CC BY
36
Корреляционный анализ показал, что изменения ДОФВь ДПОС, ЛМОС75 после провокации имели обратную связь с мощностью выполненной нагрузки выраженной в Вт/кг (г=-0,69; р<0,05; г=-0,76; р<0,05; г=-0,76; р<0,05), соответственно.
Предположительно основным механизмом снижения степени ответной реакции на холодный воздух после интенсивной физической нагрузки является влияние катехоламинов на гладкую мускулатуру бронхов. В условиях быстрой мобилизации резервов дыхания, которое происходит при максимальной физической нагрузке, адреналин приобретает первостепенное значение. Кроме того, катехоламины оказывают опосредованное действие на бронхиальный тонус, стимулируя синтез глюкокортикоидов через ги-поталамо-гипофизарный аппарат [6].
Другой причиной может быть высвобождение окиси азота (N0). Установлено, что N0 кроме вазо-дилатирующего обладает и слабым бронхолитиче-ским действием [2]. С.К.РЫШрБ й а1. [11], измеряя N0 в выдыхаемом воздухе, показали, что уровень её возрастает с увеличением физической нагрузки и прямо зависит от уровня вентиляции. При физической нагрузке в выработке эндогенной N0 могут участвовать эпителиальный и/или сосудистый компоненты, последний увеличивается за счет силы стресса и/или экспрессии гена N0-синтазы [9]. Кроме того, в эксперименте на животных эндогенная N0 угнетала бронхоспастическую реакцию, вызванную холодным воздухом [10].
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что у 2/3 больных ВЭМ-нагрузка в индивидуально подобранном режиме, выполненная непосредственно перед провокацией, снижает степень последующей ответной реакции при проведении пробы изокапнической гипервентиляции холодным воздухом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технология физической реабилитации больных хроническими заболеваниями легких [Текст]/Н.Н.Вавилова//Бюл. физиол. и патол. дыха-ния.-1999.-Вып.3.-С.35-40.
2. Окись азота и легкие [Текст]/Н.А.Вознесен-ский, А.Г.Чучалин, Н.С.Антонов//Пульмонология.-1998.-№2.-С.6-10.
3. Диагностика холодовой гиперреактивности дыхательных путей [Текст]/Ю.М.Перельман, А.Г.При-ходько: методические рекомендации.-Благовещенск, 1998.-8 с.
4. Коррекция холодовой гиперреактивности дыхательных путей у больных бронхиальной астмой на стационарном этапе реабилитации [Текст]/А.Г.При-ходько, Н.Н.Вавилова//Бюл. физиол. и патол. дыха-ния.-2002.-Вып.12.-С.40-43.
5. Клиническая велоэргометрия [Текст]/Б.П.Пре-варский, Г.А.Буткевич.-Киев: Здоровье, 1985.-С.22-23.
6. Регуляция бронхиальной проходимости в норме и патологии [Текст]/Г.Б.Федосеев, В.И.Трофи-мов//Болезни органов дыхания. Руководство для врачей/под ред. Н.В.Путова.-М.: Медицина, 1989.-Т.1.-С.157-177.
7. Cold air test: a simplified method for airway reactivity [Text]/B.K.Assoufi [et al.]//Bull. Eur. Physiopa-thol. Respir.-1986.-Vol.22.-P.349-357.
8. Guidelines for standardization of bronchial chal-lenges with nonspecific bronchoconstricting agents [Text]/N.M.Eiser, K.F.Kеrrebijn, P.H.Quan-jer//Bull. Eur. Physiopath. Respir.-1983.-Vol. 19.-P.495-514.
9. Effects of physical conditioning on endogenous nitric oxide output during exercise [Text]/Maroun M.J. [et al.]//J.Appl.Physiol.-1995.-Vol.79.-P.1219-1225.
