Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоинформационный анализ параметров организма больных артериальной гипертензией в условиях ХМАО – ЮГРЫ

ВАК РФ 03.01.09, Математическая биология, биоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Биоинформационный анализ параметров организма больных артериальной гипертензией в условиях ХМАО – ЮГРЫ"

На правах рукописи

Шувалова Ольга Ивановна

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ОРГАНИЗМА БОЛЬНЫХ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ В УСЛОВИЯХ ХМАО - ЮГРЫ

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (медицинские науки) 14.01.04 - внутренние болезни

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

005535406

г 4 ОК Г 2013

Сургут-2013

005535406

Работа выполнена на кафедре факультетской терапии Медицинского института при ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа-Югры»

Научные Карпин Владимир Александрович

руководители: доктор медицинских наук, доктор философских наук,

профессор, заведующий кафедрой факультетской терапии ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры»

Официальные оппоненты:

Бськов Валерий Валерьевич

кандидат медицинских наук, доцент кафедры биофизики и нейрокибернетики ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры»

Хадарцева Кызылгуль Абдурахмановна

доктор медицинских наук, профессор кафедры акушерства и гинекологии Медицинского института ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Ведущая организация:

Калюжин Вадим Витальевич

доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной терапии с курсом физической реабилитации и спортивной медицины ГБОУ ВПО «Сибирский государственный Медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Защита диссертации состоится «>/£?» ИСкМ'кр 2013 г. в (О час. на заседании диссертационного совета Д 800.005.05 при ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа-Югры» по адресу. 628412 Тюменская область, г. Сургут, пр. Ленина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сургутского государственного университета по адресу: 628412, Тюменская область, г. Сургут, пр. Ленина, 1

Автореферат разослан « £_» ОК^Л^ 2013.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

С.Н. Русак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Артериальная гипертензия (АГ) - одно из самых распространенных сердечно-сосудистых заболеваний в мире. Успехи современной фармакотерапии обеспечили новые возможности в контроле артериального давления (АД) почти при любой форме гипертензии. Тем не менее, распространенность АГ среди населения старше 20 лет в различных регионах нашей страны за последние 10 лет практически не изменилась и составляет в среднем 40,8% (Р.Г. Оганов, 2002; С.А. Шальнова с соавт., 2009).

Распространенность АГ среди жителей северных регионов и в зонах с неблагоприятной экологической обстановкой, существенно выше (С.А. Шальнова с соавт., 2009; О. М. Хромцова, 2010). Экстремальность территории Севера зависит прежде всего от суровых погодно-климатических условий в сочетании с техногенной загрязненностью в промышленных регионах (В.П. Казначеев с соавт., 2000; В.И. Хаснулин, 2005 и др.), что приводит к более интенсивному использованию и быстрому истощению адаптационных резервов организма человека. Существенные изменения происходят в сердечно-сосудистой системе (В.А. Кар-пин с соавт. 2003-2012; В.Н. Катюхин, 2001; М.А. Попова с соавт. 2003-2009), что проявляется в более ранней, чем в среднем в популяции, заболеваемости, быстром прогрессировании заболеваний, высокой частотой осложнений и в конечном счете - омоложении показателей смертности населения (М.П. Рощев-ский, 2004; A.JI. Максимов, 2007).

Альтернативой традиционным подходам к лечению АГ стало широкое использование методов восстановительной медицины. Среди них наибольший интерес вызывают преформированные факторы воздействия, обладающие направленным действием на основные звенья патогенеза АГ, в том числе психосоматические и нейровегетативные факторы, являющихся промежуточными звеньями связи высших нервных центров с внутренними органами (Н.Г. Пономаренко, 2003; B.C. Улащик, 2008; И.Е. Оранский, 2010).

Особую значимость в структуре АГ имеют неосложненные формы, распространенность которых среди лиц трудоспособного возраста составляет около 65% (Е.Е. Гогин, 2006, G. Mazzaglia, 2009). Не вызывает сомнения необходимость выявления заболевания на ранних этапах его развития, однако это вызывает определенные трудности (J1.A. Алексеева с соавт. 2007, О.Ю. Ратовская, 2008). Пациенты с неосложненной АГ крайне редко обращаются за медицинской помощью именно по поводу повышенного давления. Даже пациенты с подтвержденным диагнозом, не ощущая гипертензии, имеют низкую приверженность лечению (Е.И. Копнина, 2008; К. Kotseva et al„ 2010).

В то же время, согласно официальным отчетным данным комитета по здравоохранению г. Сургута за 2008-2010 гг., частота заболеваемости жителей города сердечно-сосудистыми заболеваниями стоит на втором месте после органов дыхания, что делает проблему изучения особенностей течения АГ в экстремаль-

ных экологических условиях Севера и поиска путей дальнейшего усовершенствования ее лечения и профилактики несомненно актуальной.

Множество исследований показало, что воздействие экстремальных геофизических факторов в условиях Севера приводит к нарушению прежде всего психофизиологических механизмов адаптации, что сопровождается нейровегета-тивными, вазомоторными и психоэмоциональными изменениями гомеостаза (В.И. Хаснулин, 2005-2010; В.М. Еськов, A.A. Хадарцев с соавт. 2000-2009 и др.). В процессе патогенеза нарушается устойчивость биологических динамических систем (БДС) в виде череды смещений траекторий поведения этих систем в фазовом пространстве состояний (В.М. Еськов, Добрынина с соавт. 2000-2011; В.И. Корчин с соавт. 2012 и др.). Разработанный в Научно-исследовательском институте биофизики и медицинской кибернетики СурГУ компартментно-кластерный подход позволяет проанализировать вектор смещения состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве с позиции теории хаоса и синергетики (В.М. Еськов, O.E. Филатова, М.А. Филатов, Т.Я. Корчина, С.И. Логинов, С.Н. Русак, Р.Н. Живогляд с соавт. 2000-2011; В.В. Полухин с соавт. 2008-2009 и др.).

Для углубленного изучения особенностей патогенеза, клиники, лечения и профилактики болезней сердечно-сосудистой системы актуальным становится применение новых методов биоинформационного анализа в рамках теории хаоса и синергетики (В.М. Еськов с соавт., 1991-2012).

Цель исследования: выявить с применением методов биоинформационного анализа особенности состояния кардиореспираторных функций организма больных артериальной гипертензией и на основе полученных данных оптимизировать программу комплексного восстановительного лечения в условиях г. Сургута.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования:

1. Методом биоинформационного анализа исследовать особенности течения артериальной гипертензии в особых экологических условиях Югры и провести анализ связей между динамикой течения заболевания и среднемесячной гелиогеомаг-нитной активностью.

2. Изучить нейрорегуляторные особенности в патогенезе артериальной гипертензии в условиях северной урбанизированной экосистемы методом многомерных фазовых пространств и определить значимость используемого метода при исследовании механизмов повышения артериального давления.

3. Выполнить расчет параметров квазиатгракторов поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний нейровазомоторного кластера больных артериальной гипертензией и произвести сравнительный анализ идентификационных критериев для разработки оптимальной программы комплексного восстановительного лечения больных артериальной гипертензией.

