Биоинформационный анализ функционального состояния сердечно-сосудистой системы у школьников коренных жителей Югры

MATRIXES OF INTER-ATTRACTORS' DISTANCES IN ASSESSMENT OF PARAMETERS OF A MAN WHILE PHYSICAL LOAD

R.A. KOZLOVA, R.A. ANTONOVA, A.E. BAZHENOVA,

A.N. POBORSKIY, E.D. UMAROV

Surgut State University

A new method of matrix of quasi-attractor’s distances identification was presented. The method allows evaluating the influence of physical exercises on human organism. Calculation of quasi-attractor of human organism state vector in trained young men of Surgut and Samara showed reduction of distances (Zij) center to center quasi-attractor's distances that testifies to stabilizing influence of physical activity.

Key words: physical load, inter-attractors' distances matrix, quasi-attractor.

УДК б11.1

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У ШКОЛЬНИКОВ - КОРЕННЫХ ЖИТЕЛЕЙ ЮГРЫ

О.Л. НИФОНТОВА, А.Г. ПРИВАЛОВА, С.В. МАЛИНКИН,

О.И. ХИМИКОВА*

Влияние эколого-географических условий Югры у коренного детского населения округа отражается наиболее выраженными различиями параметров квазиаттракторов вектора состояния сердечнососудистой системы организма школьников в возрасте 11-14 лет. Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, биоинформацион-ный анализ, функциональное состояние.

В настоящее время происходит становление новой популяции человека в условиях Среднего Приобья. Детский контингент данного региона представлен, в основном, потомками населения (аборигенами первого поколения). Трансконтинентальные и трансширотные перемещения отрицательно сказывается на состоянии организма. Смена экологически привычных ареалов обитания, как правило, предъявляет повышенные требования к адаптивным возможностям организма мигрантов, вызывает существенную перестройку жизненноважных систем, а при неблагоприятных условиях создает предпосылки для развития патологических процессов, что неизбежно отражается на состоянии здоровья последующего поколения. Центральным звеном, зачастую определяющим функциональное состояние организма человека на Севере, является сердце. Электрокардиографические исследования, проведенные у детей и подростков, позволяют выявить активности миокарда [2].

Распространенность сердечно-сосудистых заболеваний в целом по России как и во всем мире неуклонно растет, причем среди подростков 15-1l лет распространенность выше, чем у детей 0-14 лет. Возрастает число детей страдающих функциональными нарушениями сердечно-сосудистой системы, поэтому проблема ранней диагностики различных изменений в миокарде и профилактика этих состояний остается крайне актуальной.

С позиций биоинформационного анализа сердечнососудистая система человека является подсистемой, выполняющей значительную и относительную самостоятельную роль в деятельности организма как базовой иерархической системы [1].

Саногенные и преморбидные реакции сердечно-сосудистой системы могут быть наиболее полно представлены в рамках кибернетического подхода, поэтому определение параметров порядка и минимальной размерности фазового пространства состояний сердечно-сосудистой системы детского населения северного региона в зависимости от длительности проживания в специфичных условиях Среднего Приобья, этнической принадлежности и пола представляет собой актуальную проблему биомедицинской кибернетики.

Объект и методы исследования. Экспедиционным методом, на базах медицинских кабинетов образовательных учреждений Сургутского района, проведена оценка функционального состояния сердечно-сосудистой и вегетативной нервной системы у школьников коренной национальности ханты, приезжающих на период учебного года в школы-интернаты, использован кластерный расчет параметров квазиаттракторов вектора состояния ор-

ганизма человека и корреляционный анализ с показателями элек-тро- и эхокардиографии.

Физическое развитие обследованных нами детей свидетельствовало о преобладании мезоморфных процессов в младшем школьном возрасте и возрастанием числа случаев умеренно брахиморфных пропорций в старшем школьном возрасте. Вероятно, более низкие показатели асимметрии, объема фазового пространства по весоростовым признакам и интегральным параметрам у современного подрастающего поколения ханты указывает на процесс грацилизации уже в 7-10 лет (у мальчиков: General asymmetry value rX = 30,27 General V value: 1,40e+010; у девочек - General asymmetry value rX = 86,65 General V value: 1,97e+011).

