CC BY
51
УДК 57.043
ХАОТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА ПОВЕДЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ
КРЕПКИХ АЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКОВ
Д.К. БЕРЕСТИН, А.Н. БУЛДИН, Т.В. ГАВРИЛЕНКО, Д.Д. ДАЯНОВА, Н.А. ЧЕРНИКОВ
ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры; пр-т. Ленина, 1, г. Сургут, Россия, 628412, Тел.:+7 922 6545788, e-mail: taras.gavrilenko@gmail.com
Аннотация. В настоящей статье представлены результаты исследования влияния крепких алкогольных напитков на сердечно-сосудистую систему. Методами теории хаоса и самоорганизации изучалась хаотическая динамика поведения параметров сердечно-сосудистой системы человека под воздействием крепких алкогольных напитков. При этом рассматривалась динамика воздействия алкоголя на сердечно-сосудистую систему с постепенным повышением дозы крепкого алкогольного напитка. В качестве основного параметра для расчетов были выбраны результаты регистрации пульсоинтервалографии. В рамках теории хаоса-самоорганизации был произведен расчет фазовых плоскостей и определено значение площади фазовых плоскостей, как показателей динамики изменения параметров сердечно-сосудистой системы, в рамках детерм инистско-стохастического подходы были построены гистограммы распределения значений в регистрируемом сигнале и определено значение энтропии Шеннона. С использованием методов теории хаоса и самоорганизации показаны различия, а так же выявлены общие закономерности в оценке динамики поведения параметров сердечнососудистой системы человека. Показана низкая информационная значимость стохастического подхода в сравнении с теорией хаоса - самоорганизацией. В результате проведенного исследования были показаны значительные изменения в динамике поведения параметров функциональных систем организма человека в сравнении стохастическим подходом.
Ключевые слова: квазиаттрактор, сердечнососудистая система, теория хаоса - самоорганизации.
CHAOTIC BEHAVIOR DYNAMICS PARAMETERS OF CARDIOVASCULAR SYSTEM UNDER THE INFLUENCE OF STRONG
ALCOHOLIC DRINK
D.K. BERESTIN, A.N. BULDIN, T.V. GAVRILENKO, D.D. DAYANOVA, N.A. CHERNIKOV Surgut State University, 628412, Russia, Surgut, st. Lenina, 1, Phone: +7 922 6545788, e-mail: taras.gavrilenko@gmail.com
Abstract. This paper presents the results of investigation of the influence of alcoholic beverages on the cardiovascular system. By means of the methods of the theory of chaos and self-organization has been studied chaotic dynamics behavior of the parameters of the cardiovascular system of a person under the influence of alcoholic beverages. In this case, the dynamics of the effects of alcohol on the cardiovascular system and gradually increasing doses of a strong alcoholic beverage is studied. Pulsointervalography was as main parameter of calculations. In the framework of the theory of chaos and self-organization phase planes was calculated and the value of the area was defined by the phase planes, as indicators of the dynamics of change in the parameters of the cardiovascular system. Histogram values in the recorded signal was worked out and value of the Shannon entropy was determined by means of the deterministic-stochastic approaches. The use of the methods of the theory of chaos and self-organization shows the differences, as well as general patterns identified in the evaluation of the dynamic behavior of the parameters of the cardiovascular system of a person. Low information shows the importance of the stochastic approach in comparison with the theory of chaos and the self-organization. The study had shown significant changes in the dynamics of the behavior of the parameters of the functional systems of the human body compared to a stochastic approach.
Key words: quasiattractor, theory of chaos and self-organization.
В начале XX века в России сформировалась традиция потребления крепких алкогольных напитков единовременными большими дозами. Русский врач В.М. Бехтерев писал: "Русский народ имел несчастную привилегию потреблять сорокоградусную водку, находиться в гораздо менее благоприятных условиях, чем народы Запада, которые главным образом потребляют виноградное вино и пиво. Дело в том, что крепкие растворы алкоголя действуют особенно разрушительно, а при слабых растворах алкоголь не имеет такого разрушительного воздействия. Сплошь и рядом у нас практикуется употребление водки большими дозами, часто на голодный желудок, а в этом случае алкоголь действует более разрушительно, нежели при потреблении такого же количества при других условиях". Такой способ потребления алкоголя крайне опасен для организма, т.е. приводит к инвалидности и снижению продолжительности жизни.