4. Провести идентификацию параметров квазиаттракторов состояний нейровазомоторного кластера организма больных артериальной гипертензией при использовании различных методов лечения и на этом основании установить эффек-

тивность использования наиболее стабилизирующего управляемого воздействия у данной категории больных.

Научная новизна работы

1. Впервые с применением методов расчета параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве проведена сравнительная оценка медикаментозной и комплексной восстановительной терапии больных артериальной гипертензией в условиях северной урбанизированной экосистемы.

2. Методом биоинформационного анализа установлено, что сезонная динамика ухудшения течения артериальной гипертензии в экстремальных экологических условиях г. Сургута в определенной степени связана с усилением среднемесячной геомагнитной активности в переходные периоды года, что реализуется через биопатогенное воздействие на нейрогуморальные механизмы регуляции.

3. Идентификация параметров квазиаттракторов нейровазомоторного кластера организма больных в фазовом пространстве состояний позволила определить количественные критерии значимых параметров вегетативного обеспечения регуляции гемодинамики, волновых характеристик спектра вариабельности сердечного ритма и параметров тревожности при управляемом воздействии.

4. На основе результатов идентификации параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека впервые установлено расстояние между центрами квазиаттракторов в фазовом пространстве состояний при артериальной гипертензии в зависимости от вида управляемого воздействия.

5. Применение метода биоинформационного анализа позволило впервые доказать обоснованность назначения анксиолитического препарата тенотена в составе комплексной восстановительной гипотензивной терапии.

Практическая значимость

1. Современные методы биоинформационного анализа позволяют более информативно оценивать значимость механизмов сезонной динамики ухудшения течения артериальной гипертензии и способствуют дальнейшей оптимизации диагностики, лечения и реабилитации данного контингента больных.

2. Определены существенные различия в параметрах квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве среди больных артериальной гипертензией и у здоровых лиц, относящиеся к параметрам вегетативной регуляции и психологического статуса пациентов. Проведена идентификация наиболее значимых нейровегетативных параметров организма для обеих групп, а также у больных артериальной гипертензией в результате проведенного лечения.

3. Применение нового метода биоинформационного анализа позволяет оптимизировать лечение больных артериальной гипертензией за счет оценки эффективности управляемых воздействий на множественные механизмы дисрегуляции артериального давления.

4. Выявление признаков стабилизации нейровазомоторного кластера на фоне предложенной комплексной восстановительной терапии доказывает эффек-

тивность данного подхода к лечению больных неосложненными формами артериальной гипертензии в условиях северной урбанизированной экосистемы.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практику НУЗ «Отделенческая клиническая больница на станции Сургут» ОАО «Российские железные дороги», БУ ХМАО - Югры «Сургутская окружная клиническая больница», а также используются в учебном процессе на лечебном факультете медицинского института при Сургутском государственном университете и на курсах повышения квалификации медицинских работников. Имеются акты внедрения.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на: 9-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наука и современность - 2011» (Новосибирск, 2011); Международной заочной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2011); 9-й международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук» (Москва, 2011); Международной конференции «European Science and Technology: international scientific conference» (Вейсбаден, Германия, 2012), клинических врачебных конференциях НУЗ «Отделенческая клиническая больница на станции Сургут» ОАО «Российские железные дороги» (Сургут, 2010-2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 1 глава в коллективной монографии и 6 статей в журналах, реферируемых ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация оформлена в классическом стиле, изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, главы 1 «Системный анализ течения АГ в условиях северной урбанизированной биоэкосистемы» (Обзор литературы), главы 2 «Объект и методы исследования», главы 3 «Результаты собственных исследований и их обсуждение», заключения, выводов, практических рекомендаций. Текст диссертации иллюстрирован 21 таблицей и 18 рисунками. Список литературы содержит 228 источников, из них 130 отечественных и 98 иностранных.

Декларация личного участия автора. Автором лично собран и обработан первичный материал о состоянии кардиогемодинамических, вегетативных и психологических параметров больных неосложненной артериальной гипертензией трудоспособного возраста в особых экологических условиях Югры, изучены и проанализированы литературные данные, произведена статистическая обработка материала, системный синтез полученных данных, разработан и внедрен оптимизированный метод восстановительного лечения и вторичной профилактики АГ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Метод идентификации параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний позволяет количественно и качественно оценить степень снижения синергизма в поведении вектора состояний организма больных и объективно отражает особенности патогенеза артериальной гипертензии в экологических условиях северной городской биоэкосистемы.

2. Применение биоинформационного анализа позволило определить, что одним из механизмов сезонной колебательной динамики ухудшения течения артериальной гипертензии является развитие нарушений нейровазомоторного кластера вследствие усиления влияния геомагнитной активности в переходные периоды года.

3. Метод многомерных фазовых пространств позволяет усовершенствовать программу комплексного восстановительного лечения больных артериальной ги-пертензией, направленную на нормализацию вегетативного гомеостаза и психологического статуса пациентов.

4. Идентификация координат квазиаттракторов в многомерном фазовом пространстве определяет мониторинг траектории вектора состояния организма больных артериальной гипертензией при использовании различных подходов к лечению.

ОБЪЕКТ, ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объемом настоящего исследования явились больные АГ из числа жителей, длительно проживающих на территории г. Сургута.

Критерии включения больных в исследование: наличие АГ с верифицированным диагнозом в соответствии с Российскими национальными рекомендациями по диагностике и лечению АГ (2004-2010 гг.), активный трудоспособный возраст (20-59 лет), длительность проживания на Севере не менее 5 лет.

В соответствии со статьями 30-34, 61 Основ законодательства РФ об охране здоровья граждан от 22.07.1993 г. № 5487-1, ст. 18,20-22,28,41 Конституции Российской Федерации все обследуемые пациенты давали информационное добровольное согласие на выполнение диагностических исследований, лечебных мероприятий и физиотерапевтических процедур, а в соответствии с требованиями статьи 9 Федерального закона от 27.07.2006 «О персональных данных» № 152-ФЗ - на обработку персональных данных.

Предметом исследования явился биоинформационный анализ параметров организма больных АГ в особых экологических условиях ХМАО — Югры.

Методы исследования. Программа исследования включала в себя несколько последовательных этапов.

На I этапе изучали медико-экологические особенности течения АГ в условиях биоэкосистемы г. Сургута. Проводился мониторинг суммарной динамики среднемесячного и сезонного течения АГ I-II стадии по ВОЗ у 1365 больных (664 мужчины и 701 женщина), относящихся к категории пришлого населения. Среднемесячную обращаемость по поводу АГ изучали с применением интенсивного показателя (число случаев на 1000 населения).

На II этапе исследования с позиции системного подхода изучали состояние нейровазомоторного кластера у больных АГ. С этой целью обследовано 93 больных АГ. Средняя длительность проживания на Севере у них составила 22,81±9,86 лет, средняя продолжительность заболевания - 5,38 ±3,93 года. Критерии исключения из исследования: наличие в анамнезе осложнений АГ (мозговой инсульт, ХСН II-III ст., нефропатии), сопутствующих соматических заболеваний, тяжелых нарушения ритма и проводимости (мерцательная аритмия, AV-блокады II и III степени,

частая экстрасистолия и др.), сахарного диабета, симптоматических и вторичных артериальных гипертензий и ИБС.

