CC BY
46
АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПО СОВОКУПНОСТИ ПРИЗНАКОВ ФАЗОВОГО ПОРТРЕТА ОДНОКАНАЛЬНОЙ ЭКГ
Минина Е. Н.1, Файнзильберг Л. С.2
Цель. Изучение диагностической ценности совокупности признаков, характеризующих фазовый портрет ЭКГ первого стандартного отведения в определении эффективности функционирования сердечно-сосудистой системы у лиц с различным уровнем адаптационного потенциала.
Материал и методы. В исследованиях принимали участие 825 человек 17-70 лет. Группа лиц с кардиологической патологией состояла из 99 человек 50-70 лет с диагнозом ИБС, ПИКС. В группу условно здоровых вошли волонтёры 17-50 лет (п=726), из которых 35 спортсменов-футболистов (кандидаты в мастера спорта и мастера спорта) и 15 операторов электропоездов 30-35 лет. Регистрацию и анализ ЭКГ в фазовом пространстве и определение оригинальных показателей рт, $тв, ада5 и а фазового портрета ЭКГ проводили с помощью диагностического комплекса ФАЗАГРАФ®. У операторов электропоездов указанные показатели фазового портрета фиксировались до и после шестичасовой рабочей смены. У условно здоровых юношей и юношей-спортсменов дополнительно производили измерения изучаемых показателей в продолжение нагрузочного теста при ступенчато возрастающей физической нагрузке. Дополнительно с помощью комплекса ФАЗАГРАФ® определяли параметры кардиоинтервалограммы с автоматическим расчётом индекса напряжения (ИН, ед.). Предварительно в этих группах был определён показатель относительного МПК, млмин/кг.
Результаты. Диагностическая эффективность показателя рт оценивалась площадью АиС под экспериментальной ЯОС-кривой. Установлено, что при разделительном пороге рт0^0,788 обеспечивается чувствительность SE=78,8% и специфичность Sp=80,3% По результатам измерения STR, ада5, а в группе здоровых волонтеров определены референтные диапазоны значений этих показателей, которые составили 110<а <185 град, а <30 у.е., STR>0,02 у.е. Предложена схема принятия диагностических решений по совокупности рт, STR, ада5 и а . Выявлено, что "размеры" и направление перемещения области значений пар показателей фазового портрета несут информацию о компенсаторно-приспособительных механизмах как при срочной, так и при долговременной адаптации. Заключение. Диагностические признаки ЭКГ более выразительно проявляются при отображении сигнала в фазовых координатах z(t), z'(t), чем во временной области z(t), а совокупность показателей фазового портрета, которые автоматически
вычисляются комплексом ФАЗАГРАФ , позволяет расширить возможности одно-канальной ЭКГ как в прогностических целях, так и для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы при скриннинговых обследованиях.
Российский кардиологический журнал 2015, 12 (128): 7-13
http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2015-12-7-13
Ключевые слова: ФАЗАГРАФ®, одноканальная ЭКГ, фазовый портрет ЭКГ, совокупность показателей фазового портрета одноканальной ЭКГ
1Таврическая академия ФГАОУ ВО Крымский Федеральный университет им. В. И. Вернадского, Симферополь, Республика Крым, Россия; Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН и МОН Украины, Киев, Украина.
Минина Е. Н.* — к.б.н., доцент кафедры теории и методики адаптивной физической культуры, физической реабилитации и оздоровительных технологий, Файнзильберг Л. С. — доктор технических наук, г.н.с.