Дифференциальная оценка функции сердечно-сосудистой системы показала, что 74% обследованных детей ханты имели гиперкинетический тип кровообращения.

Выявлены популяционные особенности биоэлектрической активности миокарда детей ханты 7-17 лет. У девочек ханты установлена высокая возбудимость миокарда предсердий и желудочков в 7-10 лет; у мальчиков на всех этапах онтогенеза - низкая предсердная, а в 15-17 лет и желудочковая возбудимость. Длительность предсердий проводимости в обеих половых группах ханты оставалась высокой, в то время как атриовентрикулярная проводимость характеризовалась как низкая. Наиболее выраженные различия параметров квазиаттракторов ВСОЧ установлены в группах школьников 11-14 лет (у мальчиков: General asymmetry value rX=19.01 General V value: 3.28e+039; у девочек - General asymmetry value rX=19,01 General V value: 3,28e+039).

Полученные данные стандартной ЭКГ свидетельствовали о высокой частоте встречаемости номотропных аритмий в популяции ханты (75%), особенно в младшем школьном возрасте.

У школьников ханты 7-10 лет установлена высокая доля как адренергических, так и холинергических влияний, но в онтогенезе, в обеих популяционных группах, (к 15-17 годам) тонус вегетативной нервной системы смещался в вагальную сторону. В 7-10 лет у мальчиков и в 11-14 лет у девочек ханты выявлено некоторое напряжение регуляторных механизмов с малым вариационным размахом и большим индексом напряжения и амплитудой моды, что может быть обусловлено снижением функции парасимпатической и повышением функции симпатической нервной системы (у мальчиков: General asymmetry value

rX=543.60 General V value: 7.65e+013; у девочек - General asymmetry value rX=785.69 General V value: 2.19e+014).

Заключение. К 7-10 годам у мальчиков и 11-14 годам у девочек ханты происходит увеличение числа значительных и сильных корреляционных связей между изученными параметрами электро- и эхокардиографии и вариационной пульсометрии, что свидетельствует об усилении адаптационного напряжения сердца в этом возрасте.

Литература

1. Еськов, ВМ. Адаптационные реакции сердечно-

сосудистой системы жителей ХМАО на резкие перепады температур в зимнее время / В.М.Еськов, О.Е.Филатова, В.А. Рачков-ская // Эколого-физиологические проблемы адаптации:

Сб.материалов международного симпозиума.- М.: изд-во РУДН, 2003.- С. 187-188.

2. Рублева, Л.В. Особенности электрофизиологических процессов в миокарде у младших школьников с разными типами автономной нервной регуляции / Л.В. Рублева // Новые исследования.- 2005.- № 1.- С. 70-77.

BIOINFORMATIVE ANALYSIS OF THE FUNCTIONAL STATE OF SERDECHNO-SOSUDISTOY SYSTEM FOR SCHOOLBOYS -NATIVES OF UGRA

O.L. NIFONTOVA, A.G. PRIVALOVA, S.V. MALINKIN, O.I. KHIMIKOVA

Surgut State University

The influence ofecological and geographicalconditionsof Ugrain the indigenouschildpopulation of the districtreflectsthe most pronoun-ceddifferences inthe parameters ofquasi-attractorsof the state vectorof the cardiovascularsystem of the bodyof school children age 11-14 years.

Кеу words: cardiovascular system, bio-information analysis, functional state.

УДК 615.8

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИИ МЕТОДАМИ МНОГОМЕРНЫХ ФАЗОВЫХ ПРОСТРАНСТВ

Л.В. КОВАЛЕНКО, Г.С. КОЗУПИЦА, В.В. ЕСЬКОВ, Д.И. СТЕПАНОВА*

В рамках метода многомерных фазовых пространств выявлена тенденция в динамике параметров вектора состояния организма человека с тремя заболеваниями в условиях применения физиотерапевтических мероприятий.

