CC BY
19
G. G. Yeremicheva
DIAGNOSIS OF MOVEMENT DISORDERS OF STOMACH AND DUODENUM IN CHILDREN
The purpose of the work is evaluation of manometry method in the diagnosis of motor-evacuation disorders of stomach and duodenum in chronic gastritis and chronic gastroduodenitis children. The authors conclude that each floor manometry catheter is open sufficiently informative, easy and affordable method for diagnosing motor disorders of the upper gastrointestinal tract in children.
Г. Г. Еремичева
БАЛАЛАРДЫЦ АСКАЗАНЫ МЕН 1ШЕГ1НДЕГ1 ЦОЗГАЛЫС Б¥ЗЫЛЫСТАРЫН ДИАГНОСТИКАЛАУ
Жумыстыч максаты - балалардары созылмалы гастрит жэне созылмалы гастродуоденит кез^де асказан мен шектН моторлы-эвакуаторлы бузылыстарын диагностикалаудары кабат бойынша манометрия тэсшш баралау. Макала авторы кабат бойынша манометрия ашык катетермен балалардыч ас корыту трактiсiнiк жорарры белПнщ козралыс бузылыстарын диагностикалаудыч жеткiлiктi тYPдегi акпаратты, карапайым жэне колжетiмдi тэс^ болып табылады деген корытындыра келген.
Б. К. Койчубеков
ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕРДЕЧНОГО РИТМА
Кафедра медицинской биофизики и информатики Карагандинского государственного медицинского университета
В отечественной и зарубежной литературе увеличивается количество публикаций, посвященных изучению нелинейных процессов в деятельности различных систем живого организма. И это не удивительно, поскольку нелинейность является основой выживаемости как в природе, так и в обществе - абсолютное большинство адаптационных реакций носит нелинейный характер.
В связи с этим представляют интерес и нелинейные механизмы регуляции сердечного ритма, поскольку они обеспечивают необходимый энергетический ресурс сердечно-сосудистой системы. Изучение процессов регуляции в биологических системах особенно эффективно при проведении различных нагрузочных тестов, так как они позволяют исследовать механизмы перехода на новый уровень функционирования и определять функциональный резерв организма. Ответ организма на нагрузку осуществляется на основе нелинейных обратных связей, поэтому важным является исследование нелинейных показателей для оценки результатов таких тестов.
Цель работы - изучение тех процессов, которые лежат в основе функционального резерва сердечно-сосудистой системы, через анализ нелинейных показателей сердечного ритма при ортостатической пробе.
Известно, что ортостатическая проба является одним из информативных методов выявления скрытых изменений со стороны сердечнососудистой системы, в частности, со стороны механизмов регуляции. При изменении положения тела в пространстве изменяется направление сил гравитации по отношению к оси тела и этот гра-
витационный фактор в случае, если регуляторные механизмы не обладают необходимым функциональным резервом или имеется скрытая недостаточность системы кровообращения, оказывается для организма стрессорным воздействием.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В исследовании приняли участие 40 человек мужского пола в возрасте 18-21 г. Ортостати-ческая проба проводилась по методике, предлагаемой А. М. Вейном и соавт. [1]. ЭКГ регистрировалась в горизонтальном и вертикальном положениях в течение 5 мин. Временной ряд кардио-интервалов представлялся в виде непрерывной функции х(). Эта функция преобразовывалась в новый дискретный временной ряд посредством квантования этой функции с шагом 100 мс.
Расчет нелинейных показателей. Если рассматривать сердце как динамическую систему, то последовательность г-г-интервалов отражает различные регулирующие влияния со стороны вегетативной, гуморальной и центральной нервной систем. Поскольку эти влияния носят нелинейный характер, то последовательность кардиоинтервалов является нерегулярной, «хаотической». По уровню этой «хаотичности» можно судить о сложности системы регуляции сердечного ритма. Для анализа хаотических систем предложен ряд количественных показателей. Среди них:
Корреляционная размерность ^2) -позволяет измерить сложность динамики системы. Этот показатель может принимать только положительные значения.