В качестве контрольной группы взяли практически здоровых лиц с нормальными значениями АД, сопоставимых по полу, возрасту и длительности северного стажа (п=31).

Состояние нейромоторного кластера изучали тремя методами:

1. Оценка психоэмоционального статуса пациентов проводилась методом тестирования по Спилбергеру-Ханину и по личностной шкале проявления тревоги Дж. Тейлора (Б.Д. Карвасарский, 2008).

2. Проводили анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) для оценки состояния вегетативной регуляции кардио-респираторной системы (И.В. Бабунц с соавт., 2002).

3. Состояние кардиогемодинамики оценивали по скрининговому обследованию, включающему опрос, клинико-лабораторные исследования, ЭКГ, суточный мониторинг АД, велоэргометрию, цветное дуплексное картирование брахиоце-фальных сосудов и Эхокардиографическое исследование (Р.Г. Оганов, 2009) на базе терапевтических отделений и диагностической службы НУЗ «Отделенческая клиническая больница на станции Сургут» ОАО «Российские железные дороги».

III этап включал разработанную нами оригинальную программу восстановительного лечения больных АГ с учетом результатов, полученных на предыдущих этапах. Здесь обследуемые больные были разделены на три сопоставимые по полу, возрасту, длительности и тяжести заболевания группы по 31 человеку в каждой. В 1-й, основной группе в качестве стартовой терапии пациенты получали ингибитор ангиотензинпревращающего фермента эналаприл в средних терапевтических дозах (10-40 мг в сутки в два приема), дигидропиридоновые антагонисты кальция (амлодипин 5-20 мг в сутки) и диуретики (индапамид 2,5 мг в сутки) в виде монотерапии или в комбинации.

Дополнительно со 2-3 дня лечения в течение 10-14 дней применялось комплексное восстановительное лечение, которое включало в себя следующие процедуры: аппаратную седативную терапию (аудиовизуальная вибротактильная музыкальная система «Сенсориум»); скипидарные ванны с желтой эмульсией; маг-нитотерапию (аппарат магнитотерапевтический низкочастотный автоматизированный «AJ1MA», программа «АГ»); инфракрасные сауны; массаж шейно-воротниковой зоны и лечебная физическая культура по классической методике (Г.Н. Пономаренко, 2005; B.C. Улащик, 2008; Ф.Ю. Мухарлямов, 2009 и др.).

Исходя из результатов исследования психовегетативного статуса, дополнительно проводилась анксиолитическая терапия препаратом «тенотен» по 1 таб. 3 раза в день (изготовитель «Материа Медика Холдинг», Россия), направленная на стабилизацию нейровазомоторного кластера.

Пациенты 2-й группы (п=31) получали аналогичную базовую лекарственную терапию и тот же комплекс физиопроцедур. Тенотен в данной группе не назначался.

Больные АГ 3-й группы (п=31) получали только медикаментозную гипотензивную терапию.

Обработка данных производилась с использованием оригинальной компьютерной программы «Идентификация параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве» (В.М. Еськов с соавт., 20032008), предназначенной для использования в научных исследованиях систем с хаотической организацией.

В настоящей работе использовался метод анализа параметров квазиаттракторов путем сравнения параметров различных кластеров, представляющих БДС. Данный подход основывается на сравнении различных кластеров, представляющих БДС. Эти методы основаны на идентификации объема квазиаттрактора в фазовом пространстве первоначально для одного кластера и далее для другого. Затем поэтапно (поочередно) исключаются из расчета отдельные компоненты вектора состояния БДС с одновременным анализом параметров квазиаггракто-ров и сравнением существенных или несущественных изменений в параметрах квазиаттрактора после такого исключения. Алгоритм такой процедуры основывается на следующих шагах:

1. В программу расчета на ЭВМ поочередно вводили исходные значения (компоненты вектора состояния организма человека - ВСОЧ) в виде матриц Ap,j = |аир] биосистемы, по каждому из к кластеров (видов болезни или группам

людей). Данные вводились вручную из текстового файла; т.е. получили матрицу состояний для всех р кластеров в т- мерном фазовом пространстве. Здесь г — бегущий индекс компоненты вектора (i = ],....т) X, a j— номер биообъекта (пациента) (j = 1 ...,п), номер кластера к тоже может изменяться ( к = \...., р).

Иными словами элемент такой матрицы а¡ . представляет к -й кластер БДС, / -й компонент ВСОЧ для j -го пациента (группы больных).

2. Производили поочередный расчет координат граней для всех i-x параметров ВСОЧ, для всех у'-х пациентов (у = 1....,«) из А:-го кластера (к = 1....,/?); в частности, их длины (Interval), например, для 2-х кластеров (х и у) будем иметь: Dx = х , — х., ,, Dy = v., , — у, ■ ,> где

J' J ^t /(max) /(min) / /((max) -'/(min)'

■^/(min)' "^/(max) — координаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней

границей фазовой области. Далее рассчитывали вектор объемов (General Value) V = (V0, V,...Vp)r, ограничивающих все р квазиаттракторов, а так же показатели асимметрии (Asymmetry) в виде матриц размерности (Рхт) для стохастического xf =(х1с„х1с2...хГет)...^рс =(xcpl,xcp2..jcepm), и хаотического центров

X? =(х1\,х?2..*1'т)...Л'/ =(х;1,х;2...х;т). Здесь x<kt=^Xy/n - иденти-

j-1

фикация стохастического центра квазиаттракторов, который находится путем

вычисления среднего /п арифметического одноименных координат точек,

j=i

представляющих проекции конца вектора состояния БДС на каждую из координатных осей.

3. Вводили параметр R, показывающий степень изменения объема квазиаттракторов для к -го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. В исходном приближении вычисляли ^ = уог _ уо2 / уо1. Здесь

Vq -общий объем параллелепипеда (С0' - Т1т D1 )> внутри которого находится 1-й

/-i '

квазиатграктор движения вектора состояний (например, ВСОЧ) для 1-го кластера данных в m-мерном фазовом пространстве; (/2 - объем параллелепипеда

(Г02 = П " D2), внутри которого находится 2-й квазиаттрактор движения вектора

/=1 1

состояний для 2-го кластера данных.

4. После исключения поочередно каждого из компонент вектора X т.е. X¡

для одного и другого кластера одновременно и поочередно для всех j вычисляли вторые и далее i-e приближения параметра квазиаттракторов r = v. — V]2 / V. ■

Таким образом, получили вектор R = (R0,....Rm)Tзначений, т.е. вектор размерности т+1, по координатам которого можно определяли уменьшение или увеличение относительной величины квазиаттракторов V при изменении размерности фазового пространства.

Для выявления признаков, существенно влияющих на показатели расчетных параметров квазиаттракторов состояния организма больных АГ, выполняли процедуру поэтапного (поочередного) исключения из расчета отдельных компонентов ВСОЧ с одновременным анализом параметров квазиаттракторов и сравнением существенных или несущественных изменений в параметрах квазиаттракторов.

