CC BY
60
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2019
Пустовойт В.И., Самойлов А.С., Ключников М.С.
СКРИНИНГ-ДИАГНОСТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СПОРТСМЕНОВ-ДАЙВЕРОВ С ПРЕОБЛАДАНИЕМ АВТОНОМНОГО ТИПА РЕГУЛЯЦИИ
ФГБУ ГНЦ «Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна» ФМБА России, 123182, г. Москва
Цель исследования - скрининг-диагностика функционального состояния спортсменов-дайверов с преобладанием автономного типа регуляции.
Материал и методы. Методика измерения показателей вариабельности сердечного ритма производилась на АПК «Диамед-МБС», согласно методическим рекомендациям ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России от 2016 г. Анализ полученных результатов осуществлялся с помощью статистической обработки данных с использованием специализированного пакета прикладных программ «KNIME» и «Statistica 7».
Результаты. Линейно-дискриминантный анализ показал высокую классификационную способность дифференциальной диагностики уровня функционального состояния спортсменов-дай-веров, обеспечивающей прогностическое совпадение в 91% случаев с реальным результатом. В итоге - предлагаемая модель определения уровня функционального состояния организма спортсменов обеспечивает совпадение прогнозируемого диагноза с реальным результатом в 80% у ЛДФ1, 100% - у ЛДФ2, 100% - у ЛДФ3, 81,8% - у ЛДФ4, 75% - у ЛДФ5, 96,3% - у ЛДФ6, 91,8% - у ЛДФ7 и 91,4% - у ЛДФ8.
Ключевые слова: спортсмены; функциональное состояние; линейно-дискриминантная функция; водолазы; адаптация.
Для цитирования: Пустовойт В.И., Самойлов А.С., Ключников М.С. Скрининг-диагностика функционального состояния спортсменов-дайверов с преобладанием автономного типа регуляции. Медицина экстремальных ситуаций. 2019; 21(2): 338-347.
Для корреспонденции: Голобородько Евгений Владимирович, заведующий научно-организационным отделом, учёный секретарь ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России, 123182, г. Москва. E-mail: [email protected]
Pustovoit V.I., Samoilov A.S., Klyuchnikov M.S.
SCREENING DIAGNOSTICS OF THE FUNCTIONAL STATE OF SPORTSMEN-DIVERS WITH A PREDOMINANCE OF AUTONOMIC TYPE OF REGULATION
Bumasyan Federal Medical Biophysical Center of the Federal Medical-Biological Agency, Moscow, 123182, Russian Federation
Aim of the study. Screening diagnostics of the athletes-divers 'functional state with a predominance of autonomic type of regulation.
Materials and methods. Measurement of the heart rate variability was carried with the use of "Diamed-MBS" hardware and software complex according to the guidelines of the State Research Center - A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical-Biological Agency, Moscow, 123098, Russian Federation. Received data were analyzed with a specialized application package of statistical data processing "KNIME" and "Statistica 7". Results Linear discriminant analysis showed high classification ability of differential diagnosis offunctional state level in athletes-divers 'providing a predictive match in 91% of cases with real results. Received data prove a proposed model of the diagnostics of the athletes 'functional state level to ensure coincidence ofpredictable diagnosis with the real result in 80% of LDF1, 100% of LDF2, 100% of LDF3, 81,8% of LDF4, 75% of LDF5, 96,3% of LDF6, 91,8% of LDF7 and 91.4% of LDF8.
Conclusions. 1. The analysis of results of obtained data of heart rate variability's method identifies the main features giving the ability to diagnose the functional state level of the organism in sportsmen-
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
divers with a predominance of autonomic type of regulation. This results allow predicting the health level based on the the following characteristics: Si, Mx, AMo50, IPRS, Mn, PARS, LF, CV, MxRMn, HR, Mo, RMSSD, pNN50, CC1, R-R intervals, HFt, LF/HF, VLF/HF, LF, AMoSDNN, SDNN, VLF. 2. There has been generated statistically significant (p<0.001) mathematical model of prognosis offunctional state level in athletes-divers' using the obtained features. 3. Highly informative linear discriminant function is designed. Such a function is capable to determine the functional state level of sportsmen-divers' organism with a predominance of autonomic type of regulation in a short time with a probability of 91%.
Keywords: athletes; functional state; linearly discriminant function; divers; adaptation.
For citation: Pustovoit V.I., Samoilov A.S., Klyuchnikov M.S. Screening diagnostics of the functional state of sportsmen-divers with a predominance of autonomic type of regulation. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations, Russian journal) 2019; 21(2): 338-347. (In Russian).
For correspondence: Evgeny V. Goloborodko, MD, Ph.D., Head of the Scientific and Organizational Department, Scientific Secretary of the State Research Center - A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical-BiologicalAgency, Moscow, 123098, Russian Federation. Email: fmbc.noo@gmail
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The study had no sponsorship. Received: February 5, 2019 Accepted: February 21, 2019
Введение
Изменение функционального состояния организма спортсменов влияет на их адаптационные способности и находится в тесной корреляционной связи с социальными условиями и изменениями условий среды обитания, что требует больших функциональных резервов, регуляция которых осуществляется через нервные и гуморальные механизмы. Воздействие экзогенных факторов приводит к изменению определённых функциональных систем, которые обеспечивают активацию дополнительных энергетических и метаболических резервов, а длительное и интенсивное влияние на организм спортсменов факторов внешней среды приводит к истощению их регуляторных ресурсов и снижению уровня адаптационных резервов организма.