Корреляционная энтропия (К) - если энтропия достигает нуля, то система становится полностью предсказуемой. Так будет в случае регулярных процессов. Для истинно случайных процессов энтропия неограниченно велика. Энтропия системы в режиме «ограниченного хаоса» положительна, но имеет конечное значение.
В настоящей работе для расчета корреляционной размерности и корреляционной энтропии динамическому ряду кардиоинтервалов использовался алгоритм Grassberger Р. и Ргосасса I. [2] с параметрами г=20% от SDRR, т=9.
Одним из методов нелинейного анализа вариабельности сердечного ритма является корреляционная ритмография, основанная на построении скаттерограмм или, согласно принятой в зарубежной литературе терминологии, графиков Пуанкаре (Рoincareplotanalysis).
Процедура построения скаттерограммы заключается в графическом отображении последовательных пар кардиоинтервалов (предыдущего и последующего) в 2-мерной координатной плоскости. При этом по оси абсцисс откладывается величина R-Rn, а по оси ординат - величина г^п+1, т.е. Используется временной ряд, сдвинутый относительно исходного на один R-R-интервал (лаг).
Чтобы характеризовать форму графика математически, большинство исследователей используют методику перехода к новой системе координат (х1, х2) путем вращения координатных осей на угол в = п/4 рад.
Xl cos в - sin в
_ Х 2 _ sin в cos в
Г RR 1
X п _ RRn+1 _
В новой системе координат вычисляется стандартное отклонение SD1 координат точек по оси х1 и стандартное отклонение SD2 координат точек по оси х2 [3]. SD1 отражает вариабельность сердечного ритма на коротких временных интервалах, а SD2 - за длительный период времени.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Так как корреляционная размерность имела достаточно большую вариабельность в пределах выборки, предварительно, до проведения теста, на основе кластерного анализа среди всех обследованных были выделены 3 группы. Проанализированы средние значения корреляционной размерности и корреляционной энтропии (табл. 1). По показателю корреляционной размерности все 3 группы достоверно отличались друг от друга, по показателю корреляционной энтропии различий выявлено не было. Наибольшим значением с12 характеризовалась II группа, наименьшим - III группа, в I группе корреляционная размерность имела некоторое среднее значение.
Нелинейная динамика кардиоритма наглядно демонстрируется с помощью скаттеро-грамм (рис. 1).
Для обследованного из I группы в положении «лежа» сформировавшееся «облако» находится в центре фазовой плоскости и имеет вид вытянувшейся по биссектрисе траектории. При
смене положения тела скаттерограмма сдвинулась в область коротких R-R-интервалов, наблюдалось снижение SD1 и SD2, но отношение практически оставалось на прежнем уровне и равнялось 0,35.
Скаттерограмма обследованного III группы занимала большую площадь. «облако» сдвинуто в сторону более длинных R-R-интервалов. По сравнению с I группой показатели SD1 и SD2 были выше, а их отношение составило 0,75. То есть динамика кардиоритма в этой группе более «хаотична». Реакция на ортопробу также выражалась в укорочении кардиоритмов, в снижении вариативности сердечного ритма как на коротких, так и длительных интервалах времени, но поскольку SD1 изменялся интенсивнее, отношение SD1/SD2составило 0,52.
Наиболее «хаотичная» динамика сердечного ритма наблюдалась во II группе: скаттерограмма «размыта» по фазовой плоскости и занимает значительную площадь. Если в предыдущих группах «облака» были вытянуты вдоль биссектрисы, то в данном случае оно ближе к шарообразному. Это является отражением значительной изменчивости длительности R-R-интервалов как на микро-, так и на макроуровне.
Функциональная нагрузка приводила к наиболее выраженным изменениям нелинейных показателей сердечного ритма. Произошло укорочение кардиоинтервалов, «облако» переместилось ближе к началу оси координат, площадь скаттерограммы значительно уменьшилась, снижение дисперсии SD1 и SD2 указывает на то, что ритм сердца стал более стабильным. Эта стабилизация больше выражена на микроинтервалах времени, т.е. изменения SD1 были интенсивнее, чем SD2, в результате чего отношение SD1/SD2 стало равным 0,62.
