CC BY
21
УДК 37
А.Б. Шутов
старший преподаватель, кафедра физического воспитания, ФГБОУ «Сочинский государственный университет»
В. С. Семенчук
соискатель, медицинский факультет, ГОУ ВПО «Кубанский государственный университет»
И.Л. Удовенко
канд. пед. наук, доцент, кафедра адаптивной физической культуры, ФГБОУ «Сочинский государственный университет»
Л.Д. Попов
канд. мед. наук, доцент, кафедра адаптивной физической культуры, ФГБОУ «Сочинский государственный университет»
Н.М. Нефедова
канд. пед. наук, доцент, кафедра физического воспитания, ФГБОУ «Сочинский государственный университет»
ДОЛЕВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ДИНАМИКЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ АМПЛИТУД ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ R-R ИНТЕРВАЛОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ
Аннотация. Из последовательных R-R интервалов сердечного ритма путем разности можно выделить амплитуды отрицательных и положительных приращений. Динамические ряды этих амплитуд характеризуются долевыми тенденциями медленных и быстрых волн. Каждая такая волна характеризует собой долевой цикл тенденций в структуре изменчивости динамики ряда. В долевой тенденции различных волн наблюдается связь, которая может быть измерена величиной динамического сопряжения.
Ключевые слова: последовательные R-R интервалы, амплитуды прироста, метод долевых тенденций, циклические волны долевых тенденций, сопряжение долевых тенденций.
A.B. Shutov, Sochi State University
V.S. Semenchuk, Krasnodar State University
I.L. Ydovenko, Sochi State University
L.D. Popov, Sochi State University
N.M. Nefedova, Sochi State University
SHARE TENDENCIES IN DYNAMICS OF POSITIVE AND NEGATIVE AMPLITUDES
ALLOCATED FROM R-R INTERVALS OF THE ELECTROCARDIOGRAM
Abstract. From consecutive R-R intervals of a heart rhythm by a difference it is possible to allocate amplitudes of negative and positive increments. Dynamic numbers of these amplitudes are characterized by share tendencies of slow and fast waves. Each such wave characterizes itself a share cycle of tendencies in structure of variability of dynamics of some. In the share tendency of various waves communication which can be measured by size of dynamic interface is observed.
Keywords: consecutive R-R intervals, amplitudes of a gain, a method of share tendencies, cyclic waves of share tendencies, interface of share tendencies.
В природе явление долевых тенденций динамической изменчивости характеризует особенности связи между объектами. В предыдущих наших работах для оценки изменчи-
вости в динамических рядах кардиоинтервалограммы (КИГ) мы предлагали метод долевых тенденций [3]. В ходе изучения долевых тенденций мы всегда пытались выявить факторы причинения, которые вызывают соответствующие реакции исследуемого объекта. Так, было высказано предположение, что в биологических объектах цикличность положительных или отрицательных долевых тенденций отражает свойство управления по принципу логических операций «и», «или».
;а! , в р я А Я
1г-' -^ 1г у
о э
Рисунок 1 - Электрокардиограмма сердечных сокращений
Однако, в ходе исследований долевых тенденций динамического ряда, при разделении общего ряда кардиоинтервалограммы на интервалы положительных и отрицательных приростов, у каждого обследуемого получаются выборочные ряды динамики, разной длины [3]. Из-за полученных различий в длине динамических рядов не представляется возможным изучать долевые тенденции тех или иных физиологических звеньев отвечающих за регуляцию сердечного ритма в результате воздействия внешних факторов. Пространственно-временной отрезок (континуум) воздействия внешних факторов одинаков для всех систем организма и, это надо учитывать в методах исследования динамических свойствах ответных реакций организма [1].
Так, например, в динамическом ряде КИГ, представленном на рисунке 2, график 1 мы видим, что частота пульса, при переводе обследуемого из положения лежа в положение стоя вначале увеличивается, а затем уменьшается. Между зубцами Р-Р электрокардиограммы (ЭКГ) расстояния при учащении пульса сокращаются, а при замедлении - увеличиваются (см. рис.1).
