CC BY
29
никновения и поддержания киральности биоорганического мира (см.: Яшин А.А. Живая материя. В 3-х тт., М.: УРСС, 2007), подтвержденную экспериментально; во всяком случае, возражений против ее в научном мире не наблюдалось... А теперь все просто с точки зрения физики и биофизики: правовращающиеся поля воздействуют на правозакрученные биомолекулы, имеющие свои микромощные электрические заряды, и закручивают их еще больше, что, в конечном итоге, и приводит к активации выработки соответствующих ферментов, а при воздействии на левозакрученные, наоборот, происходит «раскручивание» молекул, что ведет к ингибированию выработки фермента. Антисимметричное действие при облучении организма левовращающимся полем. Здесь аналогия с обычной пружинкой: возьмите ее в руки: при «докручивании» ее пружинящие свойства возрастают; при «раскручивании» - наоборот. В кровотоке наличествует турбулентное, вращательно-вихревое движение крови в сосуде; имеются железосодержащие молекулы гемоглобина. Налицо вращательное движение электрически заряженной крови, создающей свое микромощное магнитное поле. А при воздействии внешнего вращающегося поля - та же картина, как и в случае биомолекул.
Теперь вернемся к невольному источнику бед гипертоников, язвенников, гастритных больных и многих других страдающих, то есть к геомагнитному полю Земли; кстати, без которого планета не имела бы атмосферы, а значит и жизни. Опять же вспомним из школьной физики (ее достаточно): что происходит, если в поле постоянного магнита - это геомагнитное поле в норме - вторгается поток движущихся электронов, то есть помещается проводник с электрическим током? - Правильно, магнитное поле завихряется вокруг проводника. Для геомагнитного поля таким проводником с током является поток заряженных частиц, летящий к нам от Солнца, особенно интенсивный во время взрывов-бурь на нашем светиле. Поэтому геомагнитное поле завихряется, а его локализованное направление вращения определяется электрическим зарядом потока частиц, географическим положением действующей на человека локализации и так далее. Это все сугубо физически закономерно, но, учитывая конкретную неритмичность солнечных бурь, выпадение «правого» и «левого» для конкретного человека в конкретном геопространстве имеет стохастический характер.
Увы, это задано в природе, неизменимо, и защититься от своеволия возмущенного геомагнитного поля невозможно. Но понимать причину недомогания и больному, а особенно врачу и исследователю желательно. Иногда и полезно. А знание причины позволяет человеку малоприятные факторы природы «взять в свои руки» и заставить служить их человеку. К его вящей пользе. Это обычный ход человека созидающего. Как еще в древности лекари смертельный яд змеи превратили в лекарство. Тому примеров в медицине масса. А использование вращающихся полей - магнитных и электромагнитных, в первую очередь крайневысокочастотного диапазона (КВЧ), то есть с частотами 30+300 гигагерц - открывает новые перспективы в КВЧ-терапии и магнитотерапии, сейчас ставших уже рабочими неинвазивными методами лечения заболеваний по широкой их нозологии. Предоставим слово журналу «Изобретатель и рационализатор» (№ 4, 2008), так образно описавшего наши исследования.
Гастриты и язвы давно стали привычными хворями человечества. Едим на бегу что попало и при этом ухитряемся обсуждать важные проблемы по телефону или смотреть всякие ужасы по телевизору. Какой желудок это выдержит? Оказывается, для лечения гастроэнтерологических заболеваний можно использовать эффекты вихревого низкочастотного магнитного поля. Дело в том, что в зависимости от направления своего вращения поле увеличивает или уменьшает активность пищеварительного фермента пепсина. Чтобы понять, как вырабатывается в желудке пепсин, медики исследовали, как изменяется активность этого фермента, если воздействовать на него вихревым магнитным полем с правым и левым вращением вихря. Для эксперимента пришлось помучить многострадальных крыс. За 48 ч до начала опыта у животных под наркозом брали желудочный сок. А вихревое магнитное поле создавали с помощью установки авторской конструкции. Все эксперименты проводили на голодных животных. Переваривающую активность пепсина определяли дважды -до и после 25-минутного воздействия магнитного поля. Правовращающий магнитный вихрь увеличивает ферментативную активность пепсина примерно в 2 раза, левовращающий - снижает на 10-15 %. Исследователи пытаются объяснить этот феномен влиянием магнитного поля на связи внутри молекулы пепсина.