Рядом авторов [1-8] было установлено, что метод вариабельности сердечного ритма (ВСР) объективно может отражать уровень функционального состояния организма человека. Несмотря на это, нет четких критериев изменения уровня здоровья от оптимального до критического функционального состояния организма спортсменов-дайверов, что делает метод ВСР малоинформативным в отношении диагностики водолазов.
Определение уровня функционального состояния организма дайверов позволит своевременно корректировать его и не доводить до развития расстройства регуляторных систем.
В результате анализа полученных данных были разработаны новые значимые показатели у спортсменов-дайверов с автономным типом регуляции, характеризующие функциональное состояние и делающие методику ВСР более наглядной и эффективной для данного профиля спортивной деятельности.
Цель исследования - разработать модель прогноза уровня функционального состояния у спортсменов-дайверов с парасимпатическим типом вегетативной регуляции.
Задачи исследования:
1. Провести анализ показателей вариабельности сердечного ритма спортсменов-дайверов для разработки интегральной шкалы оценки функционального состояния их организма с преобладанием автономного типа регуляции над центральным.
2. Определить значимые признаки изменения уровня функционального состояния организма у водолазов.
3. Разработать линейно-дискриминантную функцию, основанную на значимых и статистически информативных признаках, позволя-
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ющих проводить раннюю дифференциальную диагностику уровня функционального состояния организма спортсменов-дайверов.
Материал и методы
Исследования проводились при участии 94 спортсменов с целью разработки системы скрининг-диагностики функциональной надёжности водолазов, средний возраст которых составил 30,5±3,56 лет. Для реализации была разработана дискриминантная модель, позволяющая с высокой достоверностью определить уровень функционального состояния организма спор-тсменов-дайверов с преобладанием автономного типа регуляции. Обследование проводилось в период с 2018 по 2019 г В нем принимали участие водолазы, у которых показатели индекса напряжения регуляторных систем регистрировались ниже 100 в оптимальных условиях измерения. Спортсмены с индексом напряжения регуляторных систем выше 100 были распределены в группу с преобладанием центрального типа регуляции и в построении данной модели не участвовали. Дизайн работы утвержден 18.10.2018 г решением этического комитета № 10/2 ФГБУ «ГШ, ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России и соответствует Хельсинкской декларации 1975 г и ее пересмотру в 2013 г.
Анализ вариабельности сердечного ритма производился на АПК «Диамед-МБС» согласно методическим рекомендациям ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России от 2016 г. [4].
С целью систематизации результатов, достоверной обработки и анализа собранных материалов применялся специализированный пакет прикладных программ статистический обработки данных «KNIME» и «Statistica 7» [9, 10]. Группировка полученных признаков и их описание с моделированием наиболее вероятного развития функционального состояния производились в программе «KNIME» [9].
Для подтверждения гипотезы проводился корреляционный анализ с применением коэффициента ранговой корреляции Спирмена [10]. Для разработки линейно-дискриминантной функции использовались методы статистической обработки на персональном компьютере в табличном редакторе Excel for Windows 2016.
Анализ зависимости влияния показателей на степень функционального состояния с градацией на восемь уровней с использованием дис-криминантного анализа проводился в программе «Statistica 7» [10].
Результаты и выводы работы базируются на достоверных методах статистической обработки показателей вариабельности сердечного ритма с учетом базового исследования спортсме-нов-дайверов в оптимальных условиях с учетом психофизиологического состояния, типа вегетативной регуляции и спортивной деятельности.
Результаты
В качестве моделирования групп с различными уровнями функционального состояния был избран наиболее достоверный метод математического анализа - дискриминантный. Его основное предназначение - выявление признаков, значимо влияющих на отнесение конкретного спортсмена-водолаза к одному из уровней функционального состояния с расчетом пре-дикторных коэффициентов для последующего проведения дифференциальной диагностики уровня здоровья.
В результате исследования сердечно-сосудистой системы у 94 спортсменов-дайверов методом вариабельности сердечного ритма (ВСР) были получены значимые признаки изменения уровня функционального состояния. Обследование проводилось как в местах постоянного тренировочного процесса, так и участия в соревнованиях. Анализ полученных данных показал, что для последующей разработки модели линейно-дискриминантного анализа оценки уровня функционального состояния водолазов необходимо использовать следующие показатели ВСР: количество ударов в минуту (ЧСС), среднее значение длительности интервалов (R-R-интервалы), максимальное значение, минимальное значение (Mn), разность Max-Min (MxDMn), Отношение Max/Min (MxRMn), RMSSD, pNN50, %, среднее квадратичное отклонение (SDNN), коэффициент вариации (CV), дисперсия (D), мода (Mo), амплитуда моды (AMoSDNN), амплитуда моды (AMo50), амплитуда моды (AMo7.8), показатель автокорреляционной функции (CC1), показатель автокорреляцион-
ной функции (CC0), число аритмий (NArr), индекс напряжения регуляторных систем (Si), суммарная мощность спектра (TP), мощность HF, мощность LF, мощность VLF, мощность ULF, max высокочастотной составляющей (HFmx), max низкочастотной составляющей (LFmx), max сверхнизкочастотной составляющей (VLFmx), max ультранизкочастотной составляющей (ULFmx), период Max-спектра HF (HFt), период Max-спектра LF (LFt), период Max-спектра VLF (VLFt), период Max-спектра ULF (ULFt), мощность HF%, мощность LF%, мощность VLF%, LF/HF, VLF/HF, индекс централизации (VLF+LF)/HF, IC, ПАРС, ИПРС.