Статистическую обработку материала производили с использованием пакета программ MS Excel и программы STATISTICA version 6.1.

Тип распределения для выборок определяли с помощью критерия Шапиро - Уилка. Для описания количественных данных, имеющих нормальное распределение, использовали среднее арифметическое (М) и стандартное отклонение (8), которое определяет разброс статистических данных относительно средней величины. Параметры с ненормальным распределением и наличием нескольких экстремальных значений представляли как медиану, а в качестве мер рассеивания использовали 25 и 75 процентили (Рщ, Р75).

Достоверность различия изучаемых параметров анализировали с применением нескольких критериев: критерия Стьюдента (Ps) при нормальном распределении, Манна-Уитни (Рт) и Вилкоксона (Pv) - при отсутствии нормального распределения изучаемых параметров. Для определения тесноты и достоверности связи между параметрами применяли критерий ранговой корреляции Спирмена (rs).

Работа выполнена в рамках региональной научно-исследовательской программы «Разработка новых методов теории хаоса и синергетики для изучения сложных биосистем в условиях саногенеза и патогенеза на Севере РФ» (номер государственной регистрации темы во ВНТИЦ 01200965146).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение многолетней сезонной динамики ухудшения течения АГ в северных условиях выявило два пика среднемесячной обращаемости - в феврале-марте и октябре-ноябре. Обе волны обострений АГ отмечались на фоне высокой среднемесячной продолжительности и интенсивности геомагнитных бурь: оба показателя (КГМАДН и КГМАбал) были максимально выражены в марте (7,2 и 4,4 соответственно) и октябре (7,8 и 6,2 соответственно), а минимально - в июле-августе (1,8 и 2,0 соответственно). При проведении корреляционного анализа выявлена статистически значимая прямая связь среднемесячной частоты обострений АГ с продолжительностью геомагнитной активности (г5 = 0,706; Р = 0,012) и ее интенсивностью (г8 = 0,677; Р = 0,017).

Полученные результаты, а также анализ литературных источников показывают, что существенным механизмом стойкого нарушения регуляции АД может служить биопатогенное воздействие гелиогеомагнитной активности на состояние центральной нервной системы (стрессовый фактор).

Биоинформационный анализ нейровазомоторного кластера сердечнососудистой системы складывался из трех последовательных этапов.

1. При изучении психоэмоционального статуса испытуемых оказалось, что среди больных АГ уровень тревожности был значимо выше, чем среди практически здоровых лиц (Р8< 0,001), соответствуя умеренным значениям тревожности по шкале Спилбергера-Ханина и повышенным средним - по Тейлору (табл. 1). В контрольной группе практически здоровых выявлен низкий уровень тревожности по Спилбергеру-Ханину и низкий средний - по Дж. Тейлору.

2. Анализ состояния вегетативной регуляции показал умеренное преобладание симпатической активности у больных АГ по сравнению со здоровыми (табл. 1).

При количественной оценке индекса Баевского (индекс напряжения, ИН) выявлено, что у больных АГ на фоне относительной эутонии определены нормальные высокие значения этого суммирующего различные звенья регуляции параметра (104,65±73,77 усл. ед.). Средние значения у нормотензивных обследуемых составили 78,96±69,74 усл.ед., не превышая даже в 75 процентиле 100 усл. ед). Таким образом, состояние вегетативного равновесия у больных АГ достигалось за счет большего напряжения регуляторных систем. В группе больных АГ выявлено статистически значимое преобладание выше должных величин мощностей волн очень низких частот УЬР на фоне снижения высокочастотных волн НР и дисбаланс ЬР/НР (ЬР/НР обследованных больных АГ > ЬР/НР контрольной группы на Севере > общепринятых норм ЬР/НР).

Таблица 1

Оценка ВСР и уровня тревожности

Показатель Основная группа (М±8) п=93 Контрольная группа (М±5) п=31 Достоверность различий

СИМ, у. е. 8,6±5,7 6,7±5,6 Рт < 0,001

ПАР, у.е. 7,7±5,2 8,7±5,7 Рт = 0,83

ИН, у.е. 104,6±73,7 78,9±69,7 Рт = 0,001

HRV, у.е. 7,6±3,1 7,1±2,5 Рт = 0,05

RMSSD, мс 28,1±17,1 40,4±31,1 Рт = 0,002

pNN50, % 5,8±4,2 12,9±9,7 Рт < 0,001

VLF, мс2/Гц 2095,8±1224,0 1509,2± 1104,7 Рт = 0,04

LF, мс2/Гц 1618,9±991,4 1705,8±629,1 Рт = 0,44

HF, мс2/Гц 753,8±201,8 1754,2±743,7 Рт= 0,04

LF norm, % 137,0±67,8 58,9±22,1 Рт= 0,01

HF norm, % 31,4±17,7 40,8±21,9 Рт= 0,01

LF/HF, % 3,5±2,7 2,4±1,7 Рт = 0,03

TP, мс2/Гц 4339,8±3315,2 3489,6±2922,6 Рт= 0,18

Тревожность по Дж. Тейлору, баллы 25,1±5,1 23,58±5,18 Ps < 0,001

Реактивная тревожность, баллы 33,9±10,6 24,68±5,52 Ps < 0,001

Личностная тревожность, баллы 34,3±7,7 18,97±5,58 Ps < 0,001

Примечания: СИМ - индекс активности симпатического звена вегетативной нервной системы; ПАР - индекс активности парасимпатического звена вегетативной нервной системы; SDNN- стандартное отклонение межпульсовых интервалов в анализируемой выборке; ИН - индекс напряжения, индекс Баевского; HRV - триангулярный индекс; RMSSD - квадратный корень из среднего значения квадратов разностей длительностей последовательных межпульсовых интервалов; pNN50 - число межпульсовых интервалов, отличающихся от соседних более чем на 50 мс, к общему числу межпульсовых интервалов; VLF - мощность волн очень низкой частоты в диапазоне от 0,04 до 0,0033 Гц; LF -мощность волн низкой частоты в диапазоне от 0,15 до 0,04 Гц; HF - мощность волн высокой частоты в диапазоне от 0,4 до 0,15 Гц; LF/HF - индекс централизации или коэффициент вагосимпатиче-ского баланса; TP - Total power, общая мощность спектра.

Выявленное преобладание в группе больных АГ волн диапазона ультранизких частот (VLF более 45%) и дисбаланс мощностей волн LF и HF, отражающих соответственно влияния стрессреализующих и стресслимитирующих функциональных систем организма, свидетельствует о процессе снижения реабилитационных возможностей и длительной гиперактивации различных звеньев нейрогуморальной регуляции (В.М. Михайлов, 2000). Неблагоприятное распределение спектральных показателей у обследованных больных АГ, приближающееся по своим характеристикам к волновой структуре АГ III стадии, не сопровождалось снижением общей мощности спектра Total Power, что свидетельству-

ет о наличии определенных резервов реабилитационного потенциала. Спектральный (частотный) анализ кардиоинтервалограмм показал превышение показателя общей мощности спектра Total Power во всех группах. Среднее арифметическое для гипертоников составило 4339,79 мс2/Гц, что существенно выше значений, принимаемых за норму для здоровых людей (3466 мс2/Гц - согласно рекомендаций Heart Rate Variability. Standarts of measurement..., 1996)

С целью изучения возможных патогенетических механизмов АГ проведен динамический анализ показателей вегетативной регуляции и уровня тревожности больных как важнейших составляющих нейровазомоторного кластера с использованием программы «Идентификация параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве». При сравнении генеральной совокупности параметров ВСР и тревожности больных АГ и у практически здоровых лиц выяснилось, что генеральный объем фазового пространства у гипертоников на три порядка превышал таковой в группе здоровых (табл. 2). Здесь также отмечалась и более выраженная асимметрия геометрического и хаотического центров.

