г. Сургут).
Задачи исследования вытекают из цели и включают в себя:
-
Разработка и адаптация методов системного анализа и синтеза в клинике гинекологии и акушерства.
-
Системный анализ и синтез параметров вектора состояния организма женщин (ВСОЖ) в условиях управляющих воздействий при различных патологиях беременности.
-
Анализ параметров квазиаттракторов поведения ВСОЖ в ФПС при диагностике и лечении гестозов в условиях Югры и средней полосы РФ с целью установления существенных различий между возрастными группами обследуемых, проживающих в разных экологических условиях.
-
Изучение в рамках системного анализа и синтеза особенностей фазического и тонического состояния организма женщин на фоне применения адаптогенов и коррекции фазатона мозга.
-
Идентификация параметров квазиаттракторов ВСОЖ при гирудотерапевтических управляющих воздействиях в клинике женских заболеваний.
-
Изучение системных изменений в функциональных систем организма (ФСО) человека при физиотерапевтических воздействиях (магнитотерапия).
Научная новизна работы:
-
Впервые разработан алгоритм идентификации параметров квазиаттракторов поведения ВСОЖ в ФПС в варианте двумерного представления (на плоскости) и апробирован на различном клиническом материале при изучении женской патологии.
-
Установлены параметры аттракторов ВСОЖ при гестозах для Севера РФ и средней полосы РФ. При этом идентифицированы параметры порядка (наиболее важные диагностические признаки), представляющие возрастные и широтные различия при этой патологии.
-
Установлены новые закономерности в поведении параметров ВСОЖ при использовании адаптогенов в рамках фазатонной теории мозга и компартментно – кластерного подхода.
-
Идентифицированы параметры порядка ВСОЖ при гирудотерапевтических управляющих воздействиях в клинике женских заболеваний.
-
Впервые изучена и установлена колебательная динамика движения квазиаттракторов ВСОЖ в ФПС при гирудотерапевтических воздействиях.
-
Установлены новые закономерности изменения параметров гомеостаза при физиотерапевтических управляющих воздействиях.
Теоретическая и практическая значимость работы:
-
Разработанный и апробированный алгоритм идентификации параметров квазиаттракторов на плоскости целесообразно применять в клинике женских заболеваний для выявления возрастных и территориальных (экологических) особенностей и различий в протекании патологических процессов в женском организме.
-
Новые методы диагностики параметров квазиаттракторов движения ВСОЖ в ФПС обеспечивают реальную идентификацию особенностей лечения ряда женских заболеваний в условиях Севера РФ и средней полосы РФ, что целесообразно использовать в клинической практике г.г. Тулы и Сургута.
-
Гирудотерапевтические воздействия сдвигают параметры ВСОЖ из квазиаттрактора псевдонормы (при хронической патологии) в область глубокого тонического состояния и далее ВСОЖ возвращается в состояние нормотонии - этим объясняется механизм саногенного управляющего воздействия гирудотерапии.
-
Адаптогены и физиотерапевтические воздействия вызывают смещение квазиаттракторов движения ВСОЖ в ФПС в область саногенеза, что ускоряет процесс выздоровления пациента и уже используется в клинической практике.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Использование новых алгоритмов идентификации параметров квазиаттракторов на плоскости и в m-мерном фазовом пространстве обеспечивает идентификацию возрастных особенностей протекания гестозов у женщин, проживающих в условиях средней полосы РФ и Севера РФ.
-
Применение адаптогенов в практике акушерства и гинекологии обеспечивает управление запусков синтоксических или катотоксических программ адаптации, что ускоряет процесс выздоровления как в условиях Севера так и Средней полосы РФ.
-
Целесообразно использовать гирудотерапевтические воздействия для управления основными функциями женского организма в норме и при патологии путем сдвига вектора параметров ВСОЖ из нормотонии в глубокую тоническую фазу и обратно. Такие колебательные движения активизируют защитные силы организма.
-
Физиотерапевтические воздействия обеспечивают переходы основных функций организма женщины от синтоксических к катотоксическим программам адаптации в условиях беременности и при развитии гестозов.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: Всероссийской конференции "Физиотерапевтическая аппаратура, применение и перспективы на современном этапе" (Москва, 1993); Второй Международной научно-практическая конференция "Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых и нефтяных месторождений в арктических районах" (Надым, 1995); Международной научно-практической конференции "Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии" (Владимир, 1996); Международном научно-техническом семинаре "Новые технологии " (Казань, 96); Второй Всероссийская научно-практической конференции "Высшая школа России: конверсия и приоритетные технологии" (Москва, 1996); Научно-технической конференции "Приборостроение " (Калуга, 1996); III-й Международной научно- практической конференции "Современные технологии в аэрокосмическом комплексе" (Житомир, 1997); Четвертом международном конгрессе "Проблемы лазерной медицины" (Видное, 1997); Научно-практической конференции "50 лет сотрудничества" (Тула, 1997); Заочной электронной конференции «Диагностика и лечение наиболее распространенных заболеваний человека» (Москва, 15-20 апреля, 2007); Научно-практической конференции, посвященных 10-летию деятельности учебного центра послевузовского профессионального образования врачей Тульской области - филиала ФППОВ ММА им. И.М. Сеченова (Тула, 2005); Всероссийской научной конференции (Самара, октябрь 2008); Всероссийской конференции “ Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях ”, (Нижний Новгород, 13-15 мая 2009).