*Автор, ответственный за переписку (Corresponding author): [email protected]
ЭКГ — электрокардиография, ЧСС — частота сердечных сокращений, ИБС — ише-мическая болезнь сердца, ПИКС — постинфарктный кардиосклероз, ROC-curve — Receiver Operating Characteristic curve, AUC — Area under ROC-curve, ЛДФ — линейная дискриминантная функция, МПК — максимальное потребление кислорода, ИН — индекс напряжение по А. Р Баевскому, QRS — комплекс QRS, ST — сегмент ST ßT — симметрия зубца Т STR — отношение площадей петель Т к R, aQRS — угол ориентации фазового портрета, oQRS — показатель дисперсии фазового портрета, СКО ßT — среднеквадратичное отклонение симметрии зубца Т
Рукопись получена 14.11.2014 Рецензия получена 08.12.2014 Принята к публикации 15.12.2014
ANALYSIS OF FUNCTIONAL STATE OF CARDIOVASCULAR SYSTEM BY COLLECTION OF THE SIGNS
OF PHASIC PORTRAIT IN SINGLE CHANNEL ECG
1 2 Minina E. N. , Faynzilberg L. S.
Aim. To study a diagnostic value of the parameters characterizing phasic ECG portrait of the first standard lead in assessment of efficiency of cardiovascular system functioning in persons with different level of adaptation potential. Material and methods. Totally, 825 persons participated of the age 17-70 y.o. The group with cardiovascular pathology consisted with 99 persons of 50-70 y.o. with diagnoses CHD, PICS. In almost healthy group we included volunteers 17-50 y.o. (n=726), of those 35 soccer players (sports mastery) and 15 train drivers of 30-35 y.o. Registration and analysis of ECG in phasic area and defining of the original parameters pT, STR, a and aQRS of phasic portrait of ECG was done via diagnostic complex PHASAGRAPH®.
In train drivers the mentioned parameters of phasic portrait were recorded before and after six-hour shift. In almost healthy persons, young men and male sportsmen additionally we recorded the studied parameters continuing exercise test with gradually increasing load. Additionally, with PHASAGRAPH® we assessed the parameters of cardiointervalogram with automatic calculation of tension index (TI, u.). Before this,, in all groups the parameter of relative MOC was defined, mL/min/kg. Results. Diagnostic efficacy of pT was assessed with AUC square under experimental ROC-curve. It was found, that in threshold pT0«0,788 there is sensitivity SE=78,8% and specificity SP=80,3% By the results of measurement of STR, aQRS, aQRS in group of almost healthy volunteers the reference diapasons defined for these parameters,
which were 110<a„n„<185 deg, a„n „<30 units, S >0,02 units. The scheme invented
QRS QRS TR
for diagnostic conclusions with the use of collected R , S , a„n„ and a„n „.
T TR QRS QRS
It was found that "sizes" and direction of the motions of pairs in areas of phasic portrait bring the information on compensational-adaptational mechanisms in urgent, as in long-term adaptation.
Conclusion. Diagnostic ECG signs are more visible in the signal visualization in phasic coordinates z(t), z'(t), than in time zone z(t), and collection of phasic parameters of the phasic portrait, that are automatically calculated by the PHASAGRAPH® complex, make it to improve the power of one-channel ECG in prognostic reasons, as for the assessment of functional condition of cardiovascular system in screenings.
Russ J Cardiol 2015, 12 (128): 7-13
http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2015-12-7-13
Key words: PHASAGRAPH®, single-channel ECG, phasic ECG portrait, collection of parameters of phasic portrait in single channel ECG.
1Taurida Academy V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol, Republic Crimea, Russia; international Scientific-Education Center of Information Technologies and Systems of NAN and MON of Ukraine, Kiev, Ukraine.
Электрокардиография по-прежнему остается наиболее распространенным, доступным и дешевым методом объективного обследования сердца. Однако чувствительность и специфичность обычного электрокардиографического обследования недостаточно высоки. Так, масштабные популяционные исследования Rotterdam study показали [1], что у 10-25% нефатальных инфарктов миокарда на ЭКГ не выявляется никаких изменений или же ЭКГ в дальнейшем полностью нормализуется. Известно также, что ЭКГ покоя, оцениваемая по общепринятым критериям, остается нормальной приблизительно у 50% больных с хронической ИБС, в том числе во время эпизодов дискомфорта в грудной клетке.
Анализ многочисленных отечественных и зарубежных исследований, особенно на протяжении последних 15 лет, показывает, что значительной информационной ценностью обладают скрытые составляющие электрофизиологических процессов, которые не анализируются в клинической практике, что снижает потенциальные возможности диагностических систем.