10. Endogenous nitric oxide inhibits bronchocon-striction induced by cold-air inhalation in guinea pigs [Text]/Yoshihara S. [et al.]//Am.J.Respir.Crit.Care Med.-1998.-Vol.157.-P.547-552.
11. Exhaled nitric oxide during exercise: site of release and modulation by ventilation and blood flow [Text]/C.R.Phillips, G.D.Giraud, W.E.Holden //J. Appl. Physiol.-1996.-Vol.80.-P.1865-1871.
12. A comparison between the airway response to isocapnic hyper-ventilation and hypertonic saline in subjects with asthma [Text]/C.M.Smith, S.D.Anderson //Eur.Respir.J.-1989.-Vol.2.-P.36-43.
П □ □
УДК 532.135:(616.2-616.2)
Н.В.Ульянычев
РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ, ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
ГУ Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания СО РАМН
РЕЗЮМЕ SUMMARY
На примере Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания СО РАМН рассмотрена возможность практического применения системного подхода в научноисследовательской деятельности путем обеспечения процесса реальным системообразующим инструментом (концепция коллективного разума).
N.V.Ulianichev
SYSTEMIC APPROACH IMPLEMENTATION IN RESEARCH. FUNDAMENTALS AND APPLICATION
We attempted to implement systemic approach in scientific research at the Far Eastern Center of Physiology and Pathology of Respiration SB
RAMS. To achieve this goal we used real system-I forming tool (collective intellect conception). |
Легочный газообмен является конечным эффектом сложного комплекса факторов, охватывающих в совокупности все системы организма. Единственно адекватным методом его исследования является системный подход, который может быть в полной мере реализован только благодаря комплексному применению интеллектуальных инструментально-программных средств и математического моделирования изучаемых систем и процессов [1, 2, 3].
В соответствии с общей теорией познания при выполнении экспериментальных исследований одновременно используются модели (фундаментальные знания, представления) исследуемых систем и процессов и проводится сравнение теоретических и экспериментальных результатов. Если теоретические и экспериментальные результаты совпали в пределах погрешностей использованных методик измерения, это свидетельствует о подтверждении представлений, лежащих в основе модели.
Если же теоретические и экспериментальные результаты не совпадают (что более интересно), этот результат направляет исследователя на изыскание факторов, которые ранее не были известны и, следовательно, не учтены в рамках модели. Модель создает возможность предварительной проверки различных гипотез относительно факторов, действие которых привело к расхождению теоретических и экспериментальных результатов. Вводя в модель дополнительно гипотетические факторы, можно установить, в какой мере влияние этих факторов устраняет имеющееся расхождение теории и эксперимента. Таким образом, модель не только позволяет обнаружить несоответствие, объясняющееся новыми, ранее неизвестными факторами и взаимодействиями, но и проверить гипотезы по поводу этих факторов. Расхождение теоретических и экспериментальных результатов ведет к постановке новых экспериментальных исследований, целью которых является изыскание причин наблюдаемого расхождения и, в конечном счете, усовершенствованию модели, росту фундаментального знания.
Для того, чтобы такой анализ был возможен, исследовательская система по своей структуре, наполнению, совокупности измеряемых параметров и методов обработки должна позволять проводить идентификацию модели. С другой стороны, научное исследование в медицине ведется неотрывно от лечения пациента и с безусловным приоритетом последнего. Поэтому функционирование научно-исследовательской системы также должно быть подчинено этой цели, что делает ее частью более глобальной системы ведения пациента в лечебнодиагностическом учреждении. Такой подход имеет и преимущество, связанное с тем, что сразу строится система практической проверки современного теоретического представления, данных и фактов отображенных (реализованных) в непрерывно обновляющейся модели.