Экспериментальное подтверждение активации пепсина при правом вращении вихревого магнитного поля и его угнетения при левом вращении в опытах на крысах уже сейчас позволяет
использовать этот эффект для лечения гастроэнтерологических заболеваний, например, язвы желудка и 12-перстной кишки. Тульской научной школой и исследователями из Днепропетровска, активно координирующим свои разработки, получены теоретические результаты, подтвержденные биологическим (на лабораторных животных и in vitro) и клиническим экспериментом, относящиеся к лечению гастроэнтерологических заболеваний различной этиологии, стоматологических заболеваний (пародонтит и гингивит) и др. Еще более обширна исходная биологическая и биофизическая экспериментальная база для расширения ареала применения вихревой КВЧ-терапии и магнитотерапии: костномозговое кроветворение, неврология, стволовые клеточные технологии, сосудистые заболевания. Результаты наших исследований опубликованы в вышедшей в 2007-2008 гг. 11-томной серии монографий «Экспериментальная электромагнитобиоло-гия» (Изд-во «Триада», Москва - Тверь).
Здесь важно не снижать набранные темпы исследований, что весьма сложно в ситуации практического отсутствия общегосударственных программ, а главное - поддержки. Иначе велика вероятность обидной для страны «традиции»: открыто в России -практически применено на Западе-Востоке.
УДК 612.172+519+57.02
КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ КАК КРИТЕРИЙ УПОРЯДОЧЕННОСТИ ЯРУСНОЙ СТРУКТУРЫ ЯЯ ИНТЕРВАЛОГРАММЫ
А.А. КУЗНЕЦОВ1
При исследовании ритма сердца по совокупности реальных процессов с сильной системной нелинейностью, любые причинно-следственные отношения подлежат сомнению даже в качестве оценочных. Очевидную ущербность возможностей исследователя можно восполнить, если исходный системный процесс структурирован во времени. Биологическая упорядоченность как комбинации событийных процессов, обретает смысл лишь при создании качественно новой информации [1]. В таком случае теряется понятие их произвольности, и они становятся осмысленными. Процесс перебора комбинаций в направлении к осмысленности требует, чтобы интервалы времени событийных процессов были не меньше времени одного цикла работы системы. В качестве управляющего физического параметра выбирается интервал времени между соседними динамическими структурами со статусом их внутреннего времени. Информация о внутренней топологической структуре кардиоциклов на ЭКГ и даже об амплитудных значениях биопотенциалов косвенно выражается интервалами времени между соседними Я-зубцами. Объектом исследования (информационным сообщением) является ритм сердца условно здорового человека в форме ЯЯ-интервалограммы. Основываясь на утверждении, что в ритме сердца закодирована вся информация об общем системном процессе [2], работа системы сердца исследуется в форме единого системного процесса ритма сердца. Проблема оценки количества информации, содержащегося в сообщении, была решена в 1949 году [3]. В качестве единицы («бит») информации\ = - 1с^ р, принимают количество информации в достоверном сообщении о событии, априорная вероятность р которого равна
Цель работы - анализ упорядоченности ритма сердца посредством параметра упорядоченности («энтропии ритма»).
Применим понятие упорядоченности к ярусной диаграмме ЯЯ-интервалов, представляемой в форме макроскопического состояния системы с фиксированными значениями макропараметров. Каждому макро-состоянию поставим в соответствие набор микросостояний - фазовых ярусов [4, 5]. Каждый фазовый ярус имеет (или не имеет) набор значений ЯЯ-интервалов (фазовых ячеек). Перебор комбинаций «рабочих» структурированных ярусов позволяет проанализировать макроструктуру ЯЯ-интервалограммы. Воспользуемся формулами комбинаторики для определения термодинамической вероятности
г = -^,
П
¡=1
1 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87. Владимирский госуниверситет
где п - количество дискретных значений ЯЯ-интервалов в анализируемой выборке, N1 - количество дискретных значений ЯЯ-интервалов на ¡-том ярусе, ^ число «рабочих» ярусов. Принимая термодинамическое микросостояние в форме яруса, удобно ввести понятие энтропии макроструктуры ритма в классической форме Б = k - 1п Г , где размерная постоянная Больцмана k = 1,38 10 -23 Дж/К. По основному постулату статистической физики, все Г микросостояний, соответствующих одному макросостоянию, имеют одинаковую априорную вероятность. Априорная вероятность того, что макроскопическая система находилась в заданном микросостоянии, равна 1/Г, а после определения =1. Количество информации I = _ 1^_!, или I»1,443- 1пГ.