Ситуация кардинально изменяется с появлением новых подходов к анализу и интерпретации ЭКГ, которые принципиально не могут быть реализованы без компьютерной обработки [2, 3]. Оказалось, что диагностическая ценность одноканальной ЭКГ повышается благодаря оригинальному подходу к компьютерному анализу и интерпретации ЭКГ в фазовом пространстве. Данный метод разработан в Международном научно-учебном центре информационных технологий и систем НАН и МОН Украины и реализованном
Рис. 1. Последовательность этапов обработки ЭКГ комплексом ФАЗАГРАФ : исходная ЭКГ (а); ее фазовая траектория (б); усредненная фазовая траектория (в); восстановленный эталонный цикл ЭКГ во временной области (г).
Рис. 2. Фазовый портрет ЭКГ на плоскости z(t), z'(t) в виде периодического аттрактора (а) и фрагменты реполяризации, отображённые на фазовой плоскости (б).
в аппаратно-программном комплексе ФАЗАГРАФ , который выпускается серийно [4].
Эффективность этого подхода при скрининге ишемической болезни сердца подтверждена масштабными исследованиями, обобщенные результаты которых представлены в работе [5]. Клинические испытания подтвердили, что за счет использования дополнительного диагностического признака РТ, характеризующего симметрию фрагмента реполяри-зации усредненной фазовой траектории, удается повысить чувствительность и специфичность ЭКГ-диагностики при обработке сигнала одного отведения (первого стандартного) даже в тех случаях, когда традиционный анализ ЭКГ в 12 традиционных отведениях оказывается неинформативным [4].
В ряде других работ также отмечается ценность анализа формы Т-зубца ЭКГ в одном отведении, хотя большинство исследователей в области электрокардиографии все же придерживаются мнения, что анализ ЭКГ только в одном отведении может использоваться лишь при мониторинге нарушений сердечного ритма. В последнее время концепция генезиса волны Т уточняется, но общепризнано, что она отражает степень неоднородности реполяризации желудочков.
Цель данного исследования — изучение диагностической ценности совокупности показателей фазового портрета ЭКГ первого стандартного отведения при оценке функционирования сердечно-сосудистой системы у лиц с различным уровнем адаптационного потенциала.
Материал и методы
В отличие от большинства известных работ, в которых фазовый портрет одноканальной ЭКГ z(t) изучается на плоскости с координатами z(t), z(t-т), где т — временная задержка, комплекс ФАЗАГРАФ за счет использования оригинальных компьютерных алгоритмов впервые обеспечивает возможность построения фазового портрета ЭКГ в координатах z(t), z'(t), где z'(t) — скорость изменения электрической активности сердца в момент времени t [6]. Благодаря этому удается с высокой точностью восстановить полезный сигнал (эталонный цикл), оценить форму его элементов, в частности форму зубца Т, и учесть скоростные изменения ЭКГ, на ценность которых давно уже обращали внимание кардиологи (рис. 1).
Фазовый портрет ЭКГ подобно векторкардио-грамме содержит петли зубцов Р, Т и комплекса QRS (рис. 2), но, в отличие от традиционной векторкардио-граммы, может быть построен по сигналу одного отведения, например, первого стандартного отведения.
Установлено, что анализ показателя РТ, характеризующего симметрию участка реполяризации, и оценка его среднеквадратического отклонения (СКО РТ) позволяет проводить оценку функциональных резервов миокарда [7].
Дополнительную диагностическую информацию несут и другие признаки фазового портрета ЭКГ
(рис. 2), такие как угол ориентации фазового
с ^
портрета и параметр STR, характеризующий соотношение площадей петель зубца Т и комплекса QRS на фазовой плоскости z(t), z'(t) [8].