Выяснилось, что если удалить методом индекса прироста медленные волны, которые характеризуются на графике 1 рис.2 уравнением полинома 3-й степени, то мы получаем исключительно быстрые волны, которые очень хорошо совпадают с нашими представлениями об участии симпатической и парасимпатической систем в регуляции сердечного ритма [5]. На графике 2 рис. 2 мы видим на КИГ в начале крупные волны, которые возникают в результате изменения тела в пространстве и, которые затем исчезают по мере адаптации организма к новым условиям.
Как мы уже отмечали, все тенденции динамического ряда могут быть преобразованы в долю участия. На графике 3 рис.2 мы видим условные циклы долевого участия повышательных и понижательных тенденций. Выпуклые дуги здесь характеризуют повышательные тенденции и, соответственно, большую долю участия симпатической системы в учащении пульса, а прогнутые дуги - большую роль парасимпатической системы в замедлении частоты пульса.
Чтобы исключить потерю информации в тенденциях при выборе полинома [2] и последующего определения индекса прироста (ИП), а так же чтобы иметь точное представление о том, насколько положительные тенденции в данной динамике быстрых волн преобладают над отрицательными тенденциями, мы выделили из ряда кар-
диоинтервалограммы (С) положительные и отрицательные амплитуды:
Д± =( См -С).
Рисунок 2 - 1 - КИГ обследуемого в ортостатической пробе, стоя;
2 - КИГ по отношению к полиному 3-й степени [2], выраженная индексом прироста;
3 - тенденции индекса прироста, выраженные условной долей участия
Положительные амплитуды, образованные при разности между последующим и предыдущем в Р-Р интервалом (Д+), были отнесены в один динамический ряд, а отрицательные (Д_) - в другой:
Д+ = (См _С)+0,01, Д_ = ( См _С)+(_0,01).
Чтобы число амплитуд в выбранном динамическом ряде соответствовало общему числу показателей ряда кардиоинтервалограммы, к пустым временным пространствам и к величине интервала амплитуды прибавлялось небольшое число (±0,01) с соответствующим знаком. Результаты выборки интервалов положительных и отрицательных амплитуд представлены на рис. 3.
Из графика на рис.3 пока нельзя сказать, какие амплитуды приростов преобладают в данной динамике. Несмотря на то, что положительные приросты выше по амплитуде, зато отрицательных приростов больше по числу.
На следующем этапе по показателям интервалов прироста были определены условные долевые тенденции [4].
1
.1 ■ .
ц р-доц, Л ^ ч „ и -Л Ц У-Ч ГЧ чй 1в1 « М "Г & Л » -Ч ^(»'г! Т Г- в
1 .................."
1 ■ ■ инт-- □ ИНТ+
Рисунок 3 - Интервалы положительных и отрицательных амплитуд в динамике ряда
быстрых волн КИГ
Рисунок 4 - Долевая тенденция приростов положительных и отрицательных амплитуд в динамике ряда быстрых и медленных волн
На рис.4 мы видим, что долевые тенденции возрастают, а при дальнейших вычислениях доли условного участия (Дуу) и доли условной активности (Дуа); Дуу = Ву+1 + Бу, Дуа = Дуу I п-,
Ву = Б, - Б, = (р,+1 + р,) х ж/Лгесое Аа
где Бу- условная доля прироста, Б, - доля прироста, п - число наблюдений, а ^ - условный, возрастающий динамический стандарт, который позволяет выделить одну из сопряженных долей в двумерной модели и представить ее на графике горизонтально [4]. До вычисления Бу определяется частность от общего числа наблюдений (РЛ), Рь = 2/£п, затем возрастающая частность (Л/): hst. = Рь + Рь+1-
Чтобы выявить отличия в положительных и отрицательных тенденциях быстрых волн мы удаляем вычитанием долевую тенденцию общего ряда (ОР инт.), которая представлена на графике рис.4 срединной линией: ВуиП+ = Ву+ - Ву±,
где Вуип+ - индекс прироста положительных интервалов, Ву+ - условная доля положительных интервалов, а Ву± - условная доля всех интервалов. После выбора тенденции медленных волн, мы получаем быстрые или положительные, или отрицательные волны (см. рис.5, график Т+ и Т-).