Таблица 2

Параметры квазиаттракторов показателей ВРС и тревожности

у больных артериальной гипертензией и в контрольной группе (т=19)

Больные АГ Контрольная группа

General asymmetry value Rx = 14 457.38 General V value Vx =199.99 E42 General asymmetry value Ry = 12935.45 General V value Vy = 2.03 E42

n=93 n=31

Размерность фазового пространства = 19

Далее нами отдельно изучены параметры, влияющие на объем и асимметрию фазового пространства при поэтапном (поочередном) удалении каждого признака в отдельности, что позволило выявить те из них, которые существенно влияют на фазовое пространство БДС (рис. 1).

Гистограмма V Гистограмма Z

loo - — -

90 80 70 60 ó 50 40 30 20 10 0

0123456789 10 12 1415 17 19 0 1 2 3 4 5 6 7 S 910 12 14 16 18

Примечания: Vx - показатели объема, Zx — показатели асимметрии. Z i - NN, мс; Z2 - СИМ, у.е.; Z, — ПАР, у .е.; Z4 - SDNN, мс; Z5 - HRV, у.е.; Z6 - INB, у .е.; Z7 - RMSSD, мс; Z8- pNN50, %; Z9 - HR, уд/мин.; Zio- VLF, мс2/Гц; Zn- LF, мс2/Гц; Z¡2-HF, мс2/Гц; Zn - LF norm, %; Zu - HF norm, %; Z,5-LF/HF, %; Z,6 - Total power, мс2/Гц; Z17-19 - Тревожность, баллы.

Рис. 1. Идентификация параметров порядка среди показателей ВСР и уровня тревожности, влияющих на объем и асимметрию фазового пространства у больных артериальной гипертензией и в контрольной группе

7 000 6 000 5 000 4 000

:í

3 000 2 000 I ООО

Полученные данные говорят об активации симпатического звена ВНС и снижении синергизма регуляторных процессов у больных АГ. Параметром порядка, определяющим идентификацию различий параметров квазиаттракторов ВСР, влияющих на асимметрию фазового пространства у больных АГ и в контрольной группе, является показатель VLF - мощность волн очень низкой частоты, отражающий активность центральных эрготропных и гуморапьно-метаболических механизмов регуляции сердечного ритма, которые в меньшей мере способны обеспечить адекватный вегетативный гомеостаз.

Наиболее значимые параметры (Total power, VLF, LF/HF) составили систему координат, используемых для построения 3-мерных параллелепипедов (рис. 1), отражающих и наглядно демонстрирующих поведение параметров ВСОЧ.

Рис. 2. Показатели параметров квазиаттракторов больных артериальной гипертензией (А) и практически здоровых лиц (Б), (т=3)

Размер квазиаттрактора движения ВСОЧ больных АГ составил V=5,71, а у практически здоровых - V=2,44. Значительный объем фазовых пространств у больных АГ отражает нахождение ВСОЧ в области патологии.

При анализе разными методами статистической и биоинформационной обработки параметров вегетативной регуляции и показателей тревожности у больных АГ и в контрольной группе практически здоровых лиц как наиболее значимые были выделены спектральные компоненты ВСР - VLF, LF, HF.

Оптимизация системы комплексного восстановительного лечения больных АГ. На III этапе работы оценивалась эффективность разработанной нами программы комплексного восстановительного лечения больных АГ. К концу курса лечения показатели АД снизились во всех группах больных, достигнув средних значений 127,7±6,2/80,3±4,9 мм.рт.ст (Ps <0,05). При этом у 32% пациентов 1-2 групп, получавших комплекс физиопроцедур, стартовая доза гипотензивных препаратов снижалась на V2 от исходной.

Оценка динамики ВСР и тревожности у больнах АГ после курса лечения. Анализ показал, что основные изучаемые параметры ВСР в результате проведенного лечения претерпели положительные сдвиги в сторону ослабления симпатической активности и существенного снижения напряжения регуляции. Тенденция к восстановлению волновых характеристик спектра оказалась статистически незначимой (табл. 3).

Таблица 3

1 группа (медикаментозное лечение + физиопроцедуры+тенотен), п=31

До лечения После лечения Критерий Вилкок-сона

Медиана Р25 Р75 Медиана Рй Р75

СИМ 7,0 4,0 13,0 5,0 3,0 9,0 0,03

ПАР 6,0 4,0 13,0 11,0 7,0 15,0 0,01

35,0 26,0 50,0 42,0 30,0 51,0 0,06

ИИ 81,0 43,0 126,0 44,0 23,0 74,0 0,001

рШ50 1,0 0,0 6,0 5,0 0,0 14,0 0,05

чсс 73,0 65,0 91,0 70,0 63,0 77,0 0,02

\Ы 952,0 523,0 2466,0 1116,0 901,0 2736,0 0,29

и? 958,0 505,00 1684,0 1297,0 657,0 3669,0 0,24

№ 260,0 135,00 524,0 390,0 247,0 654,0 0,44

ТР 1871,0 1306,0 3872,0 3663,0 1990,0 6358,0 0,02

2 группа (медикаментозное лечение + физиопроцедуры), п=31

До лечения После лечения Критерий Вилкоксона

Медиана Р* Р* Медиана Р* Р75

СИМ 8,0 4,0 13,0 6,0 3,0 9,0 0,02

ПАР 6,0 3,0 12,0 8,0 5,0 15,0 0,07

вош 32,0 26,0 52,0 41,0 31,0 61,0 0,06

ПН 106,0 42,0 152,0 74,0 39,0 95,0 0,003

рШ50 1,0 0,0 3,0 2,0 0,0 8,0 0,58

чсс 75,0 68,0 87,0 78,0 66,0 86,0 0,97

УЪГ 1316,0 823,0 2768,0 1739,0 966,0 3563,0 0,62

и 1020,0 440,0 2040,0 958,0 500,0 2488,0 0,53

ПК 352,0 219,0 879,0 538,0 197,0 960,0 0,21

ТР 2985,0 1676,0 6852,0 3596,0 2159,0 6797,0 0,69

3 контрольная группа больных АГ(медикаментозное лечение), п=31

До лечения После лечения Критерий Вилкоксона

Медиана Р» Р75 Мезиана Рз Р*

СИМ 8,0 3,0 13,0 6,0 4,0 11,0 0,39

ПАР 7,0 4,0 12,0 8,0 6,0 14,0 0,13

32,0 26,0 48,0 40,0 29,0 50,0 0,08

ПН 97,0 54,0 122,0 72,0 43,0 88,0 0,04

рШ50 1,0 0,0 6,0 2,0 0,0 6,0 0,87

чсс 77,0 69,0 86,0 74,0 67,0 85,0 0,58

УЬР 1168,0 688,0 2115,0 1523,0 736,0 3053,0 0,38

и 1173,0 431,0 2124,0 1111,0 299,0 2196,0 0,21

НР 394,0 170,0 1098,0 354,0 222,0 622,0 0,55

ТР 3327,0 1707,0 6911,0 3586,0 1555,0 5590,0 0,79

Примечание: Р25-25 процентиль, процентиль.