В практической медицине автоматизация должна идти по пути создания интегрированной системы управления лечебным процессом, включая решение как лечебнодиагностических, так и административно-управленческих задач. К ним относятся: автоматизированное ведение историй болезни; оперативная обработка данных, облегчающая дифференциальную диагностику и кон-
троль состояния; использование оперативных методов обследования больных с целью функциональной диагностики; широкое использование консультативных функций компьютера (информационно-справочные системы); повседневный контроль за качеством лечения на основе автоматизированного ретроспективного анализа лечебного процесса; анализ деятельности служб, организация их работы; учет и планирование медикаментозного и других видов снабжения. Все эти задачи должны решаться не отдельно, а в тесной взаимосвязи, так как, например, отсутствие какого-либо медикаментозного средства меняет тактику лечения.
Иными словами, современная медицина нуждается в автоматизированной организации теоретических, экспериментальных и прикладных знаний, включая научные исследования и применения. Понятие "знание" включает в себя модели и методы их исследования; методики планирования, идентификации, контроля, прогнозирования результатов и обработки наблюдений; экспертные оценки и системы, административные решения и инженерные методы приложений. Сюда относятся также сами взаимоотношения человек-автоматизированная система, которые возникают вместе с организацией знаний и методов техническими и программными средствами, фиксируются в структуре системы, алгоритмах, инструкциях и становятся неотъемлемой частью, во многом определяющей ее эффективность.
Таким образом, автоматизированная система для научных исследований сегодня - это предоставление исследователю мощных компьютерных средств создания продвинутых (т.е. эффективно порождаемых, оперативно модифицируемых при настройке на конкретную предметную область, снабженных встроенными средствами контроля собственной корректности, расчета и выдачи результатов в необходимой форме) моделей изучаемых явлений. Доступность такого рода инструментария прямо на рабочем месте исследователя наряду с возможностью достаточно быстро порождать много альтернативных моделей (гипотез) различной степени точности, проводить их сравнительный анализ, в том числе и на литературном материале, дает принципиально новые возможности проверки адекватности моделей.
В медицине имеется целый ряд ограничений и специфических условий, которые вместе с задачей автоматизации исследований определяют основные требования к автоматизированной системе:
• Связывание в рамках единой системы всех компонент, необходимых для полной автоматизации проводимых исследований. Сюда относятся: моделирование, сбор первичной информации, анализ данных, информационное обеспечение, экспертные системы.
• Неизменная форма представления информации, структуры диалога и экранного интерфейса для всех компонент системы.
• Многопользовательский (сетевой) характер системы. Локальная сеть в рамках конкретного научноисследовательского учреждения, связанная с внешним источником информации.
• Обеспечение научных исследований, как составной части лечебно-диагностического процесса.
Ограниченность применения существующих систем автоматизации научно-практической деятельности в ме-
дицине связана с тем, что каждая из них, как правило, решает узкую задачу в конкретном приложении. Для осуществления полной программы автоматизации медико-биологических исследований необходимо построение системы, решающей внутри себя все перечисленные выше задачи.
В результате более чем 10-летней работы в Дальневосточном научном центре физиологии и патологии дыхания СО РАМН на примере пульмонологии впервые заложены теоретические и практические основы создания современных автоматизированных систем для научных исследований в медицине, одной из наиболее слабо формализуемых областей знания. С этой целью:
1. Разработана модель внешнего дыхания человека. Детально рассмотрены подсистемы газообмена, вентиляции, механики дыхания, тепломассообмена в дыхательных путях. По каждой из подсистем получены уравнения, описывающие ее функционирование и построены законченные модели. Модель использована как теоретическая основа создания автоматизированного научно-исследовательского комплекса для исследования основных закономерностей функционирования системы дыхания в физиологических условиях, при патологических процессах, в различных внешних условиях, для контроля и корректировки базы знаний.
Построение модели внешнего дыхания обеспечило ряд новых методических подходов к исследованию функционирования дыхательной системы (электромиография дыхательной мускулатуры, определение тепломассообмена в дыхательных путях).