В работе [9] впервые было описано еще одно свойство фазового портрета одноканальной ЭКГ: под действием физических нагрузок увеличивается показатель характеризующий область рассеивания точек фазового портрета, которая уменьшается после прекращения нагрузки, причем время "восстановления" фазового портрета зависит от степени тренированности испытуемого [10, 11]. Оригинальные компьютерные алгоритмы, направленные на оценку указанных показателей фазового портрета одноканальной ЭКГ, описаны в монографии [6].
Исследование проводилось в период с февраля 2012г по апрель 2014г на следующих базах г. Симферополя:
♦ Крымского республиканского учреждения (КРУ) "Спортивно-физкультурный диспансер",
♦ КРУ "Симферопольский гериатрический пансионат",
♦ КРУ "Клинический госпиталь инвалидов и ветеранов войны",
♦ КРУ "Крымский республиканский кардиологический диспансер",
♦ футбольного клуба "Таврия",
♦ Симферопольского мотор-вагонного депо,
♦ Крымского Федерального университета им. В. И. Вернадского.
Исследование было проведено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики ^СР) и принципами Хельсинской Декларации. Протокол исследования был одобрен этическими комитетами всех участвующих организаций. До включения в исследование у всех участников было получено письменное информированное согласие. В исследованиях принимали участие 825 человек 17-70 лет. Группа лиц с кардиологической патологией состояла из 99 человек 50-70 лет с диагнозом ИБС, ПИКС. В группу условно здоровых вошли волонтёры 17-50 лет (п=726), из которых 35 спортсменов-футболистов (кандидаты в мастера спорта и мастера спорта) и 15 операторов электропоездов 30-35 лет.
Регистрацию и анализ ЭКГ в фазовом пространстве с определением параметров РТ, STR, а и ст а также СКО РТ проводили с помощью комплекса ФАЗАГРАФ®.
У операторов электропоездов параметры фазового портрета фиксировались до и после шестичасовой рабочей смены.
У условно здоровых юношей и юношей-спортсменов дополнительно производили измерения изучаемых показателей в продолжение нагрузочного теста
при ступенчато возрастающей физической нагрузке при увеличении мощности выполняемой нагрузки на 50 Вт на каждой ступени. Дополнительно с помощью комплекса ФАЗАГРАФ определяли параметры кардиоинтервалограммы с автоматическим расчётом индекса напряжения (ИН, ед.). Предварительно в этих группах был определён показатель относительного МПК, млмин/кг (Карпман, 1988).
Анализ экспериментальных данных проводили с помощью пакета STATISTICA-6.0. Оценки расхождения распределений признаков проводили с помощью критерия согласия Колмогорова-Смирнова. Анализ различий выраженности признаков между исследуемыми группами проводили с помощью критерия Стьюдента и Манна-Уитни. Для оценки взаимосвязи между исследуемыми признаками применяли критерий ранговой корреляции Спирмена.
Результаты и обсуждение
Диагностическая эффективность показателя РТ оценивалась площадью АиС под экспериментальной ROC-кривой, которая строилась координатах SE и 1^р, где SE — чувствительность и Sp — специфичность (рис. 3). Для построения кривой использовали
8е
0,9 0,8 0,70,6 0,50,4 0,30,20,1
1
1 1
1 1
1 1
1 ^ &
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
1-8р
Рис. 3. Экспериментальная ROC-кривая, построенная по результатам анализа показателя рг
Таблица 1
Площадь AUC под ^^кривой для параметров зубца Т
Показатель AUC, ед.