Наиболее значимая модуляция вегетативного равновесия выявлена в 1-ой группе, где уменьшился суммарный индекс активности симпатического звена ВНС, указывающий на высокую мобилизацию органов системы кровообращения

(медиана СИМД0 лечения - 7,0 усл. ед., медиана СИМпосле лечения - 5,0 усл. ед) и увеличился индекс активности парасимпатического звена (медиана ПАР до лечения -6,0 усл. ед., медиана ПАР послс лечения - 11,0 усл. ед.). Полученная умеренная относительная парасимпатикотония оказалась приближена к значениям СИМ и ПАР, полученным у нормотензивных обследуемых (медианы в 5,0 и 9,0 усл. ед. соответственно). В 1-й группе наиболее статистически значимо и до минимальных уровней уменьшился также индекс Баевского (по медиане с 81,0 до 44,0 усл. ед.).

При анализе психоэмоционального статуса пациентов выявлено, что в результате лечения во всех группах происходило снижение уровня тревожности. Наиболее существенная динамика была получена в 1-й и 2-й группах. Влияние дополнительного приема тенотена в 1-й группе способствовало наиболее выраженному уменьшению и личностной тревожности (табл. 4).

Таблица 4

Динамика уровня тревожности больных артериальной гипертензией по

Спилбергеру-Ханину и Дж.Тейлору до и после курса лечения

Параметры 1 группа (М±5), баллы 2 группа (М±8), баллы 3 группа (М±8), баллы

Реактивная тревожность До 32,29±9,44 32,74±12,16 36,74±9,5

После 19,48±8,90** 25,77±10,24* 34,61±8,65

Личностная тревожность До 33,23±9,54 35,45±6,99 34,03±6,52

После 23,29±6,55** 31,99±6,99* 32,13±6,55

Тревожность по Дж.Тейлору До 26,01±8,65 24,98±9,24 24,12±8,22

После 17,85±8,25* 20,72±8,02 20,88 ±7,94

Примечание. * Р, < 0,05; ** Р, < 0,001; Тревожность по Спилбергеру-Ханину (реактивная и личностная тревожность): до 30 баллов — низкая тревожность; 31-45 — умеренная тревожность, 46 и более баллов - высокая тревожность. Тревожность по Дж.Тейлору: 41-50 баллов очень высокий уровень тревожности; 26-40 баллов - высокий уровень тревожности; 16-25 баллов — средний уровень тревожности; 6-15 баллов - низкий уровень тревожности; 0-5 баллов-очень низкий уровень тревожности,

Применение биоинформационного анализа показателей ВСР позволило определить различия в динамике параметров, регулирующих вегетативный го-меостаз. Проведенное управляемое воздействие выявило тенденцию в динамике параметров квазиаттракторов во всех группах больных в сторону количественного уменьшения как показателя асимметрии (Я), характеризующего меру хаотичности системы, так и объемов 19-мерных фазовых пространств (V). Порядок изменений значений Я и V до и после лечения существенно отличался в группах, получавших различную терапию (табл. 5).

Таблица 5

Биоинформационный анализ нейровегетативного статуса у больных _артериальной гипертензией до и после лечения

Количество измерений в каждой группе п = 31 Размерность фазового пространства = 19 параметров

Примечание в трехмерных моделях: X = VLF, мс /Гц; Y = Total power, мс /Гц; Z = уровень реактивной тревожности в баллах.

1 группа (медикаментозное лечение + физиопроцедуры+тенотен)

До лечения

После лечения

General asymmetry value Rx = 20464,8

General asymmetry value Ry = 3001,6

General V value Vx = 53,50 E42

General V value Vy = 1,6 E40

2 группа (медикаментозное лечение + физиопроцедуры)

До J

После лечения

General asymmetry value Rx = 2121,2

General asymmetry value Ry = 816,5

General V value Vx = 55,60 E42

General V value Vy = 47,7 E40

3 группа больных АГ(медикаментозноелечение)

До лечения

После лечения

General asymmetry value Rx = 40471,0

General asymmetry value Ry = 12935,5

General V value Vx = 8,89 E42

General V value Vy = 20,30 E40

В 1-й группе динамика параметров квазиаттракторов оказалась наиболее значимой, что подтверждает стабилизацию симпатической активности. Так, генеральный объем фазового пространства уменьшился на 3 порядка, а генеральная асимметрия значительно приблизилась к таковой в контрольной группе, что говорит о повышении устойчивости состояния организма больных АГ, т.е. о стабилизации БДС. При идентификации параметров тревожности и ВСР у больных 2-й группы также получено уменьшение объема и асимметрии генерального фазового пространства. У больных АГ 3-й группы выявлено уменьшение генерального объема фазового пространства в 44,5 раза и асимметрии в 3 раза. В данной группе показатель объема генерального фазового пространства до лечения (General V value Vx=8.89 Е42) был наиболее близок аналогичному признаку у практически здоровых лиц (General V value Vy = 2.03 Е42), и его выраженное изменение привело к отклонению от параметров условно стабильного состояния БДС, что мы расценили как неблагоприятное изменение.

Идентификация параметров квазиаттракторов показателей психовегетативного статуса больных АГ. В дальнейшем нами отдельно изучены параметры идентификации расстояний Zij между центрами квазиаттракторов ВСОЧ. В табл. 6 представлены параметры, наиболее существенно влияющие на объем и асимметрию фазового пространства в каждой группе. Параметрами, определяющими идентификацию различий параметров квазиаттракторов ВСР и тревожности у больных АГ в процессе лечения, оказались показатели волновых характеристик спектра VLF и HF. В 1-й группе даже суммарный показатель Total Power уступил признаку VLF, отвечающему за церебрально-эрготропные влияния. Количественное уменьшение именно этих волн предполагает более эффективный уровень регуляции сердечного ритма, который способен обеспечить адекватный вегетативный гомеостаз.

Таблица б

Идентификация параметров квазиаттракторов показателей психовегетативного статуса больных артериальной гипертензией

1 группа 2 группа 3 группа

Z0 для группы Z0 = 606,13 Z0 = 2121,83 Z0 = 6465,13

Zij при исключении наиболее значимого признака Z10 = 419,70 Z16= 1216,90 Z16 = 3296,48

1л\ при исключении менее значимых признаков Z12 = 564,13 Z16 = 568,65 Z10= 1930,68 Zll = 1949,21 Z10 = 5985,99 Z12 = 6239,19

Примечания: Z0 - расстояние между центрами двух квазиаттракторов (до и после лечения) без исключения признака; Z10 - при исключении VLF, мс2/Гц; Z11 - при исключении LF, мс2/Гц; Z12 -при исключении HF, мс2/Гц; Z16 - при исключении Total power, мс2/Гц.