Рис. 1. Точечный график ЯЯ-интервалограммы УЗО А. К-вой (20 лет): 1 -покой, 2 - нагрузка, 3 - покой. ¡п = 15901, п = 2085
Формулы для энтропии и количества информации совпадают с точностью до постоянного размерного множителя, поэтому упорядоченность структуры ярусной диаграммы ЯЯ-интервалограммы можно оценивать категориями и энтропии, и количества информации (¡1), недостающего до ее полного описания [6]. Величина ¡1 всегда положительна или 1хт1п = 0. Много споров возникает по поводу абсолютных значений параметров ЭКГ, особенно, если это касается Дф. Иными словами, когда речь идет о величине переводных размерных коэффициентов и о линейности амплитудной характеристики приемного канала регистратора. Для величины ¡е, так как она зависит только от частоты считывания информации и объема набираемой выборки. Величина ШеМп зависит только от частоты считывания информации [3]. Величина ¡1 зависит лишь от одного параметра настройки накопителя ЭКГ [9] - от шага сканирования: она зависит от количества значащих цифр в значениях ЯЯ-интервалов.
На базе отделений реанимации и кардиореанимации областной клинической больницы г. Владимира проведена серия из 160 регистраций ЭКГ для условно здоровых обследуемых (УЗО), никогда не обращавшихся к кардиологу, и пациентов указанных отделений. Регистрация ЭКГ производилась монитором Холтера «АппА Я7а5&2000» в программе «ЕБсгееп» [7, 8] в режимах покоя и одноступенчатой нагрузки (для УЗО). Алгоритм программы определения координат Я-зубцов на электрокардиограмме (ЭКГ) [5] позволяет составить массив цифровых данных значений интервалов времени, ограниченных соседними зубцами Я (ЯЯ, мс). На рис. 1 приведена типичная ЯЯ-интервалограмма УЗО для режима одноступенчатой нагрузки. На рис. 2 приведены результаты расчета в форме графиков функции ¡^(п), для шести УЗО: четыре студентки ¡V курса ВлГУ, аспирант ВлГУ (23 года) и врач-реаниматолог (50 лет). Опыты (36 регистраций ЭКГ) проведены в течение одиннадцати дней в первой и второй декаде июля.
Нагрузка для всех УЗО велась в постоянном режиме велоэргометра. Время регистрации составляло 1500^2650 полных кардиоциклов (п) и было разбито на интервалы: (400-500)п -покой до нагрузки; (400-500)п - нагрузка; остаток - покой после нагрузки. Расчеты оценок количества информации ¡1 для всей выборки и для отдельных интервалов времени, соответствующих покою и нагрузке, проводился по вышеприведенным формулам. При этом величины N1 рассчитывались по формуле Стирлинга [9]: т*42мные-ы при N ^ х . Для исследованных объемов
выборок период флуктуационных колебаний экспериментальной кривой около прямой линейной зависимости может колебаться от 50п до 800п. При малых значениях п < 100 скорость роста производной всегда положительна и в 50 раз больше, чем для участков кривой при п >1000. При увеличении п производная монотонно возрастает со средней выборочной скоростью 1/5000 бит/п в диапазоне значений 500-5000. В других случаях и экспериментальная кривая может иметь переменную по знаку кривизну при такой же достоверности линеаризации.