Рт, ед. 0,886
СКО рг ед. 0,762
Амплитуда Т, мВ 0,751
Продолжительность Т, с 0,737
1
0
Таблица 2
Схема принятия решений по совокупности 4-х показателей
Решение о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы Условие, налагаемые на значения показателей ßT, STR, aQRS и °QRS
Функциональная норма Все показатели в пределах референтных диапазонов
Условно нормальное Один из показателей вне референтного диапазона
Низкий риск нарушений Два показателя вне референтного диапазона
Средний риск нарушений Три показателя вне референтного диапазона
Высокий риск нарушений Четыре показателя вне референтного диапазона
Таблица 3
Примеры диагностических решений по совокупности показателей фазового портрета одноканальной ЭКГ
Значения показателей Решение о функциональном состоянии
aQRS' град ^ у.° ßT, У. о сердечно-сосудистой системы
110-185 <30 <0,788 >0,02 ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ НОРМА
<110 <30 <0,788 >0,02 УСЛОВНО НОРМАЛЬНОЕ
110-185 > 30 <0,788 >0,02 УСЛОВНО НОРМАЛЬНОЕ
110-185 <30 <0,788 < 0,02 УСЛОВНО НОРМАЛЬНОЕ
110-185 <30 > 0,788 >0,02 УСЛОВНО НОРМАЛЬНОЕ
<110 > 30 <0,788 >0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
>185 > 30 <0,788 >0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
>185 <30 <0,788 < 0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
<110 <30 <0,788 < 0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
<110 <30 > 0,788 >0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
>185 <30 > 0,788 >0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
110-185 > 30 > 0,788 >0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
110-185 <30 > 0,788 < 0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
110-185 > 30 <0,788 < 0,02 НИЗКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
>185 > 30 <0,788 < 0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
<110 > 30 <0,788 < 0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
>185 > 30 > 0,788 >0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
<110 > 30 > 0,788 >0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
>185 <30 > 0,788 < 0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
<110 <30 > 0,788 < 0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
110-185 > 30 > 0,788 < 0,02 СРЕДНИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
<110 > 30 > 0,788 < 0,02 ВЫСОКИЙ РИСК НАРУШЕНИЙ
99 записей ЭКГ кардиологических больных и 726 записей ЭКГ здоровых добровольцев.
Как известно, площадь АиС определяет среднюю чувствительность диагностического теста SE при возможных значениях специфичности 0< Sp<1. Установлено, что АиС = 0,889 ед. для показателя рг
Для сравнения в таблице 1 представлены результаты оценки площадей АиС, вычисленных по этим же данным для других параметров зубца Т. Приведенные данные подтверждают высокую диагностическую ценность показателя Рг
Установлено также, что простое пороговое правило:
НОРМА, если рт<рт0, (1) ВНИМАНИЕ, если Рт>Рт0
при Рт0«0,788 обеспечивается чувствительность
Важно отметить, что на всех записях ЭКГ кардиологических больных, которые использованы для построения ROC-кривой, зубец Т был в положительной зоне, а смещение сегмента ST не превышало допустимых пределов. Поэтому диагностический тест (1) с такими сравнительно высокими операционными характеристиками, полученными по результатам анализа одноканальной ЭКГ на таком "сложном" для диагностики клиническом материале, вполне можно считать полезным для скрининговых обследований.
Аналогичным образом определены референтные диапазоны трех других показателей: НОРМА, если 110<а <185 град. (2) НОРМА, если ст <30 у.е. (3) НОРМА, если STR>0,02 у.е. (4)
SE=78,
и специфичность Sp=80,3%.
По мере накопления данных указанные референтные величины будут уточняться.
Таблица 4
Коэффициенты ранговой корреляции в группах больных с кардиологической патологией и условно-здоровых волонтёров 17-70 лет, п=224
Условия
Параметры
Рт
СКО рт
а п^-
Больные с кардиологической патологией(п=99) Рт СКО рт а„,
1,00
0,66* -0,06 0,19
0,66* 1,00 0,04 0,11
QRS -0,06 0,04 1,00 0,27
QRS
0,19 0,11 0,27 1,00
Условно здоровые (п=125) Рт СКО рт
1,00 0,45*
0,45* 1,00
-0,37 -0,21
0,07 0,12
QRS
-0,373 -0,21 1,00 -0,02
Примечание: * — корреляции значимы на уровне р<0,05.