Для определения долевой тенденции общего ряда (ОР инт.) вначале величины положительных и отрицательных интервалов возводили в квадрат, а затем из данной
величины извлекали корень:
ОРинт =7(С,+1 - С, )2 .
Данные вычисления необходимы, так как если в ряде есть отрицательные показатели частностей, то при накопительном итоге конечная величина частностей не будет равна единице.
г—1 тГ Г- О гЛ <нО (Гк ^ Л
-Т+ -Т-
Рисунок 5 - Индекс прироста положительных и отрицательных амплитуд быстрых волн в R-R интервалах ЭКГ
На графике рис.5 мы видим синхронность между долевыми тенденциями приростов положительных и отрицательных амплитуд. Здесь следует отметить, что их активность между собой заметно отличается, уже здесь можно точно сказать о преобладании в быстрых волнах положительных амплитуд.
Все показатели долевых тенденций внесены в таблицу 1. Показатель величины условной доли участия Дуу) ориентирован на динамический стандарт и дает возможность определить, каких дуг в тенденциях было больше, положительных или отрицательных. Условная доля активности (Дуа) дает возможность определять в данном динамическом ряде преобладание тенденций положительных или отрицательных дуг. Кумулятивная емкость (КЕ) определяет долевую активность положительной или отрицательной тенденции, с учетом числа показателей ряда. Резерв динамического сопряжения (РДС) дает возможность установить величину сопряжения в долевых тенденциях быстрых и медленных волн, а так же в интервалах положительных и отрицательных амплитуд [6].
Таблица 1 - Долевые тенденции волн в динамике КИГ
Показатели медленные быстрые Сопряжение тенденций
+ инт. инт. + инт. инт. + инт. ОР Инт. инт ОР Инт.
Дуу 77,9 42,3 24,9 -10,7 77,9 53 42,3 53
Дуа 0,78 0,42 0,25 -0,11 0,78 0,54 0,42 0,54
КЕ 60,7 17,9 6,2 -1,2 60,7 28,4 17,9 28,4
РДС 0,01 0,08 0,04 0,11
Выводы. 1. В ортостатической пробе в положении стоя у обследуемого были определены количественно влияния симпатической и парасимпатической систем на
регуляцию ритма сердца. Количественное измерение влияний осуществлялось с помощью метода долевых тенденций. Парасимпатические влияния отражены в положительных долевых тенденциях (см. табл.1), их величина составила 24,9 в долевых тенденциях условного участия (Дуу). Симпатические влияния отражены в отрицательных тенденциях, их величина равна -10,7. Если бы их величины были равны, например 24,9 и -24,9, то следовало бы говорить о балансе сил. В данном случае парасимпатические влияния оказались выше на 14,2 единицы (24,9-10,7=14,2). О большей доле участия парасимпатического звена вегетативной нервной системы говорят и показатели долей условной активности (Дуа=0,25), и кумулятивной емкости (КЕ=6,2).
2. И отрицательные, и положительные амплитуды, выделенные из интервалов КИГ, содержат в себе медленные и быстрые волны. В медленных волнах, так же как и в быстрых, преобладают долевые тенденции положительных интервалов. Их величины по показателям Дуу составили 77,9 для положительных амплитуд и 42,3 для отрицательных.