Функция ¡е(п) с той или иной достоверностью (рис. 2) удовлетворяет линейной зависимости роста количества информации на собственной временной оси последовательности кардио-
циклов. Если принять, что эти зависимости определяют общее состояние обследуемых, то их можно назвать «прямыми состояния». Наклон прямой линии графика определяет скорость роста количества недостающей информации (&.^/йп). Для молодых здоровых людей она максимальна (8,658 бит на единицу ритма для 20 - 23 лет), с возрастом - необратимо падает (7,547 бит на единицу ритма для 50 лет). Вероятно, для ритма сердца в норме можно принять линейную зависимость обследуемой 3 (рис. 2). Эта зависимость обладает наибольшей степенью достоверности (Я2 =0,999) и наиболее близка к общей линейной зависимости ¡£ = 8,15п - 920,8 (Я2=0,995). Линейная зависимость, построенная по выборочным величинам ¡1 для нескольких дней регистрации, совпадает с линейной зависимостью, построенной на базе единой выборки ЯЯ-интервалограммы. Общее состояние обследуемых за период регистрации почти не изменилось. Режим нагрузки слабо влияет на распределение опытных данных вдоль прямой линии.
I 2, бит
1 12 = 8»б58п - 1278 И? = 0,994; тп т= 148 2 +
И (-+-> 12 = 8,34'7п - 1072 И? = 0,997; Птіп =128
3 (ж): 12= 8,012п - 836 Кг = 0,999: Птіп—104-5^-^ 4 (Л): I 2 = 8,009п - 822
Б?= а 9 98; птт=103 500: I Е ='7,б79п - 838
6 0:12 =7,547п - 543 К? = а973; птт=72
0 500 1000 1500 2000 2500 п
Рис. 2. Графики функций її(п) для шести УЗО: 1 - юноша (23 года), 2 - 5 -девушки (20 лет), 6 - мужчина (50 лет)
При ухудшении состояния отклонения экспериментальных данных от линейной зависимости при нагрузке увеличиваются, и коэффициент Я2 незначительно падает (на рис. 2, прямые 5 и 6). При этом все отклонения происходят в направлении вниз. Область значений її(п) естественно рассматривать как ограниченную общей линейной зависимостью «область состояний» ритма сердца человека (рис. 2). Уменьшение величины її при фиксированном п означает уменьшение количества информации, недостающее до полного описания ярусной диаграммы ЯЯ-интервалограммы, или упорядочивание структуры ритма. Рост величины її при фиксированном п означает усиление хаотической составляющей ритма посредством роста влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и уменьшении симпатомиметических воздействий [2]. Это ведет к спаду функционального напряжения адаптационных механизмов и оптимизации механизмов вегетативной регуляции. Для автоматизации аналитического мониторинга текущих состояний ритма сердца автор предлагает использовать «энтропийную карту» текущего состояния. На рис. 3, а, б приведены текущие значения функции її(п) для ЯЯ- интервалограмм двух произвольно выбранных больных, пациентов отделения реанимации ОКБ г. Владимира.
ІЕ, бит 1г = 5,218ч -565,7 Іг.биі“
10000 -1------ к^857 ------30000 -
_________________________25000 -
Щ*'1
20000
15000
10000
5000
1^=б,б59я -8:
-^4
Рис. 3. «Энтропийные карты» текущих состояний ритма сердца больного В-ва (а) и больного В-на (б). Показаны функциональные линии тренда
На рис. 3, а - расчетные данные 17 последовательных регистраций. Неуказанные номера точек сливаются с указанными на уровне п = 999. По уравнению линии тренда: состояние ритма сердца удовлетворительное, неустойчивое. На рис. 3, б приведены расчетные данные 5 последовательных регистраций. По уравнению линии тренда: состояние ритма сердца хорошее, устойчивое. В обоих случаях выводы о качестве состояния сделаны по уравнению «прямых состояния» линии тренда вида ¡£ = ап - Ь и коэффициента достоверности Я2 линейной аппроксимации. Улучшению состояния соответствует рост величин а = d¡z/dn и Ь = пшт- За стабильность состояния отвечает величина Я2.
Для сравнения по тем же данным регистраций тех же больных были составлены подобные карты для других однопараметрических функций: среднего значения ЯЯ-интервала ЯЯср(п) и
дисперсии g2 (n). Оказалось, что расчетные точки на графических картах разбросаны хаотически, поэтому линейная аппроксимация и адекватный анализ этих функций сильно затруднены.