Изменение показателей фазового портрета после нагрузки 250 Вт в группах с разным уровнем адаптационного потенциала, п=24
QRS
0,07 0,12 -0,02 1,00
Таблица 5
Показатели Условно-здоровые юноши 17-19 лет (группа 1, п=12) Юноши-спортсмены 17-19 лет (группа 2, п=12)
До нагрузки, М±т После нагрузки, М±т Д, % До нагрузки, М±т После нагрузки, М±т Д, %
Рт 0,79±0,03 1,10±0,04 39,0** 0,69±0,0355 0,93±0,03555 34,7***
СКО рт 0,13±0,02 0,16±0,01 23,3 0,08±0,0155 0,12±0,0155 50,1***
CTQRS 20,8±1,7 32,0±2,5 53,5*** 19,1±1,9 33,5±2,3 75,3***
аQRS 132 167 26,5 116 184 58,6Т
Примечания: * — р<0,05, ** — р<0,01, *** — р<0,001 — достоверность изменений относительно покоя по критерию Стьюдента, т — р<0,05 — достоверность изменений относительно покоя по критерию Манна-Уитни, 55 — р<0 , 01, 555 — р<0,001 — достоверность различий первой и второй групп по критерию Стьюдента.
60
50
40
! 30 ъ
20 10
0
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 СКО в т
о здоровые тренированные о больные с кардиологической патологией
ЛДФ \
\ \ \ \ о
\ о ° \ о \ О 8
• \ * О л ° о о о о о
\ а* % ?Л о о ° ^ ооо о °о о О о
• • О \ \ \ '"о
260
220
180
140
100
60
ЛДФ
® / /
• О г/ /
®
• • \ / о
© О о Л ' О 1 ! о
• /10 о о о О О о""0 о о о ° о
/ : о° / | °о о о р- ° О -п ° 0 ООО °° о
/ { о
0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 в т
Рис. 4. Диаграммы рассеивания совокупности признаков в группах условно-здоровых тренированных лиц и больных с кардиологической патологией.
а
QRS
б
Один из возможных подходов к принятию решений о функциональном состоянии сердечнососудистой системы по совокупности показателей В , 8„„, а„„„ и ст^„„, основанный на принципе равно-
1 1Я QКЬ QКЬ
правных "голосований", представлен в таблице 2. Некоторые варианты таких решений показаны в таблице 3.
Статистический анализ показал, что между показателями а -В и ст -СКО р как в группе здоровых
^КЬ 1 ^КЬ 1
лиц, так и в группе лиц с кардиологической патоло-
гией, практически отсутствует корреляционная взаимосвязь (табл. 4).
В то же время, диаграммы рассеивания пар значений показателей, соответствующие условно здоровым тренированным лицам и больным с кардиологической патологией, образуют компактные области, которые достаточно далеки друг от друга (рис. 4.). Вероятно, эти показатели с разных сторон отражают патогенетические особенности дисфункции. Так, например, у пациентов с кардиологической патоло-
а
а
а
260
220
180
140
100
60
ЛДФ \ ▲ ▲
\ А
о \ ▲
• \
▲
О о \
о • • Ж"
о съ У
\
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 в т, ед
1,0 1,1 1,2
1 — условно-здоровые юноши 17-19 лет
2 — условно-здоровые юноши-спортсмены 17-19 лет
260
220
180
140
100
60
ЛДФ
J ▲
д
1
о , ▲ \---J А
о о к А
▲
о о А ,
0,4 0,5 0,6
0,7 0,8 вт, ед
0,9 1,0 1,1 1,2
о покой
Л физическая нагрузка 250 Вт
Рис. 5. Диаграммы рассеивания совокупности показателей фазового портрета при физической нагрузке 250 Вт у юношей с разным уровнем функциональных резервов.
60 50 40
Изо ь
20 10
0
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 СКО в т
о покой
о психофизическое напряжение
Рис. 6. Диаграмма рассеивания совокупности признаков фазового портрета у операторов электропоездов до и после психофизической нагрузки.
гией происходит заметное уменьшение угла а при росте показателя Рт (рис 4, б).
Четко видно (рис. 4), что в пространстве двух показателей можно проводить разделение представителей указанных групп, используя линейную дискри-минантную функцию (ЛДФ), которая не параллельна осям координат, а, значит, обеспечивает более эффективное разделение, чем каждый показатель в отдельности.