Результаты перечисленных признаков обработаны с помощью метода линейно-дис-криминантного анализа, входящего в пакет прикладных программ «Statistica-7». По итогам проведенного анализа разработана модель скрининг-диагностики функционального состояния организма водолазов, основанная на восьми уровнях. Первому уровню функционального состояния соответствовала ЛДФ1, характеризующая критическое состояние здоровья. Экстремальному состоянию отвечали ЛДФ2 (очень плохое функциональное состояние) и ЛДФ3 (плохое функциональное состояние), в группу с допустимым состоянием вошли ЛДФ4 (удовлетворительное функциональное состояние) и ЛДФ5 (хорошее функциональное состояние). Оптимальному уровню соответствовали ЛДФ6 (очень хорошее функциональное состояние) и ЛДФ7 (отличное функциональное состояние). В группу ЛДФ8 входили спортсмены-дайве-ры с характерными признаками утомления и перевозбуждением парасимпатического отдела нервной системы, сопровождающимися расстройствами регуляторных систем, что подтверждалось увеличением автономной регуляции над центральной.
Дискриминантный анализ данных показал, что для определения изменения уровня функционального состояния у водолазов на ранних стадиях необходимо учитывать такие значимые показатели, как: Si (p<0,001), Mx (p < 0,001), AMo50 (p < 0,001), ИПРС (p < 0,001), Mn (p < 0,001), ПАРС (p < 0,001), LF, % (p < 0,001), CV (p < 0,001), MxRMn (p < 0,004), ЧСС (p < 0,001), Mo (p < 0,001), RMSSD (p < 0,02),
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
pNN50 (p < 0,001), CC1 (p < 0,02), R-R-интервалы (p < 0,001), HFt (p < 0,05), LF/HF (p < 0,001), VLF/HF (p < 0,01), LFt (p < 0,1), AMoSDNN (p < 0,2), SDNN (p < 0,2), VLFt (p < 0,3).
Линейно-дискриминантный анализ позволил пошагово отобрать наиболее значимые (p < 0,05) признаки с уровнем надёжности не менее 95% и был выбран для того, чтобы решить задачу выработки окончательной математической функции. В табл. 1 приведены значения, участвующие в построении модели с уровнем градации признаков и их значимости, коэффициенты указаны согласно каждой функции.
Статистически значимая (p < 0,001) модель скрининг-диагностики функционального состояния основана на восьми уровнях:
• первая стадия функционального состояния (ЛДФ1):
ЛДФ1 = -2784,70 + (-0,17хХ21) + (-554,44хХ6) + + (-0,22хХ17) + 73,50хХ42 + 1161,84хХ7 + + (-12,98хХ41) + 0,49хХ36 + 7,95хХ13 + 291,77хХ9 + + 38,05хХ4 + 301,48хХ15 + (-1583,21хХ10) + + 0,48хХ11 + (-37,40хХ19) + 1832,21хХ5 + + 1,02хХ31 + 4,46хХ38 + (-9,65хХ39) + 0,86хХ32 + + 1,39хХ16 + 1057,65хХ12 + 0,03хХ33;
• вторая стадия функционального состояния (ЛДФ2):
ЛДФ2 = -2761,72+ (-0,32хХ21) + (-551,48хХ6) + + (-0,37хХ17) + 71,57хХ42 + 1228,28хХ7 + + (-14,86хХ41) + 0,72хХ36 + 6,03хХ13 + 304,81хХ9 + + 38,50хХ4 + 302,89хХ15 + -1445,44хХ10) + + 0,61хХ11 + (-25,30хХ19) + 1791,25хХ5 + + 0,73хХ31 + 4,59хХ38 + (-8,77хХ39) + 0,82хХ32 + + 1,39хХ16 + 993,88хХ12 + 0,08хХ33;
• третья стадия функционального состояния (ЛДФ3):
ЛДФ3 = -2839,89 + (-0,33хХ21) + (-544,28хХ6) + + (-0,70хХ17) + 73,58хХ42 + 1244,07хХ7 + + (-16,46хХ41) + 0,96хХ36 + 5,90хХ13 + + 307,98хХ9 + 39,14хХ4 + 321,07хХ15 + + (-1437,86хХ10) + 0,60хХ11+ (-28,22хХ19) + + 1799,79хХ5 + 1,84хХ31 + 3,11хХ38 + + (-7,11хХ39) + 0,53хХ32 + 1,60хХ16 + + 978,40хХ12 + 0,07хХ33;
• четвертая стадия функционального состояния (ЛДФ4):
ЛДФ4 = -2836,90 + (-0,35хХ21) + (-531,08хХ6) + + (-0,75хХ17) + 75,54хХ42 + 1241,37хХ7 + + (-15,57хХ41) + 0,78хХ36 + 5,81хХ13 + 307,59хХ9 +
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Таблица 1