Выводы. Энтропия, или количество информации, недостающее до полного описания ритма сердца, растет линейно с ростом объема анализируемой выборки. Поэтому ритм сердца является динамическим процессом, линейно аккумулирующим недостающее количество информации на собственной временной шкале. Есть предел скорости роста количества информации, определенный величиной 8,7 бит на единицу ритма, являющийся нормой, или показателем хорошего состояния здорового человека. Вариационные ряды значений dl^/dn и R2, могут быть групповыми факторами при оценочной сертификации больших групп людей по общему состоянию и его стабильности, соответственно.
Литература
1.Кастлер Г. Возникновение биологической организации. -М.: Мир, 1967. 90 с
2.Баевский Р.М. и др. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе.- М.: Наука, 1984.- 220 с
3.Shannon C.E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. Univ. of Illinois Press, 1249.
4.Кузнецов А.А. и др. // Циклы и ритмы природы и общества.- 2007.-№ 1.- Сев.-Каз. ГТУ, Ставрополь.- С. 94-98
5.Кавасма Р. и др. Автоматизированный анализ и обработка ЭКГ-сигналов. Методы и система.-М.: Сайнс-пресс, 2006.- 144 с.
6.Блюменфельд Л.А. // СОЖ.- 1996.- №7.- С. 88-92
7.Прилуцкий Д.А. и др Накопитель ЭКГ «AnnA Flash2000»// Методы и средства измерений физических величин. НГТУ,
Н.Новгород. 2006. С. 31
8.Medical Computer Systems, http://www.mks.ru
9.Математическая Энциклопедия / Под ред . И.М. Виноградов.- Т. 5.- М.: Советская Энциклопедия, 1984.- 1248 с
УДК 616.833
АФФИЛИАРНЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К КЛАСТЕРИЗАЦИИ И РАНЖИРОВАНИЮ ЭКЗО- И ЭНДОФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ ПОЛИМОРФНЫХ МИЕЛОПАТИЙ И УРОВЕНЬ ВОСТРЕБОВАННОСТИ ИХ ЛЕЧЕНИЯ У РАЗЛИЧНЫХ СОЦИАЛЬНЫХ И ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП НАСЕЛЕНИЯ РОССИИ
В.В. МОИСЕЕВ*
Распространенность первичной инвалидности вследствие дорсопатий уже 5-7 лет назад составила, по официальным данным медицинской статистики, в среднем 19 случаев на 100 000 населения. На 01.01.2008, по сведениям МЗиСР РФ в нозологической структуре первичной инвалидности вследствие дорсопатий поражение межпозвоночного диска шейного отдела с миелопати-ей занимает третье место (21,2%). Среди лиц старше 40 лет распространенность миелопатий различного генеза достигает
1,9%. В Германии из 82 млн. населения риску цервикальной миелопатии подвержено >1 млн. человек после 50 лет. Учитывая общемировую тенденцию старения населения, в будущем поражения межпозвоночного диска шейного отдела с миелопатией (М
50.0 по МКБ-Х) станут ещё более тяжелым экономическим бременем для всех стран [1, 2, 4, 6].
Цель исследования - формирование аффилиарных подходов к кластеризации и ранжированию экзо- и эндофакторов, определяющих условия развития полиморфных миелопатий, уровень востребованности их лечения у различных социальных групп населения, базирующихся на анализе болезнетворного влияния дегенеративных, дистрофических и сосудистых факторов на развитие цервикального миелопатического синдрома и внедрении верифицированных методов своевременной диагностики и восстановительного лечения указанной патологии.