Декларация личного участия автора заключается в получении первичных материалов при обследовании женщин в условиях клиники с определенными видами гинекологических заболеваний, а также анализ полученных результатов. С непосредственным участием автора исследованы закономерности изменения параметров реальных аттракторов состояния ВСОЖ под действием внешних факторов и внутренних изменений.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе 1 открытие, 1 свидетельство о государственной регистрации программ ЭВМ, 4 монографии и 19 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для соискания степени доктора медицинских наук и 30 статей в различных научных журналах и материалах конференций.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа содержит 236 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 22 рисунка и 28 таблиц. Список используемой литературы включает в себя 214 источников, в том числе 43 на иностранном языке.
Использовались материалы обследования 638 больных женщин (беременных, беременных с гестозом и женщин находящихся в условиях наблюдения в гинекологических кабинетах с определенными видами женских заболеваний – эндометриоз, гиперплазия эндометрия, хронический сальпингоофорит). Больные подвергались традиционным методам лечения (общепринятая терапия), а также гирудотерапевтическим и магнитотерапевтическим воздействиям. При этом использовались диагностические процедуры: забор крови и ее анализ по традиционным методикам.
Гематологические и биохимические методы исследования проводились в Тульском медицинском институте при ТулГУ, Сургутской окружной клинической больницы: анализировали показатели периферической крови: гемоглобин (г/л); содержание лейкоцитов периферической крови (x109/л); содержание эритроцитов периферической крови (х1012/л); цветной показатель т.е. относительное содержание гемоглобина в эритроците; скорость оседания эритроцитов мм/ч; гематокрит (отношение объема плазмы крови и форменных элементов крови - %); содержание тромбоцитов переферической крови; билирубин (мкммоль/л); общий белок (г/л); креатинин (мкммоль/л); глюкоза крови моль/л; протромбиновый индекс; фибриноген.
Капиллярную кровь брали из пальца по общепринятой методике утром натощак в пробирки “Microwette” (Германия) объемом 1 мл, содержащих стандартное количество антикоагулянта, и капилляр Панченкова для определения СОЭ. Непосредственно после взятия крови проводили ее анализ на гематологическом анализаторе“Bekman-Coulter” (фирма “Bekman-Coulter” США); уровень глюкозы определялся в цельной капиллярной крови на автоматическом анализаторе глюкозы «EKSAN GM» фирмы «ANALITA».
Полученные данные группировались в кластеры и обрабатывались в рамках трех подходов для получения параметров порядка (наиболее важных диагностических признаков) и оценки степени эффективности продольных лечебных мероприятий.
Использовалось три основных метода идентификации параметров порядка любой БДС, которые базируются на трех различных подходах:
детерминистский - использовался метод минимальной реализации (ММР) для минимизации размерности фазового пространства;
стохастический - используются традиционные методы и элементы хаотической динамики (нейросетевые технологии – нейронные сети и нейро-ЭВМ);
методы анализа параметров аттракторов путем сравнения параметров различных кластеров, представляющих БДС в фазовом пространстве состояний.
К таким кластерам могут относиться одни и те же БДС, но находящиеся в разных экологических состояниях или в разных временных режимах. В любом из этих случаев мы можем произвести сравнение параметров аттракторов как минимум для двух кластеров. Однако, возможно сравнение и многих кластеров, т.е. трех, четырех и так далее (это разные возрастные группы больных гестозом, например, проживающие в условиях Севера и средней полосы РФ).
Разработанный подход основывается на сравнении различных кластеров, представляющих БДС. К этим кластерам могут относиться одни и те же БДС, но находящиеся в разных экологических состояниях или в разных временных режимах. В любом из этих случаев мы можем произвести сравнение параметров аттракторов как минимум для двух кластеров. Эти методы основаны на идентификации объема аттрактора в фазовом пространстве первоначально для одного кластера и далее для другого. Затем поэтапно (поочередно) исключаются из расчета отдельные компоненты вектора состояния БДС с одновременным анализом параметров аттракторов и сравнением существенных или несущественных изменений в параметрах аттрактора после такого исключения. Алгоритм такой процедуры основывается на следующих шагах:
-
В программу расчета на ЭВМ поочередно вводятся исходные значения (компоненты ВСОЧ) в виде матриц = биосистемы, например параметры ФСО, по каждому из k кластеров (видов болезни или группам людей). Данные могут вводиться вручную либо из текстового файла; т.е. получаем матрицу состояний для всех кластеров в – мерном фазовом пространстве. Здесь - бегущий индекс компоненты вектора () , a - номер биообъекта (пациента) (), номер кластера k тоже может изменяться (). Иными словами элемент такой матрицы представляет-й кластер БДС, -й компонент ВСОЖ для -го пациента (группы больных).