Показатели вариабельности сердечного ритма у спортсменов-дайверов с автономным типом регуляции, включённые в модель дифференциальной диагностики функционального состояния
и их степени выраженности
Признак Условное обозначение Коэффициент Уровень значимости, Р
ЛДФ1 ЛДФ2 ЛДФ3 ЛДФ4 ЛДФ5 ЛДФ6 ЛДФ7 ЛДФ8
Si Х21 -0,17 -0,32 -0,33 -0,35 -0,36 -0,36 -0,34 -0,33 0,001
Mx Х6 -554,44 -551,48 -544,28 -531,08 -513,14 -492,08 -456,71 -387,62 0,001
AMo50 Х17 -0,22 -0,37 -0,70 -0,75 -0,95 -1,19 -1,41 -1,64 0,001
ИПРС Х42 73,50 71,57 73,58 75,54 78,09 80,56 82,13 81,63 0,001
Mn Х7 1161,84 1228,28 1244,07 1241,37 1231,73 1231,68 1210,65 1151,17 0,001
ПАРС Х41 -12,98 -14,86 -16,46 -15,57 -16,72 -16,65 -15,31 -13,83 0,001
LF, % Х36 0,49 0,72 0,96 0,78 0,94 1,00 0,86 0,72 0,001
CV Х13 7,95 6,03 5,90 5,81 6,26 6,44 6,52 5,37 0,001
MxRMn Х9 291,77 304,81 307,98 307,59 305,68 305,77 300,51 289,69 0,004
ЧСС Х4 38,05 38,50 39,14 39,11 39,46 39,52 39,18 38,65 0,001
Mo Х15 301,48 302,89 321,07 325,17 336,05 347,17 357,13 352,51 0,001
RMSSD Х10 -1583,21 -1445,44 -1437,86 -1448,52 -1431,02 -1454,57 -1479,46 -1503,99 0,02
pNN50 Х11 0,48 0,61 0,60 0,63 0,70 0,80 0,95 1,11 0,001
CC1 Х19 -37,40 -25,30 -28,22 -18,04 -12,51 -10,80 4,00 14,61 0,02
R-R интервал Х5 1832,21 1791,25 1799,79 1785,83 1795,65 1779,90 1740,30 1697,48 0,001
HFt Х31 1,02 0,73 1,84 0,85 1,21 1,67 2,19 2,31 0,05
LF/HF Х38 4,46 4,59 3,11 4,18 3,27 3,12 3,35 3,56 0,001
VLF/HF Х39 -9,65 -8,77 -7,11 -7,98 -7,00 -6,26 -6,42 -6,56 0,01
LFt Х32 0,86 0,82 0,53 0,77 0,65 0,58 0,65 0,78 0,1
AMoSDNN Х16 1,39 1,39 1,60 1,60 1,56 1,60 1,59 1,61 0,2
SDNN Х12 1057,65 993,88 978,40 988,64 940,75 954,64 980,11 1100,52 0,2
VLFt Х33 0,03 0,08 0,07 0,01 0,02 0,04 0,02 0,04 0,3
Константа -2784,70 -2761,72 -2839,89 -2836,90 -2889,24 -2920,63 -2902,83 -2858,51 0,001
+ 39,11хХ4 + 325,17хХ15 + (-1448,52хХ10) + + 0,63хХ11 + (-18,04хХ19) + 1785,83хХ5 + + 0,85хХ31 + 4,18хХ38 + (-7,98хХ39) + 0,77хХ32 +
+ 1,60хХ16 + 988,64хХ12 + 0,01хХ33; • пятая стадия функционального состояния (ЛДФ5):
ЛДФ5 = -2889,24+ (-0,36хХ21) + (-513,14хХ6) + + (-0,95хХ17) + 78,09хХ42 + 1231,73хХ7 + + (-16,72хХ41) + 0,94хХ36 + 6,26хХ13 + + 305,68хХ9 + 39,46хХ4 + 336,05хХ15 + + (-1431,02хХ10) + 0,70хХ11+ (-12,51хХ19) + + 1795,65хХ5 + 1,21хХ31 + 3,27хХ38 +
(-7,00хХ39) + 0,65хХ32 + 1,56хХ16 + + 940,75хХ12 + 0,02хХ33; • шестая стадия функционального состояния (ЛДФ6):
ЛДФ6 = -2920,63 + (-0,36хХ21) + (-492,08хХ6) + + (-1,19хХ17) + 80,56хХ42 + 1231,68хХ7 + + (-16,65хХ41) + 1,00хХ36 + 6,44хХ13 + + 305,77хХ9 + 39,52хХ4 + 347,17хХ15 + + (-1454,57хХ10) + 0,80хХ11+ (-10,80хХ19) + + 1779,90хХ5 + 1,67хХ31 + 3,12хХ38 + + (-6,26хХ39) + 0,58хХ32 + 1,60хХ16 + + 954,64хХ12 + 0,04хХ33;
• седьмая стадия функционального состояния (ЛДФ7):
ЛДФ7 = -2902,83 + (-0,34хХ21) + (-456,71хХ6) + + (-1,41хХ17) + 82,13хХ42 + 1210,65хХ7 + + (-15,31хХ41) + 0,86хХ36 + 6,52хХ13 + + 300,51хХ9 + 39,18хХ4 + 357,13хХ15 + + (-1479,46хХ10) + 0,95хХ11+ (4,00хХ19) + +1740,30хХ5 + 2,19хХ31 + 3,35хХ38 + + (-6,42хХ39) + 0,65хХ32 + 1,59хХ16 + + 980,11хХ12 + 0,02хХ33;
• восьмая стадия функционального состояния (ЛДФ8):
ЛДФ8 = -2858,51 + (-0,33хХ21) + (-387,62хХ6) + + (-1,64хХ17) + 81,63хХ42 + 1151,17хХ7 + + (-13,83хХ41) + 0,72хХ36 + 5,37хХ13 + + 289,69хХ9 + 38,65хХ4 + 352,51хХ15 + + (-1503,99хХ10) + 1,11хХ11 + (14,61хХ19) + + 1697,48хХ5 + 2,31хХ31 + 3,56хХ38 + + (-6,56хХ39) + 0,78хХ32 + 1,61хХ16 + + 1100,52хХ12 + 0,04хХ33. Х21 - индекс напряжения регуляторных систем, (Si);
Х6 - максимальное значение (Mx), мс; Х17 - амплитуда моды (AMo50), мс; Х42 - ИПРС;
Х7 - минимальное значение (Mn), мс;
Х41- ПАРС;
Х36 - мощность LF, %;
Х13 - коэффициент вариации (CV), %;