2. Создана подсистема контроля - определения функционального состояния системы дыхания и ее изменений при тех или иных воздействиях в реальном масштабе времени (на основе разработки аппаратнопрограммного комплекса, позволяющего измерять параметры состояния, с высокой скоростью их обрабатывать и запоминать, а также представлять пользователю в графическом, текстовом или цифровом виде в реальном масштабе времени).
3. На основе аналитического и численного исследования созданной модели и построения системы хранения, поиска, обработки и анализа собранной информации разработана подсистема интерпретации получаемых данных.
4. Путем создания диалогового программного модуля на основе существующих алгоритмов и систем должных величин, а также алгоритмов, созданных в рамках работы программ индивидуального и группового анализа накопленной информации, разработана подсистема диагностики патологических состояний дыхательной функции.
5. Создана подсистема прогнозирования - предсказания отдаленного состояния пациента на основе его прошлого и настоящего состояния и выбранной тактики лечения (прогноз осуществляется, исходя из причинновременной связи между параметрами состояния и долговременного изучения реальных патологических процессов).
6. Разработана подсистема управления - процесса выработки лечебного воздействия на основе оценки исходного состояния системы дыхания и прогноза ее будущего состояния с целью достижения желаемого результата (моделирование лечения).
7. Создана подсистема библиографической консуль-
тации, дающая возможность быстрого получения справочной информации по новейшим методам диагностики и лечения. Чтобы обеспечить эффективное заполнение системы информацией, она дополнительно решает задачи, автоматизирующие работу библиотеки.
8. Разработана подсистема статистического анализа, включающая в себя большинство из известных на сегодня методов статистического анализа (дисперсионный, корреляционный, регрессионный, дискриминантный, анализ временных рядов). Ее языковой интерфейс, форма представления информации позволяют работать с ней неподготовленному пользователю, что открывает возможность для медика самостоятельно проводить глубокий анализ накопленных данных.
Таким образом, на базе разработанной теории создана автоматизированная система для научных исследований в физиологии и патологии дыхания. Она позволяет в диалоговом режиме проводить сбор и накопление данных, их анализ, определение должных величин, построение диагностических и лечебных алгоритмов, прогнозирование результатов. Эта система фактически является операционной оболочкой, которая обеспечивает пользователю оперативный доступ к необходимым знаниям без выхода за пределы своей предметной области и с минимумом рутинной работы. В процессе работы постоянно происходит накопление ею знаний о предмете, расширение круга решаемых задач, совершенствование диалога, углубление анализа.
В этом плане модульность системы делает ее открытой и достаточно легко модифицируемой при изменении содержания отдельных блоков и добавлении новых возможностей. Последнее позволяет сделать вывод о возможности перенесения основных подходов, выработанных при построении системы, ее глобальной структуры и функций отдельных блоков, с точностью до информационного наполнения, на любую область медицинской науки.
Упорядочение и унификация организационной структуры и информационных потоков позволит распространить разрабатываемый подход на всю филиальную сеть ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН.
На основе построенной системы подготовлено 5 докторских и 11 кандидатских диссертаций, получено 17 патентов. Дальнейшее развитие предполагает перенос разработанной системы на современные сетевые технологии, что позволит выйти на принципиально иной уровень исследований, обеспечив процесс реальным системообразующим инструментом (концепция коллективного разума).
ЛИТЕРАТУРА
1. Автоматизированная система для научных исследований в области физиологии и патологии дыхания человека [Текст]/Н.В. Ульянычев. -Новосибирск: ВО "Наука", 1993. - 246 с.
2. Модель внешнего дыхания человека: препринт [Текст]/Н.В. Ульянычев.-Благовещенск, 1990.-57 с.
3. Модель внешнего дыхания, как информационная основа автоматизированной научно-исследовательской системы [Текст]/Н.В.Ульянычев, Ю.М.Перельман, В.Ф. Ульянычева//Бюл. физиол. и патол. дыхания.-2004.-Вып.18.-С.80-84.