Материалы и методы. В качестве баз исследования в 2003-2008 годах задействовались ряд профильных ЛПУ и здравниц, в т.ч. на курорте Кисловодск (специализированная вертеб-роневрологическая клиника Ставропольской ГМА; санаторий «Луч»); на курорте Сочи (санатории «Волна», «Южное взморье»,
Кафедра вертеброневрологии с курсом мануальной медицины Ставропольской ГМА, Клиника вертеброневрологии. Россия, Кисловодск, 357716, ул. Коминтерна, 10; тел. e-mail: SGMA @ narzan.com
«Правда», Сочинский Центральный военный санаторий МО РФ); на курорте Геленджик (санаторий «Вулан», получивший официальный статус санаторно-курортного комплекса Российского научного Центра восстановительной медицины и курортологии Росздрава). Единицами исследования были определены (методом непреднамеренного отбора в период 2003-2008 годов) следующие рандомизированные группы больных миелопатиями, проходившие по авторским методикам восстановительное лечение на базах исследования: пациенты с синдромами сдавления передней спинальной и позвоночной артерии (М 47.0 по МКБ-Х, n=279); пациенты с поражениями межпозвоночных дисков шейного отдела (М 50.0 по МКБ-Х, n=278); пациенты с гематомиелией как превалентной формой диссеминации сосудистых миелопатий (G
95.1 по МКБ-Х, n=282); пациенты с радиационной формой миелопатий (G 95.8 по МКБ-Х, n=280). Эти рандомизированные группы составляют нужное число единиц наблюдения в рамках одного исследования, которое позволяет статистически достоверно провести многофакторный анализ изменяющихся в период лечения (и после него) однородных характеристик в зависимости от пола, возраста, наличия вредных привычек, профессионального и бытового анамнеза, объективных и субъективных клинических проявлений болезни, включая показатели физикальной, лабораторной и инструментальной диагностики.
Рентгенография позвоночника проводилась в рентгенологическом кабинете клиники вертеброневрологии СГМА на аппарате SIMENS TNR D800-1 (Germany), в т.ч., рентгенография шейного отдела позвоночника проводилась на указанном аппарате в динамике в прямой и боковой проекциях при лучевой нагрузке 0,05 мЗв. По показаниям больным миелопатиями проводились функциональные пробы (ФРИ) в положении максимального сгибания и разгибания головы (лучевая нагрузка - 0,02 мЗв). Ультразвуковое допплерографическое исследование (УЗДГ) брахиоцефальных сосудов осуществлялось с помощью системы ультразвуковой диагностики TOSHIBA Nemio SSA-550A, с локацией исследуемых сосудов датчиками с частотой 4 МГц и 2 МГц в динамике до и после проведенного комплекса лечебнореабилитационных мероприятий. Локация позвоночных артерий (ПА) проводилось в сегментах V1, V2, V3. Для идентификации сигнала применяли компрессию сонной артерии на гомолате-ральной стороне (1-2 с) по методике А.Ю. Нефедова (2000). Исследование кровотока по основной артерии и интракраниальному отрезку (сегмент V4) ПА проводилось через субокципи-тальное акустическое окно в положении пациента стоя или сидя на стуле с наклоненной вперед головой. УЗДГ артерий верхних конечностей велась по подключичной, плечевой и лучевой артериям в положении сидя с использованием функциональных проб.
В зависимости от клинических признаков миелопатий у пациентов проводилось динамическое неврологическое обследование, позволяющее конкретизировать ареал поражения и заинтересованность невральных структур спинного мозга при различных сроках длительности вертеброневрологического анамнеза. Вертеброневрологическое обследование для выявления патобиомеханических нарушений опорно-двигательной системы оценивало степень выраженности вертебрального синдрома. Посредством глубокой пальпации мышц шеи и плечевого пояса объективизировались признаки миофасциального болевого синдрома, в т.ч. регионарный постуральный дисбаланс мышц (РПДМ), триггерные пункты, локализация которых рассматривалась в зависимости от структурных единиц мышц. Для выявления функциональных биомеханических нарушений велось мануальное тестирование, оценивающее следующие функциональные биомеханические нарушения двигательной системы: функциональный блок, РПДМ, неоптимальный двигательный стереотип. Определялся тип миофиксации. При поверхностной пальпации выявлялись явления термоасимметрии, гипергидроз. ЭКГ, реоэнцефалогра-фическое и реовазографическое обследования проводились на диагностическом оборудовании «ВАЛЕНТА», предназначенном совместно с персональным компьютером анализировать результаты реографического исследования сосудов головного мозга и шейного отдела позвоночника с использованием функциональных проб, а также показатели реографического исследования сосудов верхних и нижних конечностей. Магнитно-резонансная томография (МРТ) проводилась с использованием аппарата SIMENS МАGNЕТОМ C!, оснащенного С-образным постоянным магнитом, открытым в передней части, что позволяло создавать гомогенное магнитное поле с напряженностью 0,35 Тл.