Х9 - отношение Max/Min (MxRMn);
Х4 - ударов в минуту (60/среднее значение);
Х15 - мода (Mo), мс;
Х10 - RMSSD, мс;
Х11 - pNN50, %;
Х19 - показатель автокорреляционной функции (CC1);
Х5 - среднее значение длительности интервалов, мс;
Х31 - период Max-спектра HF (HFt), с; Х38 - LF/HF; Х39 - VLF/HF;
Х32 - период Max-спектра LF (LFt), с; Х16 - амплитуда моды (AMoSDNN), мс; Х12 - среднее квадротичное отклонение (SDNN), мс;
Х33 - амплитуда моды (AMoSDNN). При ЛДФ1 > ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ4, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ7, ЛДФ8, у спортсменов-дайверов
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
наибольшая вероятность первой степени функционального состояния;
при ЛДФ2 > ЛДФ1, ЛДФ3, ЛДФ4, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ7, ЛДФ8 - второй степени функционального состояния;
при ЛДФ3 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ4, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ7, ЛДФ8, у спортсменов-дайверов наибольшая вероятность третей степени функционального состояния;
при ЛДФ4 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ7, ЛДФ8 - четвертой степени функционального состояния;
при ЛДФ5 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ4, ЛДФ6, ЛДФ7, ЛДФ8 - пятой степени функционального состояния;
при ЛДФ6 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ4, ЛДФ5, ЛДФ7, ЛДФ8 - шестой степени функционального состояния;
при ЛДФ7 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ4, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ8 - седьмой степени функционального состояния;
при ЛДФ8 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ4, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ7, наибольшая вероятность восьмой степени функционального состояния.
Для решения линейно-дискриминантной задачи определения уровня функционального состояния и прогноза адаптационных резервов организма спортсменов решали задачу по формулам ЛДФ, показатели переменных ВСР, полученные при обследовании конкретного дай-вера, подставляли в математическую модель и производили решение уравнений (см. табл. 1).
По итогам решения линейно-дискрими-нантной функции наибольшее значение ЛДФ соответствует уровню функционального состояния организма спортсменов. Предположим, что наибольшее значение относится к ЛДФ4. В таком случае для водолаза функциональное состояние будет соответствовать допустимому уровню с вероятностью 82%
Из табл. 2 видим, что классификационная способность определения линейно-дискри-минантной функции дифференциальной диагностики уровня функционального состояния спортсменов-дайверов обеспечивает прогностическое совпадение с реальным результатом в 91% случаев. По результатам представленных данных видим, что в группах функционально-
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Таблица 2 Классификационная матрица прогноза уровня функционального состояния спортсменов-дайверов
Степень функционального состояния % Степень функционального состояния Всего
первая вторая третья четвертая пятая шестая седьмая восьмая
Первая 80 8 2 10
Вторая 100 11 11
Третья 100 6 6
Четвертая 81,8 9 2 11
Пятая 75 1 21 6 28
Шестая 96,3 77 3 80
Седьмая 91,8 7 90 1 98
Нарушение регуляторных систем 91,4 3 32 35
Всего... 91 8 13 6 10 23 90 93 33 187
Примечание. По строкам классификация соответствует базе данных; по столбцам:- прогнозу.
го состояния организма спортсменов предлагаемая модель обеспечивает совпадение прогнозируемого диагноза с реальным результатом у ЛДФ1 - 80%, ЛДФ2 - 100, ЛДФ3 - 100, ЛДФ4 - 81,8, ЛДФ5 - 75, ЛДФ6 - 96,3, ЛДФ7 -91,8 и ЛДФ8 - 91,4%.