Установлено, что средние значения показателей В , СКО р ст а а также их изменения Д под
1 1 QRS QRS
действием физической нагрузки, зависят от уровня адаптационного потенциала (табл. 5). Так юноши-спортсмены второй группы с большими резервами адаптации (МПК =55,5±4,9 млмин/кг) характеризовались исходно малыми значениями Рт и СКО Рт, что
соответственно на 23, 7% (р<0,01) и на 39, 5% (р<0,01) меньше, чем у первой группы, которую составили юноши с более низким уровнем адаптационного потенциала (МПК-41,7±2,5 млмин/кг).
Обнаружено также, что у юношей-спортсменов приспособление к физической нагрузке мощностью 250 Вт (ИН =110±15,8 усл. ед.) характеризовалось меньшими изменениями Д значений показателя Рт по сравнению с юношами первой группы (р<0,01) при существенно большем росте значений угла а (р<0,01), в то время как у представителей группы 1 при высоком напряжении механизмов регуляции (ИН =210,4±25,2) наблюдалась противоположная тенденция: рост значений Рт происходил на фоне существенно меньших изменений Д показателя а . Можно предположить, что в процессе систематических физических тренировок сердечно-сосудистая система спортсмена "обучается" выбирать более эффективные методы управления, которые и проявляются в наблюдаемых тенденциях изменений показателя а по сравнению с нетренированными юношами.
Примечательно, что у молодых людей без кардиологической патологии, независимо от уровня их тренированности, под действием внешней нагрузки происходит рост и показателя Рт и показателя а (рис. 5) в отличие от кардиологических больных, которые, по сравнению со здоровыми добровольцами, даже в состоянии покоя демонстрировали противоположную тенденцию изменений показателей Рт
и (рис. 4, б): рост показателя Рт сопровождался снижением значений показателя а .
Вероятно, одновременный рост значений показателей Рт и а под действием внешней нагрузки можно считать оптимальной стратегией развития адаптации, обеспечивающей более эффективное функционирование сердечно-сосудистой системы.
2
Примечательно, что не только направленность, но и "размеры" области значений пар показателей несут информацию об особенностях адаптации. Для иллюстрации на рисунке 6 представлена скаттеро-грамма значений пар показателей ст и СКО PT фазового портрета одноканальной ЭКГ, которые регистрировались у водителей электропоездов до и после шестичасовой психофизической нагрузки. Установлено, что после шестичасовой нагрузки при относительно стабильных показателях ЧСС (74,2±2,1 уд./мин), артериального систолического (124,3±3,2 мм рт.ст.) и диастолического (70,4±2,7 мм рт.ст.) давлений происходит расширение области скаттерограммы. После нагрузки диаметр области скаттерограммы, определяемый наиболее удаленными точками, увеличился почти на 50%, что свидетельствует о ценности исследования совокупности признаков фазового портрета ЭКГ для выявления эффектов стресс-реакции при оценке эффективности функционирования сердечно-сосудистой системы.
Литература
1. De Torbal A, Boersma E, Kors JA, et al. Incidence of recognized and unrecognized myocardial infarction in men and women aged 55 and older: the Rotterdam Study. Eur Heart J. 2006; 27 (6): 729-36.
2. Hadarcev AA. Theoretical foundations of new medical technologies. Bulletin of the International Academy of Sciences (Russian section). 2011; 1: 22-8. Russian (Хадарцев А. А. Теоретические основы новых медицинских технологий. Вестник Международной академии наук (Русская секция). 2011; 1: 22-8).
3. Es'kov VM, Hadarcev AA, Gudkov AV, et al. Philosophical and biophysical interpretation of life in the third paradigm. Bulletin of new medical technologies. 2012; XIX, 1: 38-4. Russian (Еськов В. М., Хадарцев А. А., Гудков А. В. и др. Философско-биофизическая интерпретация жизни в рамках третьей парадигмы. Вестник новых медицинских технологий. 2012; XIX, 1: 38-42).