Революционные изменения в стране привели к увеличению потребления крепких алкогольных напитков. Сни-
жение количества употребления алкоголя произошло в предвоенные годы, за счет жесткой дисциплины и уголовной ответственности. Употребление спирта на фронтах Второй мировой войны и послевоенные годы негативно сказалось на здоровье нации.
Производство и потребление алкоголя продолжает расти, в связи с этим растет число больных алкоголизмом и связанных с ними преступлений в состоянии алкогольного опьянения. В употребление алкоголя вовлекаются женщины и молодежь. Снижение употребления алкоголя произошло в 1985-1987 гг. XX столетия, введением М.С. Горбачевым жестких запретительных мер по снижению потреблению и производству алкоголя в стране.
Распад СССР и реформирование страны привело к увеличению потребления крепких алкогольных напитков. В 1995 г. уровень потребления алкоголя достиг наибольших значений за всю историю страны: 15-18 л. на человека [2].
Таким образом, в силу исторических, политических,
экономических обстоятельств к концу XX века в РФ сложилась неблагоприятная алкогольная ситуация. Для изучения динамики поведения параметров сердечнососудистой системы (ССС) человека под влиянием крепкого алкоголя обычно выбираются молодые люди в возрасте от 21 до 30 лет, находящиеся в отличной физической форме. Изучаются изменения параметров сердечнососудистой системы человека, в ответ на употребление крепкого алкогольного напитка. Настоящие исследования направлены на изучение динамики поведения функциональных систем организма человека с точки зрения теории хаоса - самоорганизации (ТХС) [3].
Цель исследования - изучение хаотической динамики параметров сердечнососудистой системы человека под воздействием крепких алкогольных напитков (водка) в рамках стохастики и теории хаоса - самоорганизации.
Объекты и методы исследований. Для проведения эксперимента была отобрана группа испытуемых (аспиранты и сотрудники СурГУ) в количестве 34 человек и возрасте от 21 до 30 лет. Обследование проводилось неинвазивными методами и соответствовало этическим нормам Хельсинской декларации (2000 г.). Все испытуемые на момент проведения эксперимента находились в хорошей физической форме. Эксперимент проводился в 3 этапа. На первом этапе у испытуемых регистрировались параметры ССС в спокойном состоянии (до употребления крепкого алкогольного напитка). На втором этапе каждому испытуемому был предложен алкогольный напиток в объеме 50 мл. с содержанием спирта 40% (водка). Через 10 минут после употребления алкогольного напитка повторно регистрировались параметры функциональных систем организма (ФСО) (момент первичного алкогольного опьянения). На третьем этапе испытуемым было предложено дополнительно по 50 мл. того же самого алкогольного напитка и через 10 минут были зарегистрированы параметры ФСО, которые представляют состояние кардио-респираторной системы (КРС) человека на Севере РФ.
Информация о состоянии параметров вариабельности сердечного ритма была получена с использованием пуль-соксиметра ЭЛОКС-01 М. В устройстве ЭЛОКС-01 М используется фотооптический датчик, с помощью которого регистрируется пульсовая волна с одного из пальцев испытуемого в положении сидя, в течении 5 мин интервала изменения. Данные обрабатывались методами теории хаоса -самоорганизации, рассчитаны квазиаттракторы (КА), их площади Ув для оценки уровня вариабельности сердечных сокращений. В качестве основного параметра использовались значения межимульсных интервалов сердечных сокращений. Для сравнительного анализа использовались статистические методы обработки данных, в частности, были рассчитаны значения энтропии Шеннона, как показателя уровня хаоса в сигнале.
Реакция сердечно-сосудистой системы человека в ответ на воздействие крепкого алкогольного напитка.
На рис. 1 представлена реакция ССС человека при воздействии крепкого алкогольного напитка в сравнении с состоянием без воздействия.