Разработанная модель линейно-дискрими-нантной функции дифференциальной диагностики уровня функционального состояния организма спортсменов-дайверов по данным анализа вариабельности сердечного ритма основана на 18 простейших показателях Мх, АМо50, ИПРС, Мп, ПАРС, LF, СУ, MxRMn, ЧСС, Мо, RMSSD, pNN50, СС1, Я-Я-интервалы, ОТ^ LF/HF, УLF/HF), обладает достаточно высокой информационной способностью (91%) и является статистически значимой (р<0,001). Данный анализ также позволяет включить в математическую модель дифференциальной диагностики функционального состояния организма дайверов незначимые (р>0,05) предикатные признаки AMoSDNN, SDNN, VLFt).
Пример практической реализации. Дай-вер Н. 27 лет. С целью достижения высоких показателей в спорте проходил сборы в бассейне РГУФК г Москва. На 36 день от начала подготовки во время утреннего обследования предъявлял жалобы на общую слабость. Состояние удовлетворительное, сознание ясное, температура тела 36,1°С, слизистая ротовой по-
лости розовая, подкожные лимфатические узлы не увеличены, безболезненные. Тоны сердца -ясные, ритмичные, шумов нет. ЧСС 53,2 уд в 1 мин, АД = 121/73 мм. рт. ст. В лёгких при аускультации дыхание везикулярное, хрипов нет, ЧД -12 в мин. Живот мягкий, при пальпации безболезненный, симптомов раздражения брюшины нет. Печень и селезёнка не увеличены, безболезненные. Перистальтика кишечника не нарушена. Дефекация 3 раз в сут, стул оформленный. Мочевыделительная система без патологии, мочеиспускание до 8 раз в сут, безболезненное. Считает себя практически здоровым. По результатам обследования методом вариабельности сердечного ритма: ЧСС - 53,2; Я-Я-интервалы - 1,1; Мх - 1,2 мс; Мп - 1 мс; MxDMn - 0,13 мс; МхЯМп - 1,12; RMSSD -0,03 мс; pNN50 - 10,6 %; SDNN - 0,03 мс; СУ - 2,7 %; D - 0,0009 мс2; Мо - 1,2 мс; AMoSDNN - 30,5 мс; АМо50 - 63,92 мс; АМо7.8 - 11,6 мс; СС1 - 0,73; СС0 - 11,2; Si -213; ТР - 0,84 мс2; Ш - 0,25 мс2; LF - 0,19 мс2; VLF - 0,37 мс2; ULF - 0,02 мс2; ОТтх - 6,3 мс2; LFmx - 6,38 мс2; VLFmx - 37,84 мс2; ULFmx -7,97 мс2; ЮЧ - 3,67 с; LFt - 8,7 с; VLFt -46,55 с; ULFt - 73,14 с; Ш - 30,9%; LF - 23,61%; УLF - 45,5%; LF/HF - 0,76; УLF/HF - 1,5; (VLF+LF)/HF (1С) - 2,2; ПАРС - 4; ИПРС - 1,7.
С целью дифференциальной диагностики уровня функционального состояния организ-
ма спортсмена осуществляли решение задачи по формулам ЛДФ, подставляли включённые в модель признаков значения, полученные при обследовании конкретного водолаза, и производили решение уравнений:
ЛДФ1 = -2784,70 + (-0,17x212,8) + (-554,44x1,2) +
+(-0,22x63,9) + 73,50x1,7 + 1161,84x1 + + (-12,98x4) + 0,49x23,6 + 7,95x2,7 + 291,77x1,1 + + 38,05x53,2 + 301,48x1,2 + (-1583,21x0,03) +
+ 0,48x10,6 + (-37,40x0,7) + 1832,21x1,1 + + 1,02x3,7 + 4,46x0,8 + (-9,65x1,5) + 0,86x8,7 + + 1,39x30,5 + 1057,65x0,03 + 0,03x46,5 = 2615,5;
ЛДФ2 = -2761,72+ (-0,32x212,8) + (-551,48x1,2) +
+ (-0,37x63,9) + 71,57x1,7 + 1228,28x1 + + (-14,86x4) + 0,72x23,6 + 6,03x2,7 + 304,81x1,1+ + 38,50x53,2 + 302,89x1,2 + -1445,44x0,03) + + 0,61x10,6 + (-25,30x0,7) + 1791,25x1,1 + + 0,73x3,7 + 4,59x0,8 + (-8,77x1,5) + 0,82x8,7 + + 1,39x30,5 + 993,88x0,03 + 0,08x46,5 = 2669,4;
ЛДФ3 = -2839,89 + (-0,33x212,8) + (-544,28x1,2) +
+ (-0,70x63,9) + 73,58x1,7 + 1244,07x1 + + (-16,46x4) + 0,96x23,6 + 5,90x2,7 + 307,98x1,1 + + 39,14x53,2 + 321,07x1,2 + (-1437,86x0,03) +
+ 0,60x10,6+ (-28,22x0,7) + 1799,79x1,1 + + 1,84x3,7 + 3,11x0,8 + (-7,11x1,5) + 0,53x8,7 + + 1,60x30,5 + 978,40x0,03 + 0,07x46,5 = 2670,3;
ЛДФ4 = -2836,90 + (-0,35x212,8) + (-531,08x1,2) +
+ (-0,75x63,9) + 75,54x1,7 + 1241,37x1 + + (-15,57x4) + 0,78x23,6 + 5,81x2,7 + 307,59x1,1 + + 39,11x53,2 + 325,17x1,2 + (-1448,52x0,03) +
+ 0,63x10,6 + (-18,04x0,7) + 1785,83x1,1 + + 0,85x3,7 + 4,18x0,8 + (-7,98x1,5) + 0,77x8,7 + + 1,60x30,5 + 988,64x0,03 + 0,01x46,5 = 2671;
ЛДФ5= -2889,24+ (-0,36x212,8) + (-513,14x1,2) +