4. Gricenko VI, Fainzilberg LS. Information technology FASEGRAPH® for integrated assessment of the cardiovascular system on the phase portrait of the electrocardiogram. The doctor and information technology. 2013; 3:52-63. Russian (Гриценко В. И., Файнзильберг Л. С. Информационная технология ФАЗАГРАФ® для интегральной оценки состояния сердечно-сосудистой системы по фазовому портрету электрокардиограммы. Врач и информационные технологии. 2013; 3: 52-63).
5. Fainzilberg LS. FASEGRAPH® — effective information technology processing ECG in the task of screening for coronary heart disease. Clinical Informatics and telemedicine. 2010; 6-7: 22-30. Russian (Файнзильберг Л. С. ФАЗАГРАФ® — эффективная информационная технология обработки ЭКГ в задаче скрининга ишемической болезни сердца. Клиническая информатика и телемедицина. 2010; 6-7: 22-30).
6. Fainzilberg LS. Computer diagnostics on the phase portrait of the electrocardiogram. Kiev: Osvita Ukrainy; 2013. Russian (Файнзильберг Л. С. Компьютерная диагностика по фазовому портрету электрокардиограммы. Киев: Освита Украины; 2013).
Заключение
Таким образом, проведенные исследования показали, что:
1. Диагностические признаки ЭКГ более выразительно проявляются при отображении сигнала в фазовых координатах z(t), z'(t), чем во временной области z(t);
2. Совокупность показателей фазового портрета, которые автоматически вычисляются комплексом ФАЗАГРАФ , позволяют расширить возможности одноканальной ЭКГ;
3. Направление перемещения и "размер" области значений пар показателей фазового портрета несут информацию об особенностях компенсаторно-приспособительных процессов при срочной и долговременной адаптации;
4. Предложенная схема принятия диагностических решений по совокупности В , S а ^ дает
T TR QRS QRS
возможность оценивать эффективность функционирования сердечно-сосудистой системы при скринин-говых обследованиях.
7. Minina EN. Analysis of wave T ECG in phase space in the definition of the functional reserves of the myocardium. Scientific notes of Taurida national University named after V. I. Vernadsky. 2013; 26 (65), 2: 148-53. Russian (Минина Е. Н. Анализ волны Т ЭКГ в фазовом пространстве в определении функциональных резервов миокарда. Ученые записки Таврического национального университета имени В. И. Вернадского. 2013; 26 (65), 2: 148-53).
8. Fainzilberg LS, Minina EN. Study of the diagnostic value of the orientation angle of the phase portrait single-channel ECG as an indicator of the functional state of the myocardium. Clinical Informatics and telemedicine. 2013; 9-10: 33-42. Russian (Файнзильберг Л. С., Минина Е.Н. Исследование диагностической ценности угла ориентации фазового портрета одноканальной ЭКГ как индикатора функционального состояния миокарда. Клиническая информатика и телемедицина. 2013; 9-10: 33-42).
9. Fainzilberg LS, Potapova TP. Computer Analysis and Recognition of Cognitive Phase Space Electro-Cardio Graphic Image. Proceeding of the 6th International Conference On Computer analysis of Images and Patterns (CAIP'95). Prague (Czech Republic). 1995; 668-73.
10. Minina EN, Fainzilberg LS, The phase portrait of the single-channel ECG in the evaluation of the functional capacity of the cardiovascular system. Journal of new medical technologies. 2014; 21-3: 22-7. Russian (Минина Е. Н., Файнзильберг Л. С., Фазовый портрет одно-канальной ЭКГ в оценке функциональных резервов сердечно-сосудистой системы. Вестник новых медицинских технологий. 2014; 21-3: 22-7).
11. Fainzilberg LS, Minina EN. Assessment of the functional state of the cardiovascular system on the magnitude of the dispersion phase trajectories single-channel ECG. Cybernetics and computer engineering. 2014; 175: 5-19. Russian (Файнзильберг Л. С., Минина Е. Н. Оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы по величине разброса фазовых траекторий одноканальной ЭКГ. Кибернетика и вычислительная техника. 2014; 175: 5-19).