3. Величины сопряжения в долевых тенденциях быстрых волн в 8 раз выше, чем в долевых тенденциях медленных волн (0,08 и 0,01 показателей РДС). Это говорит о том, что быстрые волны более взаимосвязаны и функционируют они более жестко. Сопряженность симпатической системы к тенденциям общего ряда амплитуд в 3 раза превышает сопряженность парасимпатической системы (см. 0,04 и 0,11 показателей РДС), это говорит о том, что наибольшую изменчивость в процессе адаптации претерпела парасимпатическая система.
4. Долевые тенденции динамики, представленные в таблице, отличаются от динамики, которая представлена на графике 3 рис.2. Видимо, кривая индекса прироста и ее числа [2, 5, 6], не подходят для дальнейшего определения долевых тенденций, поскольку выравнивание индексом прироста тенденций динамики, представленной медленной волной, «выравнивает» тенденцию и в динамике быстрых волн. Чтобы исключить эту потерю информации мы предлагаем другую последовательность: вначале выявляются амплитуды прироста, затем методом долевых тенденций в двумерной или трехмерной модели определяется индекс прироста долевых тенденций, который характеризует связь между причиной и следствием.
Список литературы:
1. Анохин П.К. Функциональная система как единица морфо физиологической интеграции организма. 7-Всесоюзный съезд физиологов, биохимиков, фармакологов. М., 1949, С.53-60.
2. Ботыгин И.А., Волков Ю.В., Попов В.Н., Тартаковский В.А. Вычислительные технологии в задачах обработки дендроэкологических данных // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308. № 6. С.170-174.
3. Шутов А.Б., Лобова О.Е., Семенчук В.С. Долевой метод исследования динамики вариабельности сердечного ритма //Материалы 4-й Междунар. Научн.-техн.конф., «Информационные технологии в науке, образовании и производстве. ИТНОП - 2010. -В 5-ти т. Т.3 г.Орел: Орел ГТУ, 2010, С.180-187.
4. Шутов А. Б., Лобова О.Е., Семенчук В.С. Метод долевого участия в исследовании тенденций динамики параметров физического развития у человека // Вестник СГУТиКД. 2011. № 3 (17). С. 231-238.
5. Шутов А.Б., Семенчук В.С. Определение сопряжения между макро- и микроколебаниями в тенденциях динамических рядов сердечного ритма // Приволжский научный вестник, 2011. №4. С.107—112.
6. Шутов А. Б. Свойства сопряжения в долевых тенденциях медленных и быстрых волн динамических рядов биологических и экономических систем. // Вестник СГУ-ТиКД. 2012. № 1 (19). С. 99-104.
List of references:
1. Anokhin P.K. Functional system as unit of morph physiological integration of an organism. 7- AllUnion congress of physiologists, biochemists, pharmacologists., 1949, P.53-60.
2. Botygin I.A., Volkov Y.V., Priests В.Н., Tartakovsky V.A. Computing technologies in problems of processing dendroecological data. // News of Tomsk polytechnical university. 2005. Т. 308.6. P.170-174.
3. Shutov А.В., Lobova O.E., Semenchuc V.S. Share a method of research Dynamics of variability of an intimate rhythm. // Materials of 4-th Intern. Scien. -techn. conf.,« information technologies in a science, formation and Manufacture. ITSFM - 2010. - In 5-ти т. Т.3 the Eagle: Eagle STU, 2010, P.180-187.
4. Shutov А.В., Lobova O.E., Semenchuc V.S. Method of individual share in research of tendencies of dynamics of parameters of physical development in the person. // Bulletin SGUTiKD. 2011. Vol.3 (17). P.231-238.
5. Shutov А.В., Semenchuc V.S. Definition of interface between macro-and microfluctuations in tendencies of dynamic numbers of an intimate rhythm. // "Privolzhskiy nauchnyi vestnik", 2011. Vol.4. P. 107-112.
6. Shutov А.В. Properties of interface in share tendencies of slow and fast waves of dynamic numbers of biological and economic systems. // Bulletin SGUTiKD. 2012. Vol.1. (19). P. 99-104.