+ (-0,95x63,9) + 78,09x1,7 + 1231,73x1 + + (-16,72x4) + 0,94x23,6 + 6,26x2,7 + 305,68x1,1 + + 39,46x53,2 + 336,05x1,2 + (-1431,02x0,03) +
+ 0,70x10,6 + (-12,51x0,7) + 1795,65x1,1 + + 1,21x3,7 + 3,27x0,8 + (-7,00x1,5) + 0,65x8,7 + + 1,56x30,5 + 940,75x0,03 + 0,02x46,5 = 2663,9;
ЛДФ6= -2920,63 + (-0,36x212,8) + (-492,08x1,2) +
+ (-1,19x63,9) + 80,56x1,7 + 1231,68x1 + + (-16,65x4) + 1,00x23,6 + 6,44x2,7 + 305,77x1,1 + + 39,52x53,2 + 347,17x1,2 + (-1454,57x0,03) +
+ 0,80x10,6 + (-10,80x0,7) + 1779,90x1,1 + + 1,67x3,7 + 3,12x0,8 + (-6,26x1,5) + 0,58x8,7 + + 1,60x30,5 + 954,64x0,03 + 0,04x46,5 = 2653,2;
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
ЛДФ7 = -2902,83 + (-0,34x212,8) + (-456,71x1,2) +
+ (-1,41x63,9) + 82,13x1,7 + 1210,65x1 + + (-15,31x4) + 0,86x23,6 + 6,52x2,7 + 300,51x1,1 +
+ 39,18x53,2 + 357,13x1,2 + (-1479,46x0,03) +
+ 0,95x10,6 + (4,00x0,7) + 1740,30x1,1 + + 2,19x3,7 + 3,35x0,8 + (-6,42x1,5) + 0,65x8,7 + + 1,59x30,5 + 980,11x0,03 + 0,02x46,5 = 2642,5;
ЛДФ8 = -2858,51 + (-0,33x212,8) + (-387,62x1,2) + + (-1,64x63,9) + 81,63x1,7 + 1151,17x1 +
+ (-13,83x4) + 0,72x23,6 + 5,37x2,7 + + 289,69x1,1 + 38,65x53,2 + 352,51x1,2 +
+ (-1503,99x0,03) + 1,11x10,6 + (14,61x0,7) + + 1697,48x1,1 + 2,31x3,7 + 3,56x0,8 + (-6,56x1,5) + + 0,78x8,7 + 1,61x30,5 + 1100,52x0,03 + + 0,04x46,5 = 2613,5.
Результаты полученных данных показали, что ЛДФ4 > ЛДФ1, ЛДФ2, ЛДФ3, ЛДФ5, ЛДФ6, ЛДФ7 и ЛДФ8. Это означает, что спор-тсмен-дайвер с вероятностью 82% относится к четвертой группе функционального состояния организма, для которого значения ЛДФ наибольшие. Таким образом, у спортсмена Н. уровень здоровья соответствует допустимому функциональному состоянию. Интегральные показатели активности регуляторных систем ПАРС и ИПРС у данного спортсмена регистрировались на уровне 4 и 1,7 балла. По данным ПАРС показатель соответствовал ответной реакции спортсмена на адаптацию к условиям окружающей среды, требующей от организма дополнительные функциональные резервы. А результаты ИПРС показали, что дайвер находится на плохом уровне функциональной готовности соматического и психологического состояния, что требует срочной коррекции состояния здоровья.
Спортсмену рекомендовали внести изменения в тренировочный процесс с целью предотвращения возможного перехода функционального состояния на экстремальный уровень. Дайвер прошел ряд восстановительных мероприятий, направленных на повышение уровня функционального состояния и адаптационных резервов организма.
Расчет математической модели реализовы-вали при помощи написанного алгоритма в программе «KNIME» с использованием полученных результатов в Excel for Windows 2016
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
в полуавтоматическом режиме. Этот метод позволяет определить уровень функционального состояния организма спортсмена с вероятностью 91% в течение 1 мин после окончания проведения анализа вариабельности сердечного ритма. Также возможно рассчитать данную функцию с помощью простого калькулятора, что дает возможность её применения на любом этапе медицинского осмотра спортсменов-дайверов с использованием основных простейших, доступных к выявлению критериев.
Выводы
1. В результате анализа данных, полученных по итогам обследования методом вариабельности сердечного ритма, определены основные признаки, дающие возможность дифференцировать уровень функционального состояния организма спортсменов-дайверов с преобладанием автономного типа регуляции. Это дает возможность прогноза уровня здоровья по таким признакам, как: Si, Mx, AMo50, ИПРС, Mn, ПАРС, LF, CV, MxRMn, ЧСС, Mo, RMSSD, pNN50, CC1, R-R-интервалы, HFt, LF/HF, VLF/HF, LFt, AMoSDNN, SDNN, VLFt.
2. Полученные признаки позволили построить статистически значимую (p < 0,001) математическую модель прогноза уровня функционального состояния организма водолазов по восьмибалльной шкале.