При изучении динамики параметров фазовых пространств и изменений характеристик спектра ВСР, полученных при традиционной статистической обра-

ботке, мы выявили сопоставимые закономерности. Так, значительное уменьшение генерального объема и асимметрии фазового пространства в 1-й группе после лечения, расцененное как повышение устойчивости состояния организма больных АГ, совпало с быстрой нормализацией АД, устранением повышенной тревожности, восстановлением вегетативного равновесия и положительной динамикой волновых характеристик спектра.

Таким образом, в результате разработанного нами комплексного восстановительного лечения проведенное воздействие позволило добиться стабилизации БДС со значительной коррекцией нейровазомоторного кластера у больных АГ 1-2 групп.

Применение метода биоинформационного анализа позволило не просто выявить оптимизацию ряда показателей психовегетативного статуса в процессе лечения, а дало возможность установить наиболее значимые нейровегетативные параметры, сопровождающие саногенез и влияющие на стабилизацию БДС больных АГ. Важным преимуществом метода многомерных фазовых пространств явилась возможность определить направление вектора динамики нейрогуморальных изменений, не поддающееся анализу классическими методами обработки информации.

ВЫВОДЫ

1. Использование биоинформационного анализа позволило установить, что сезонная динамика рецидивов АГ в особых экологических условиях г. Сургута ХМАО - Югры в определенной степени связана с усиленной среднемесячной геомагнитной активностью, что реализуется через биопатогенное воздействие этого фактора на нейрогуморапьные механизмы регуляции.

2. Метод идентификации параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний организма больных артериальной гипертензией объективно отражает особенности состояния нейровазомоторного кластера в патогенезе артериальной гипертензии, что проявляется в резком увеличении генерального объема и асимметрии квазиаттракторов в фазовом пространстве (на три порядка) и изменении волновых характеристик спектра у данных больных.

3. Идентификация особенностей поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний при использовании различных подходов к лечению позволила разработать эффективную комплексную программу лечения больных артериальной гипертензией, направленную на нормализацию нейровазомоторного кластера, что значительно повысило непосредственный лечебный эффект и способствовало коррекции сопутствующих дизадаптивных проявлений.

4. Метод многомерных фазовых пространств состояний позволил определить траекторию смещения квазиатгракторов вектора состояния организма больных артериальной гипертензией и с высокой значимостью оценить особенности пато-

генеза и эффективность проводимого лечения данной категории больных в экологических условиях северной урбанизированной биоэкосистемы.

5. Дополнительный прием тенотена, направленный на модификацию нейро-вазомоторного кластера, оказывает стабилизирующее влияние на параметры квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний, способствуя оптимизации лечения больных артериальной гипертензией.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выделение наиболее значимых параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве применяется для определения существенных особенностей сравниваемых групп и при оценке эффективности лечения.

2. При коррекции повышенного артериального давления рекомендуется применять разработанную нами программу комплексного восстановительного лечения, направленную на нормализацию гемодинамических параметров и включающую коррекцию психологического и вегетативного статуса больных артериальной гипертензией.

3. Вторичную профилактику артериальной гипертензиии в экологических условиях г. Сургута ХМАО - Югры необходимо проводить в январе и сентябре, т.е. накануне ожидаемого ухудшения течения заболевания, с учетом усиления ге-лиогеомагнитных возмущений в переходные периоды года.

4. С целью повышения эффективности лечения за счет стабилизации нейрова-зомоторного кластера рекомендовано назначение больным артериальной гипертензией двухнедельных курсов приема тенотена по 1 таб. 3 раза в день в январе и сентябре.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монография:

Карпин В.А., Шувалова О.И. Экологические аспекты течения гипертонической болезни в Ханты-Мансийском автономном округе // Коллективная монография: Научные аспекты экологических проблем России. -М.: НИА-Природа, 2012. -С. 179-182.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Карпин В.А., Шувалова О.И., Гудков А.Б. Клиническое течение артериальной гипертензии в экологических условиях урбанизированного Севера // Экология человека. - 2011. - №10. - С. 48-53.

2. Карпин В.А., Шувалова О.И., Бурмасова A.B. Влияние гелиогеомагнитных аномалий на состояние сердечно-сосудистой системы жителей северных широт // Естественные и технические науки. - 2011. -№3. - С. 124-127.

3. Карпин В.А., Шувалова О.И., Бурмасова А.В.Комплексная терапия больных ранними формами артериальной гипертензии // Лечащий врач. - 2012. - №2. -С. 116-119.

4. Бурмасова A.B., Волкивская Е.Д., Карпин В.А., Шувалова О.И. Идентификация параметров вектора состояния организма человека в оценке эффективности лечения больных артериальной гипертензией // Вестник новых медицинских технологий. - 2012. -Т.19, №1. - С. 131-133.

5. Еськов В.В., Карпин В.А., Шувалова О.И. Биоинформационный анализ параметров нейровегетативного статуса больных артериальной гипертензией с позиций теории хаоса и самоорганизации // Вестник новых медицинских технологий [Электронный журнал]. - 2013. - №2. - URL: http://medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/ E2013-l/4542.pdf.

6. Еськов В.М., Карпин В.А., Еськов В.В., Шувалова О.И. Методы многомерных фазовых пространств в оценке эффективности комплексного лечения артериальной гипертензии // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2013. - Т. 12, №3. - С. 622-626.

Публикации в прочих журналах и научных сборниках:

1. Бурмасова A.B., Карпин В.А., Шувалова О.И. Медико-экологический мониторинг гипертонической болезни в г. Сургуте // Экологический вестник Юго-рии. - 2009. - Т. VI, №3. - С. 56-59.

2. Шувалова О.И., Карпин В.А. Анализ и коррекция вегетативного гомео-стаза у больных ранними формами артериальной гипертензии // Наука и современность: Матер. XIV Международ, науч.-практ. конф-ции. - Новосибирск: Изд-во НТГУ, 2011.-С. 29-34.

3. Шувалова О.И., Карпин В.А. Влияние техногенных факторов на течение гипертонической болезни в Ханты-Мансийском автономном округе // Современные тенденции в науке: Новый взгляд: Матер. Международ, науч.-практ. конф-ции. - Тамбов, 2011. - Т. IX. - С. 188-190.

4. Карпин В.А., Шувалова О.И. Биоинформационный анализ особенностей регуляции кардиогемодинамики у больных неосложненными формами артериальной гипертензии // Экологический вестник Югории. - 2011. - Т. VIII, №3-4. - С. 56-62.

5. Карпин В.А., Шувалова О.И. Биоинформационный анализ спектральных характеристик вариабельности сердечного ритма в оценке эффективности лечения больных артериальной гипертензией // Актуальные проблемы современной науки. -2012,- №1(63).-С.139-145.

6. Шувалова О.И. Гемодинамические особенности неосложненных форм артериальной гипертензии у больных трудоспособного возраста // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. — 2012. — № 2 (37) — С. 263-266.