Из рис. 1 видно, что на втором этапе исследования спектр сердечных совращений значительно изменился, увеличилась амплитуда колебаний на некоторых интервалах, в частности, в зоне средних частот, объем квазиаттрактора сократился (Ув =45900 после приема, в сравнении с Ув =49400), что представляет уменьшение уровня хаотичности сердечных сокращений (это можно видеть по ритмограм-мам - рис. 1 - С). На третьем этапе вариабельность сердеч-
ных сокращений продолжает снижаться. Спектр колебаний значительно перемещается из зоны низких частот в зону средних и высоких частот [1-5].
Рис. 1. A - Ритмограмма кардиоинтервалов xi=xi(t) по данным пуль-соинтервалографии; B - амплитудно-частотная характеристика сигнала xi(t);C - фазовый портрет сигнала на плоскости с координатами xi,x2= dxi/dt, для испытуемого : I) до употребления алкоголя;
II - через 10 мин после употребления первой дозы крепкого алкогольного напитка; III - после повторного употребления крепкого алкогольного напитка Для сравнения полученных результатов в рамках стохастики была рассчитана качественная оценка хаотической динамики - получены значения энтропии Шеннона (табл.) и построены гистограммы распределения частот попадания регистрируемых кардиоинтервалов NN (в msec) в один из 30 интервалов разбиения, что представлено на рис. 2. Значения площади квазиаттракторов Vg и энтропии Шеннона представлены в табл.
Рис. 2. Гистограммы расчета энтропии Шеннона (испытуемый Уи): А - до употребления алкоголя; В - через 10 мин после употребления первой дозы крепкого алкогольного напитка; С - после повторного употребления крепкого алкогольного напитка.
Таблица
Значения энтропии Шеннона и площадей квазиаттракторов по результатам измерения параметров ССС
до употребления алкоголя через 10 мин после употребления 250 мл. после повторного употребления 50 мл.
Площадь КА Vg (у.е.) 49400 45900 33000
Энтропия Шеннона Ssh 2.8497 2.8274 2.6440
Из таблицы видно, что при употреблении крепкого алкогольного напитка площадь квазиаттрактора уменьша-ется(с Ув =49400, до Ув =45900), а при повторном употреблении алкоголя, наблюдается еще более значительное сокращение площади квазиаттрактора (до Ув =3300). Изменение значений энтропии Шеннона в полной мере согласуются с изменениями площади КА.
Заключение. В результате проведенного исследования были показаны значительные изменения в динамике поведения параметров ФСО человека в сравнении стохастического подхода на основе гистограмм и энтропии Шенона. На втором этапе эксперимента, то есть через 10 мин после употребления 1 дозы алкоголя наблюдается сокращение
вариабельности сердечного ритма и сокращение площади, т. е. при попадании алкоголя организм человека испытывает существенные изменения. На третьем этапе воздействие алкоголя и уровень этих изменений существенно растет. Имеется некоторая согласованность расчетов в рамках ТХС и энтропии Шенона, но теория хаоса демонстрирует более существенные изменения квазиатракторов.
Литература
1. Можно ли моделировать и измерять хаос в медицине / В.М. Еськов [и др.] // Вестник новых медицинских технологий.- 2012.- Т. 19.- № 2.- С. 412-414.
2. Оценка физиологических параметров человека в условиях влияния физических нагрузок методом расчета расстояний между центрами квазиаттракторов / В.М. Еськов [и др.] // Вестник новых медицинских технологий.- 2012.-Т.19.- № 1.- С. 13-18.
3. Разработка и внедрение новых методов теории хаоса и самоорганизации в медицину и здравоохранение / В.М. Еськов [и др.] // Северный регион: наука, образование, культура.- 2013.- №1.- С. 150-163.
4. Сравнительный анализ стохастических и хаотических матриц квазиаттракторов поведения вектора состояния организма коренного и пришлого населения Югры/ В.М. Еськов [и др.] // Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- 2012.- Т. 11.- № 3.- С.586-591.
5. Неопределённость и непрогнозируемость - базовые свойства систем в биомедицине / О.Е. Филатова [и др.] // Сложность. Разум. Постнеклассика.- 2013.- №1.- Р.67-82.