Сложность нелинейной динамики сердечного ритма оценивалась по корреляционной размерности и корреляционной энтропии. Следует отметить, что корреляционная энтропия к2 во всех группах достоверных изменений при орто-статической пробе не претерпевала. Проанализированы изменения корреляционной размерности при ортостатической пробе в 3 выделенных группах (рис. 2).
При переходе из состояния «лежа» в состояние «стоя» в I и III группах показатель D2 повышался, то есть динамика сердечного ритма усложнялась.
В III группе этот процесс происходил интенсивнее. Если в I группе корреляционная размерность возросла с 4,989±0,080 до 5,542±0,309
Таблица 1.
Нелинейные показатели сердечного ритма в выделенных группах
Показатель I группа (n=16) II группа (n=13) III группа (n=11)
D2 5,215±0,105 6,196±0,080* 4,396±0,208*
К 3,209±0,122 3,217±0,077 3,050±0,167
р<0,05 по сравнению с предыдущим кластером
*
I группа
лежа
900 700 500
стоя
!
I
т
500
700 RR мс
900
500
700
RR ¡, мс
900
II группа
900 700 500
лежа
стоя
900 700 500
500
700
900
500
700
900
RR
мс
RR
мс
Рис. 1. Изменения скаттерограммы при ортостатической пробе
(n=16), то в III группе этот рост составил с 4,346±0,198 до 5,850±0,195 (n=11). Во II группе наблюдалось недостоверное снижение корреляционной размерности с 5,881±0,060 до 5,444±0,201 (n=13).
Выявлена определенная взаимосвязь между нелинейной динамикой сердечного ритма и функциональным резервом сердечно-сосудистой системы.
Умеренную реакцию на ортостатическую пробу демонстрировали I и III группы, частота пульса при переходе из положения «лежа» в положение «стоя» изменялась в среднем менее чем на 20 уд/мин. Это свидетельствовало о том, что сердечно-сосудистая система, обладая определенным запасом резервов, реагирует на пробу с минимальным напряжением. При этом в динамике корреляционной размерности наблюдался рост, который был тем значительнее, чем меньше выражена реакция на выполнение заданной деятельности. Очевидно, что в этом случае вегетативная регуляция сердечным ритмом направлена на усложнение ее динамики.
Во II группе реакция на смену положения тела характеризовалась как избыточная. Этот вывод был сделан при наблюдении за частотой сердечных сокращений, которая возросла более
чем на 30 уд/мин. Т.е. адекватное энергетическое обеспечение систем организма потребовало значительного напряжения регуляторных систем, в частности, со стороны симпатического отдела ВНС. Усиление регулирующих влияний со стороны СНС приводило к упорядочению структуры вариационного ряда кардиоинтервалов, что выразилось в уменьшении корреляционной размерности в этой группе (рис. 2).
Результаты исследований делают очевидным тот факт, что наряду с изменениями периодических составляющих в динамике сердечного ритма обнаруживаются и нерегулярные процессы как результат сложного нелинейного взаимодействия сегментарных и надсегментарных уровней внс. Они проявляются как на микро-, так и на макро-интервалах времени. На микро-уровне регуляция направлена на уменьшение числа степеней свободы, стабилизацию кардиоритма, предположительно, в результате взаимодействия экстракардиальных и интракардиальных механизмов регуляции [4]. Эти результаты были получены при анализе скаттерограмм.
«Хаотическая» динамика ритма сердца при ортопробе снижается также и на длительных интервалах времени. Дисперсия при этом определяется, в основном, увеличением мощности
1 группа
2 группа
3 группа
8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5
"Лежа"
"Стоя"
"Лежа" "Стоя"
"Лежа" "Стоя"
*р<0,05
Рис. 2. Изменения корреляционной размерности при ортостатической пробе
периодических низкочастотных волн спектра КИГ, что приводит к уменьшению нерегулярной составляющей. Это может быть объяснено с позиций иерархической организации вегетативной нервной системы. Повышение активности симпатического отдела ВНС рассматривается условно как усиление управляющих воздействий [5], которые «упорядочивают» динамику сердечного ритма, что и было продемонстрировано при анализе корреляционной размерности - ритм сердца становился менее хаотичным, энтропия уменьшалась.