Ключевые слова: физиотерапевтические мероприятия, оценка эффективности, метод многомерных фазовых пространств.

В условиях Севера человек вынужден адаптироваться к холоду и резким перепадам суточных температур не только зимой, но и весной, осенью. Негативное влияние низких температур на приезжий контингент сопряжено с развитием в легких морфологических изменений, свидетельствующих о формировании специфического структурного преморбидного состояния. В складывающихся условиях становится актуальным комплексное использование методов медикаментозной терапии с различными методами восстановительной медицины в целях улучшения качества самочувствия пациентов, их дальнейшего выздоровления и пролонгации жизни в целом [2].

Для анализа эффективности применяемых лечебных воздействий особую значимость приобретают методы мониторинга функциональных систем организма и, в частности, неинвазивные методы вариационной пульсометрии, а также использование современных инновационных способов обработки и представления данных методами многомерных фазовых пространств [1]. Данные методы основаны на исследовании параметров (в нашем случае показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР)) вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний (ФПС), характеризующих количественную меру лечебного воздействия физиотерапевтических мероприятий.

Объект и методы исследования. В настоящей работе приведены результаты исследования показателей ВСР организма больных с остеохондрозом позвоночника (n=31), с гипертонической болезнью (ГБ) 2 стадии (n=50) и с остеохондрозом позвоночника и сопутствующей ГБ 2 стадии (n=20). Исследование параметров ВСР проводилось в два этапа с использованием аппаратно-программного комплекса «ЭЛОКС-01С2» (ЗАО ИМЦ Новые Приборы, г. Самара). Показатели снимались до (при поступлении в отделение) и после комплекса физиотерапевтических процедур (перед выпиской). Мониторинг выполнялся приблизительно в сходных комфортных условиях в течение 5 минут. Анализ производился по следующим показателям ВСР: SpO2; СИМ; ПАР; ИНБ; SDNN; RMSSD; pNN50; HR; Total power; VLF; LF; HF; LFnorm; HFnorm; LF/HF.

Исследование параметров движении ВСОЧ обследуемых в ФПС производилось методами теории хаоса и синергетики с использованием авторского программного продукта «Программа идентификации параметров аттракторов поведения вектора состоянии биосистем в m-мерном фазовом пространстве» (НИИ БМК при СурГУ ХМАО-Югры, проф. Еськов В. М.).

В рамках метода многомерных фазовых пространств выявлена следующая тенденция в динамике параметров ВСОЧ в условиях применения физиотерапевтических мероприятий (табл. 1,2,3).

Таблица 1

Идентификация параметров квазиаттракторов и параметров порядка по показателям вегетативной регуляции у пациентов с остеохондрозом позвоночника в условиях применения методов УФВ

До применения УФВ После применения УФВ Параметры порядка

General asymmetry value Rx = 10!18,8б General V value Vx = 1,33Е3б General asymmetry value Ях = 10303,73 General V value Ух = 5,86Е36 Z9 = 854.б9 Z11 = 1 10б.4б Z12 = 938.49

Примечание: m - размерность ФП; Rx - показатель асимметрии;

Vx - объем U-мерного ФПС. Z - расстояние между центрами двух квазиаттракторов (до и после УФВ) при исключении: Z9 - VLF; Z11 - HF; Z12 - Total power

Таблица 2

Идентификация параметров квазиаттракторов и параметров порядка по показателям вегетативной регуляции у пациентов с гипертонической степенью 2 стадии в условиях применения методов УФВ

До применения УФВ После применения УФВ Параметры порядка

General asymmetry value Rx = 4418l,5l General V value Vx = 14,8бЕ3б General asymmetry value Ry = 7723,23 General V value Vy = 0,007Е36 Z10 = 3l95.28 Z11 = 3 804.4б Z12 = 2 091.59