References
1. Es'kov VM, Baltikova AA, Burov IV, Gavrilenko TV, Pash-nin AS. Mozhno li modelirovat’ i izmeryat’ khaos v meditsine? [Is it Possible Tosimulateand Measurechaosin Medicine?]. Vestnik no-vykh meditsinskikh tekhnologiy. 2012;19(2):412-4. Russian.
2. Es’kov VM, Burov IV, Kozlova VV, Volkova IYu, Yarul-lina LN. Otsenka fiziologicheskikh parametrov cheloveka v usloviyakh vliyaniya fizicheskikh nagruzok metodom rascheta rasstoyaniy mezhdu tsentrami kvaziattraktorov [The Assessment of Human Physiological Indices Under Physical Activities with Applying the Method of Quasiattractors' Centre to Centre Distance Calculation]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnolo-giy. 2012;19(1):13-8. Russian.
3. Es’kov VM, Dobrynina IYu, Drozhzhin EV, Zhivog-lyad RN. Razrabotka i vnedrenie novykh metodov teorii khaosa i samoorganizatsii v meditsinu i zdravookhranenie. Severnyy region: nauka, obrazovanie, kul’tura. 2013;27(1):150-63. Russian.
4. Es’kov VM, Gazya GV, Sokolova AA, Vasil’eva AYu. Sravnitel’nyy analiz stokhasticheskikh i khaoticheskikh matrits kvaziattraktorov povedeniya vektora sostoyaniya organizma korennogo i prishlogo naseleniya Yugry. Sistemnyy analiz i upravlenie v biomeditsinskikh sistemakh. 2012;11(3):586-91. Russian.
5. Filatova OE, Khadartsev AA, Es’kov VV, Filatova DYu. Neopredelennost’ i neprognoziruemost’ - bazovye svoystva sistem v biomeditsine. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;1:67-82. Russian.
УДК 303.722.8; 519.683.5; 614.1
АНАЛИЗ АЛГОРИТМА РАСПОЗНАВАНИЯ ТЕКСТА В БАЗЕ ДАННЫХ В .А. ХРОМУШИН
Медицинский институт, Тульский государственный университет, 300012, Россия, г. Тула, ул. Болдина, 128, тел.: +7-4872-33-32-51, e-mail: vik@khromushin.com
Аннотация. В статье анализируется алгоритм распознавания текста методом «скользящего увеличивающегося окна», используемого для кодирования множественных причин смерти. Используемый алгоритм динамически «настраивает» степень совпадения и находит наиболее похожий вариант, а также позволяет распознавать текст с грамматическими ошибками и с переставленными словами в формулировке причины смерти. Указанный алгоритм реализован по международному проекту в составе программного обеспечения регистра смертности. Приведенный анализ алгоритма распознавания указывает на заметное снижение надежности распознавания при сочетании грамматической ошибки и переставленных словах в тексте. В результате искомая в базе фраза будет не на первой строке итоговой таблицы с наиболее похожими формулировками. Для повышения распознаваемости текста при таких ошибках предлагается два подхода. Первый подход основан на разделении фразы на слова и распознавании по отдельности по каждому слову с последующим обобщением результата. Показано, что предлагаемый алгоритм не чувствителен к перестановке слов и имеет достаточный запас возможностей в распознавании текста с грамматическими ошибками. Второй подход позволят накапливать результирующую весовую оценку более быстрыми темпами, чем увеличение «сканирующего окна» за счет возведения в степень суммируемого значения величины окна. Оба подхода достигают цели по повышению надежности распознавания. К реализации рекомендован второй подход.
Ключевые слова: распознавание, алгоритм, база данных, поиск, оценка.
ANALYSIS OF ALGORITHM OF TEXT RECOGNITION IN DATABASE V.A. KHROMUSHIN
Tula State University, Medical Institute, Tula State University300013, Russia, Tula street. Boldin, 128, tel.: +7-4872-33-32-51, e-mail: vik@khromushin.com
Abstract. The paper analyzes the recognition algorithm of text by means of method "slitherring widening window" to encode multiple causes of death. The algorithm used dynamically "adjusts" the degree of convergence and finds the most similar variant, and also allows to recognize text with grammatical mistakes and ceased words in the formulation of causes of death. The algorithm was