Таким образом, нерегулярные модуляции кардиоритма не являются случайными, они имеют определенную закономерность динамики, которая зависит от конкретного функционального состояния. На модели ортостатической пробы выявлено, что нелинейные процессы по-разному протекают у лиц с оптимальным и недостаточным вегетативным резервом, отражая тем самым функциональные возможности сердечно-сосудистой системы, способность адекватно обеспечивать энергетический и метаболический ресурс.
ВЫВОДЫ
1. Если в исходном состоянии покоя регистрируется некоторое среднее значение корреляционной размерности (т.е. средний уровень сложности динамики сердечного ритма), то у таких лиц вегетативное обеспечение деятельности носит оптимальный характер. Управление со стороны вегетативной нервной системы в этом случае не приводит к значительному изменению «разнообразия» в динамике сердечного ритма. Такая регуляция позволяет быстро противодействовать гравитационному фактору и предотвращать значительное снижение артериального давления.
2. Если исходный ритм представляет собой относительно регулярный процесс (корреляционная размерность имеет низкие значения), то это указывает, что функциональный резерв позволяет оптимально обеспечить реакцию организма на нагрузку за счет значительного напряжения ре-
гуляторной системы, в данном случае - активации симпатических влияний. При этом регуляция вегетативной нервной системы направлена на увеличение «хаотичности» кардиоритма до уровня, соответствующего оптимальному.
3. Если «хаотичность» сердечного ритма велика, т.е. велики пределы изменения кардио-интервалов и неопределенна их последовательность, то это снижает устойчивость в системе регуляции [6]. Поэтому во II группе с наибольшей исходной сложностью динамики сердечного ритма ответ на возмущающие стимулы выражается в появлении регулярного ритма в результате повышения активности симпатического отдела вегетативной нервной системы (корреля-ционная размерность снижается до уровня оптимального). Это в свою очередь приводит к инерционности компенсаторных механизмов и, соответственно, недостаточному вегетативному обеспечению реакции на ортостатическую пробу.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вейн А.М., Вознесенская Т.Г., Голубев В.Л. Заболевания вегетативной нервной системы. М.: Медицина; 1991: 624.
2. Grassberger P., Procaccia I. Characterization of strange attractors. Physical Review Letters 1983; (50): 346-349.
3. Brennan M., Palaniswami M., Kamen P. Do existing measures of poincare plot geometry reflect nonlinear features of heart rate variability? IEEE transactions on biomedical engineering 2001; 48, (11): 1342-1347.
4. Косицкий Г. И. Взаимодействие экстракар-диальных и интракардиальных нервных регуля-торных механизмов. Проблемы современной физиологии. Кишинев: Картемолдавеняскэ; 1969: 161-170.
5. Баевский P.M., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риска развития заболеваний. М: Медицина; 1997: 235.
6. Милсум Д. Анализ биологических систем управления. М.: Мир; 1968: 256.
B. K. Koichubekov
ASSESSMENT OF FUNCTIONAL RESERVE OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM BASED ON THE ANALYSIS OF NONLINEAR INDICES OF HEART RATE
It were studied the nonlinear indices of heart rate in individuals with different functional reserve of the autonomic nervous system. The study involved 40 men aged 18-21 years who have registered cardiointervalo-gram in the horizontal and vertical position with subsequent calculation of correlation dimension, correlation entropy and the rates scatterogram. In the model of orthostatic found that nonlinear processes take place differently in individuals with optimal and inadequate vegetative reserve, thus reflecting the functionality of the cardiovascular system, the ability to adequately provide the energy and metabolic resources.