Примечание: m - размерность ФП; Rx - показатель асимметрии;

Vx - объем U-мерного ФПС. Z - расстояние между центрами двух квазиаттракторов (до и после УФВ) при исключении: Z12 - Total power;

Z10 - LF; Z11 - HF

В группе больных с остеохондрозом позвоночника уменьшение General asymmetry value Rx сопровождается увеличением General V value Vx: соответственно: Rx с 10718,86 у.е. до

10303,73 у.е. и Vx с 1,33Е36 у.е. до 5,86Е36 у.е. Комплекс физиотерапевтических мероприятий у больных остеохондрозом позвоночника приводит к существенному увеличению адаптационного диапазона, анализируемого по приросту ВРС (A Vx +77 %) на фоне тенденции к снижению процессов асинергии (A Rx -4 %), что указывает на эффективность комплекса применяемы методов восстановительной терапии.

У больных с ГБ 2 стадии наблюдалось уменьшение Rx (ARx-83%) и уменьшение Vx (AVx-99,95%): ^оуфв=14,86Е36 у.е. и RдоУФв = 44187,57 у.е., что существенно больше в сравнение с параметрами многомерного ФП пациентов после применения методов физиотерапии: VпослеУФв=0,007Е36 у.е.; RпослеУФв=7723,23 у.е.

Таблица 3

Идентификация параметров квазиаттракторов и параметров порядка по показателям вегетативной регуляции у пациентов с остеохондрозом позвоночника и сопутствующей гипертонической степенью в условиях применения методов УФВ

До применения УФВ После применения УФВ Параметры порядка

General asymmetry value Rx = 90б8,б8 General V value Vx = 0,005Е3б General asymmetry value Rх = 4293,76 General V value Vх = 0,000002Е36 Z9 = 3 511.б4 Z10 = 3 б49.^ Z12 = 1 922.98

Примечание: m - размерность ФП; Rx - показатель асимметрии;

Vx - объем 15-мерного ФПС. Z - расстояние между центрами двух квазиаттракторов (до и после УФВ) при исключении Z12 - Total power;

Z9 - VLF; Z10 - LF

У больных с остеохондрозом позвоночника и сопутствующей ГБ 2 стадии отмечалось уменьшение General asymmetry value Rx (ARx - 53%), сопровождаемое уменьшением General V value Vx (AVx - 99,96%): соответственно: Rx с 10718,86 у.е. до

10303,73 у.е. и Vx с 1,33Е36 у.е. до 5,86Е36 у.е.; Vx с 0,005Е36 у.е. до 0,000002Е36 у.е.

Таким образом, существенное уменьшение параметров ВСОЧ Vx и Rx у больных с ГБ 2 стадии и у больных с остеохондрозом и сопутствующей ГБ 2 стадии после применения комплекса физиотерапевтических мероприятий может служить индикатором эффективности применения восстановительной медицины, так как свидетельствует об уменьшении меры хаотичности и асинергизма. Количественно это свидетельствует об улучшении адаптационно-компенсаторных возможностей организма больных после применения комплекса ФТ мероприятий.

Методом идентификации параметров порядка выявлены наиболее существенные показатели, обладающие существенной значимостью для идентификации различий показателей ВСР обследуемых до и после применения комплекса ФТ мероприятий.

В группе больных с остеохондрозом позвоночника существенным диагностическим признаком явился показатель VLF (Z9=854,69 у.е.). Вторым по степени значимости параметров порядка явился показатель HF (Z11=1106,46 у.е.) и показатель Total Power (Z12=938,49 у.е.).

Параметром порядка, определяющим идентификацию различий параметров квазиаттракторов у пациентов с ГБ, является показатель Total Power (Z12=1320,31 у.е.). Существенной значимостью обладают также LF (Z10=2468,33 у.е.) и HF (Z11=2439,78 у.е.).