3. Разработана высокоинформативная ли-нейно-дискриминантная функция, способная за короткое время определить с вероятностью 91% уровень функционального состояния организма спортсменов-дайверов с преобладанием автономного типа регуляции.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ЛИТЕРТУРА
1. Баевский P.M., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. М.: Медицина, 1997.
2. Баевский Р.М., Иванов Р.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения. Ультразвук и функциональная диагностика. 2001; 3:108-27.
3. Котенко К.В., Разинкин С.М., Котенко Н.В., Иванова И.И. Современные методы скрининг-диагностики психофизиологического состояния, функциональных и адаптивных резервов организма. Физиотерапевт. 2013; 4: 11-9.
4. Мирошникова Ю.В., Разинкин С.М., Самойлов А.С., Фомкин П.А., Петрова В.В., Киш А.А. Разработка и обоснование унифицированной шкалы уровня оценки функциональных резервов членов сборных команд России. Медицина экстремальных ситуаций. 2015; 4: 38-44.
5. Самойлов А.С., Разинкин С.М., Петрова В.В., Фомкин П.А., Выходец И.Т. Методологические аспекты оценки эффективности технологий спортивной медицины. Медицина экстремальных ситуаций. 2015; 4: 45-55.
6. Петрова В.В., Корчажкина Н.Б., Фомкин П.А., Иванова И.И., Щукин А.И. Показатель активности регуля-торных систем как оценка состояния сердечно-сосудистой системы у студентов, активно занимающихся спортом. Санаторно-курортное оздоровление, лечение и реабилитация больных социально значимыми и профессиональными заболеваниями. Материалы V Международного конгресса. 2013: 228-9.
7. Разинкин С.М., Самойлов А.С., Фомкин П.А. Оценка показателей вариабельности сердечного ритма у спортсменов циклических видов спорта. Спортивная медицина. 2015; 4: 46-55.
8. Шлык Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов. Ижевск: Издательство «Удмуртский университет»; 2009.
9. Специализированный пакет прикладных программ «KNIME». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.knime.com/knime-software/knime-analyt-ics-platform.
10. Юнкеров В.И., Григорьев С.Г., Резванцев М.В. Ма-
тематико-статистическая обработка данных медицинских исследований. СПБ.: ВМедА; 2011.
REFERENCES
1. Bayevsky RM, Berseneva AP. Assessment of adaptive capacity of the organism and the risk of diseases [Otsenka adaptatsionnykh vozmozhnostey organizma i risk razvitiya zabolevaniy]. Moscow: Medicina; 1997. (in Russian).
2. Bayevsky RM, Ivanov RG. Heart rate variability: theoretical aspects and possibilities of clinical application. Ultrazvuk I functional'naya diagnostika. 2001; (3): 108-27. (in Russian).
3. Kotenko KV, Razinkin SM, Kotenko NV, Ivanova II. Modern methods of screening diagnosis of psychophysi-ological state, functional and adaptive reserves of the body . Physiotherapevt. 2013; 4: 11-9. (in Russian).
4. Miroshnikova Yu.V, Razinkin SM, Samoilov AS, Fomkin PA, Petrova VV, Kish AA Development and justification of a unified scale of assessment of func-
tional reserves of members of national teams of Russia.
Meditsina ekstremal'nykh situatsiy. 2015; (4): 38-44. (in Russian).
5. Samoilov A.S., Razinkin S.M., Petrova V.V., Fomkin P.A., Vykhodets i.t. Methodological aspects of evaluating the effectiveness of sports medicine technologies.
Meditsina ekstremal'nykh situatsiy. 2015; (4): 45-55. (in Russian).
6. Petrova VV, Korchazhkina N.B., Fomkin P.A., Ivanova I.I., Shchukin A.I. Indicator of regulatory systems' activity as an assessment of the cardiovascular system's state for students actively involved in sports. Sanatoriumresort therapy, treatment and rehabilitation of patients with socially significant and occupational diseases. Proceedings of the V International Congress [Sanatorno-ku-rortnoe ozdorovlenie, lechenie I reabilitatsiya bol'nykh sotsial'no znachimymi I professional'nymi zabolevani-ymi. Materialy V Mezhdunarodnogo Kongressa]. 2013: 228-9. (in Russian).
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
7. Razinkin S.M., Samoilov A.S., Fomkin P.A. Evaluation of heart rate variability of athletes of cyclic sports. Sport-ivnaya medicina. 2015; 4: 46-55. (in Russian).
8. Shlyk N.I. Heart rate and regulation type of children, adolescents and athletes [Serdechnyi ritm I tip regu-lyatsii u detey, podrostkov I sportsmenov]. Izhevsk: publishing House "Udmurt University", 2009. (in Russian).
9. Specialized package of applications "KNIME". Available at: https://www.knime.com/knime-software/knime-analytics-platform (accessed at 25 March 2019).
10. Yunkerov V.I., Grigoriev S.G., Rezvantsev M.V. Mathematical and statistical processing of medical research data [Matematiko-statisticheskaya obrabotka dannykh meditsinskikh issledovaniy]. Sankt Petrsburg: Vmeda, 2011. (in Russian).
Поступила 04 апреля 2019 Принята в печать 17 апреля 2019