Б. К- Койшыбеков
ЖУРЕК ЫРРАРЫНЬЩ ЖЕЛ1Л1К ЕМЕС К0РСЕТК1ШТЕР1Н ТАЛДАУ НЕГ1З1НДЕ ЖУРЕК-КАН ТАМЫРЫ ЖУЙЕС1Н1Ц ФУНКЦИОНАЛДЫК РЕЗЕРВТЕР1Н БАРАЛАУ
Вегетативт нерв жYЙесiнiч эртYрлi функционалдык pe3epBi бар наукастардьщ жYрек ыррарыньщ желiлiк емес кврсеткiштерi зерттелген. Зерттеуге 18-21 жас аралырындары, TiK жэне келбеу жардайлардары кардиоинтервалограмма ^ркелген, одан арры корреляциялык мвлшердегi, корреляциялык энтропия жэне скаттерограмма кврсеткiштерi есебiмен 40 адам катыскан. Ортостатикалык сынама Yлгiсiнде мына жардай аныкталды: желшш емес Yдерiстер очтайлы жэне жеткшказ вегетaтивтiк резервпен наукастарда эртYрлi жардайда втедi, солайша жYрек-кaн тамыры жуйеанщ функционалдык мYмкiндiктерi, энергетикалык жэне метаболикалык ресурсты адекватты камтамасыз ету кабшеп байкалады.
И. В. Коршуков
КОРРЕКЦИЯ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОМ ИГРОВОГО БИОУПРАВЛЕНИЯ
Кафедра медицинской биофизики и информатики Карагандинского государственного медицинского университета
Стрессовые воздействия являются частыми в условиях повседневной деятельности современного человека и вызывают не только изменения в вегетативной нервной системе, но и сдвиги в психоэмоциональном состоянии. При условии длительного действия стрессогенных факторов компенсаторное напряжение систем регуляции организма может приводить к снижению адаптационных резервов [1, 2].
На данный момент имеется широкий спектр нефармакологических коррегирующих воздействий (гипноз, недирективная психотерапия, аутогенная тренировка [8, 11]), способных оказывать положительное влияние не только на состояние вегетативной нервной системы, но и на психоэмоциональное состояние человека. В этом ряду можно выделить такую группу методов, как биоуправление с обратной связью, обладающую существенным преимуществом, а именно возможностью получения пациентом информации о текущем состоянии корригируемой системы или параметра, что может значительно повысить эффективность управления пациентом своим состоянием и создать условия для формирования навыков самоконтроля [4, 7, 9, 10]. Ввиду безвредности методов биоуправления данное воздействие может использоваться здоровыми лицами как профилактическое антистрессовое воздействие, в частности, для нормализации психофизиологического состояния [5, 12].
Цель работы - оценка эффективности метода игрового биоуправления по сердечному ритму в коррекции психоэмоционального состояния. Для достижения цели была поставлена задача: изучить динамику индикаторов психоэмоционального напряжения в условиях компьютерного игрового биоуправления на базе программно-аппаратного комплекса (ПАК) «Морские глубины» у здоровых людей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В исследовании участвовали 14 практически здоровых человек (18-34 лет). При БОС-тренинге на базе ПАК «Морские глубины» проводилось 10 сеансов биоуправления. До первого сеанса, после пятого и десятого сеансов проводились следующие психологические тесты: тест для измерения степени выраженности состояния нервно-психического напряжения (НПН) по опроснику Т. А. Немчина; тест для измерения степени выраженности астенического состояния (по шкале астенического состояния (ШАС) Л. Д. Малковой, адаптированной Т. Г. Чертовой на базе данных клинико-психологических наблюдений и опросника ММР1); тест для измерения степени выраженности сниженного настроения - субдепрессии (по шкале сниженного настроения - субдепрессии (ШСНС) В. Зунга, адаптированной Т.Н. Балашовой); а также тест по определению личностной тревожности (ЛТ) и реактивной тревожности (РТ) Ч. Д. Спилбергера, адаптированный на русский язык Ю. Л. Ханиным. Статистический анализ полученных данных осуществлялся с помощью пакета прикладных программ «STATISTICA 6.0», сравнение зависимых выборок проводилось с помощью непараметрического критерия Уилкок-сона.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исходное психофизиологическое состояние исследуемой группы лиц, принявших участие