-
Производится поочередный расчет координат граней для всех i-х параметров ВСОЖ, для всех -х пациентов () из -го кластера (); в частности, их длины (Interval), например, для 2-х кластеров (х и у) будем иметь: , , где координаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней границей фазовой области. Далее рассчитывается вектор объемов (General Value) , ограничивающих всеаттракторов, а так же показатели асимметрии (Asymmetry) в виде матриц размерности () для стохастического , и хаотического центров . Здесь - идентификация стохастического центра аттракторов, который находится путем вычисления среднего арифметического одноименных координат точек, представляющих проекции конца вектора состояния БДС на каждую из координатных осей. Отметим, что для каждого из всех P кластеров имеем, - идентификация хаотического центра аттракторов, где ширина фазовой области аттрактора (размер интервала изменения переменной х) в проекции на i-ую координату.
-
Вводится параметр R, показывающий степень изменения объема аттракторов для -го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. В исходном приближении вычисляем . Здесь -общий объем параллелепипеда (=), внутри которого находится 1-й аттрактор движения ВС (например, ВСОЧ) для 1-го кластера данных в m-мерном фазовом пространстве; - объем параллелепипеда (=), внутри которого находится 2-й аттрактор движения ВС для ВС 2-го кластера данных.
-
После исключения поочередно каждого из компонент вектора т.е. для одного и другого кластера одновременно и поочередно для всех j вычисляется вторые и далее i-е приближения параметра аттракторов. Таким образом, получаем значений, т.е. вектор размерности , по которым можно определить уменьшилась или увеличилась относительная величина аттракторов V при изменении размерности фазового пространства. При уменьшении размеров аттракторов V, анализируются параметры системы и на основе их почти неизменности делается заключение о существенной (если параметры существенно меняются) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого компонента ВС .
При реализации этой процедуры важно понимать, что с БДС может что-то произойти (усугубляется патология, реально начнут влиять экофакторы среды обитания и т.д.), если начнут изменяться размеры аттракторов (=) или координаты центра аттрактора. В последнем случае размеры аттракторов () могут даже не измениться, но новый аттрактор будет другой, его центр в фазовом m-мерном пространстве переместится в другую область фазового пространства. Возникают новые методы оценки динамики поведения ВС и в особенностей ВСОЧ, что имеет большое значение для медицины.
В результате такого подхода нами было также установлено, что чем больше расстояние между хаотическим (геометрическим) и стохастическим (среднестатистическим) центрами аттракторов в фазовом m-мерном пространстве состояний, тем ярче выражена мера хаотичности в динамике поведения вектора состояния организма женщин.
Процедура поэтапного (поочередного) исключения из расчета отдельных компонент ВСОЖ с одновременным анализом параметров аттракторов и сравнением существенных или несущественных изменений в параметрах аттракторов после такого исключения позволила выявить те признаки, которые существенно влияют на показатели расчетных параметров аттракторов.
Таким образом, данный метод и программный продукт позволяет проводить объективную диагностику различий между динамикой стохастического поведения биологической динамической системы и хаотической динамикой этих же БДС, а также проводить выявление значимых признаков, существенно влияющих на параметры аттракторов ВСОЖ, что составило предмет открытия №370 и получения диплома на него.
В аналитических расчетах использовалась алгебраическая модель конструктивной (интуитивистской) логики. При этом брались массивы X[1...m, 1...n], Y[1...m, 1...l] вещественных чисел (в частности целых) и строка-цель Y[0...l] целых чисел (в частности булевых 0 и 1), указывающие для каждого столбца Y[1..m] классы эквивалентности Ys, в частности Z, которые кодируются, например, как 0 или 1, относительно которых далее будут вычисляться модели. Строки X, Y упорядочены естественным образом, например, по времени (т. е. в частности i=t).
В качестве выхода получалась тупиковая дизъюнктивная нормальная форма относительно всех классов эквивалентности для Z. В используемом алгоритме эта форма обозначается как АМКЛ; распознавание принадлежности новой строки m+1 к одному из классов Z; вычисление “контекста” - интервалов [min x, max x], [min y, max y] для каждого вывода (импликации К) по указанию пользователя.
В качестве примера представим один из вариантов табличного представления входных и выходных массивов данных:
В алгоритме использовались следующие основные блоки:
I. Вычисление квантованного на s=0, 1,... классов эквивалентности массивов Y и Z.
II. Вычисление импликаций К=x&x&...x=Z, где x - область определения для К и - импликация (“если... , то...”).
III. Минимизация покрытия всех строк i и вычисление АМКЛ.
IV. Вычисление контекста АМКЛ.
V. Распознавание принадлежности новой строки m+1 к одному из классов Z.