7. Особенности спектральных характеристик вариабельности сердечного ритма у больных эссенциальной гипертензией / В.А. Карпин, О.И. Шувалова, И.Ю. Добрынина и др. // Вестник СурГУ. Медицина. - 2012. - №13. - С.93-97.

8. Shuvalova О.I., Karpin V.A. Clinical efficacy of complex restorative treatment using tenoten in patients with uncomplicated forms of essential hypertension // European Science and Technology: materials of the international research and practice conference. V. 2. - Wiesbaden, 2012. - P. 564-568.

9. Shuvalova O.I. Some features of the cardiac rhythm variability of patients with essential hypertension in the North // Materials of the conference: Topical Issues in Experimental and Clinical Medicin: Surgut, 2012. - P. 146-148.

10. Опыт восстановительного лечения работников Сургутского отделения Свердловской железной дороги / В.В. Полухин, В.А. Карпин, О.И. Шувалова, и др. // Актуальные проблемы современной науки. - 2013. - №3(71). - С. 296-299.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АГ - артериальная гипертензия

АД - артериальное давление

БДС - биологическая динамическая система

ВНС - вегетативная нервная система

ВСР - вариабельность сердечного ритма

ВСОЧ - вектора состояния организма человека

ИН - индекс напряжения, индекс Баевского

ПАР - индекс активности парасимпатического звена

СИМ - индекс активности симпатического звена

ХМАО - Югра - Ханты-Мансийский автономный округ - Югра

ЧСС - частота сердечных сокращений

HF - высокочастотные колебания ЧСС (0,15 -0,4 Гц)

HRV - триангулярный индекс

LF - низкочастотные колебания ЧСС (0,04-0,15 Гц)

М - средняя арифметическая

5 - стандартное отклонение

Рт - статистический критерий Манна-Уитни

pNN50 - процентная представленность эпизодов различия последовательных интервалов более чем на 50 мс.

Ps — статистический критерий Стьюдента

Pv - статистический критерий Вилкоксона

rs - критерий ранговой корреляции Спирмена

RMSSD (мс) - среднеквадратическое отклонение разностей величин

соседних RR-интервалов

SDNN (мс) - стандартное отклонение RR-интервалов

TP (Total Power) - общая мощность спектра

VLF - колебания очень низкой частоты (0,003-0,04 Гц)

V - объем фазового пространства

Z - асимметрия фазового пространства

Ольга Ивановна Шувалова

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ОРГАНИЗМА БОЛЬНЫХ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ В УСЛОВИЯХ ХМАО - ЮГРЫ

Автореферат

Типография «Винчера»

628403, Россия, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ - Югра, г. Сургут, ул. 30 лет Победы, 10

тел. (3462) 95-11-02 /03/04 E-mail: kikor@mail.ru

Подписано к печати 05.10 2013. Заказ № 00937. Формат А5. Цифровая печать. Тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Шувалова, Ольга Ивановна, Сургут

ГБОУ ВПО «СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА-ЮГРЫ»

ШУВАЛОВА Ольга Ивановна

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ОРГАНИЗМА БОЛЬНЫХ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ В УСЛОВИЯХ ХМАО - ЮГРЫ

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (медицинские науки) 14.01.04 - внутренние болезни

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научные руководители: доктор медицинских наук, доктор

философских наук, профессор КАРПИН Владимир Александрович

На права

кандидат медицинских наук, доцент ЕСЬКОВ Валерий Валерьевич

Сургут-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДНИЕ.......................................................................... 4

Глава 1. ПРОБЛЕМА АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ НА СЕВЕРЕ (Обзор литературы)............................................... 13

1.1. Течение артериальной гипертензии в особых экологических условиях северной урбанизированной экосистемы..................... 13

1.2. Регуляция кардиогемодинамики на Севере с позиции теории фазатона мозга..................................................................... 18

1.3. Влияние климатических, гелиогеомагнитных и техногенных факторов на возникновение и течение заболеваний сердечнососудистой системы в северном регионе...................................

1.4. Роль стрессовых факторов в патогенезе артериальной гипертензии....................................................................... 30

Глава 2. ОБЪЕКТ, ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ....... 33

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ................................................................... 57

3.1. Биоинформационный анализ сезонной динамики артериальной гипертензии в экологических условиях г. Сургута........................ 58

3.2. Системный анализ нейровазомоторного кластера у больных неосложненными формами артериальной гипертензии............... 63

3.2.1. Анализ психоэмоционального статуса........................... 63

3.2.2. Состояние вегетативной регуляции и ее влияние на движение вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве..................................................... 66

3.2.3. Анализ кардиогемодинамических параметров................ 74

3.3. Поведение вектора состояния организма больных в разработке оптимальной программы комплексного восстановительного

лечения............................................................................. 80

3.4. Идентификация параметров квазиаттракторов показателей психовегетативного статуса больных артериальной гипертензией в многомерном фазовом пространстве......................................... 91

3.5. Матрицы межаттракторных расстояний в оценке эффективности различных методов лечения больных артериальной гипертензией...................................................................... 97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................... 101

ВЫВОДЫ........................................................................... 103

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ....................................... 104

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................... 105

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ...................................................... 130

в

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Артериальная гипертензия (АГ) - одно из самых распространенных сердечно-сосудистых заболеваний в мире. Считается, что распространенность АГ к 2025 г. достигнет показателя в 1,5 млрд. человек (ещё в 2000 г. этот показатель оценивался в 1 млрд.) [175]. Успехи современной фармакотерапии обеспечили новые возможности в контроле артериального давления (АД) почти при любой форме гипертен-зии. Тем не менее, АГ остается серьезной проблемой в терапевтической практике, а ее распространенность в мире продолжает расти. По материалам исследований, проведенных в рамках Федеральной программы «Про-филактка и лечение артериальной гипертензии в Российской Федерации» (2008 год), распространенность АГ среди населения различных регионов нашей страны за последние 10 лет практически не изменилась и составляет в среднем 40,8% [50, 124, 128].

Распространенность АГ среди населения, проживающего в северных регионах и в зонах с неблагоприятной экологической обстановкой, существенно выше. Установлено, что АГ наиболее часто регистрируется на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке [45, 60, 118, 121 и др. ], что обусловлено определенной связью между уровнем АД и напряженностью систем адаптации человека в определенной экологической нише. Основная масса научных исследований в области медико-экологических проблем Севера посвящена заболеваниям сердечно-сосудистой и бронхолегочной систем [2, 30, 62, 65, 83, 85, 118 и др.]. Экстремальность территории Севера зависит прежде всего от суровых погодно-климатических условий. В этом отношении регионы Севера являются типичными примерами природных дискомфортных и экстремальных зон. Суровость климата здесь определяется необычайно длительной и жесткой зимой с очень низкой температурой, коротким холодным летом, резкими перепадами атмосферного

давления, температуры и влажности воздуха, сильными и частыми ветрами, коротким световым днем, магнитными возмущениями [1,3, 47, 115 и др.]. Север предъявляет к организму человека значительные требования, вынуждая его использовать дополнительные социальные и биологические средства защиты от неблагоприятного воздействия вышеперечисленных факторов. Адаптация в этих условиях достигается путем напряжения и сложной перестройки гомеостатических систем организма.

Исследования в рамках масштабных научных программ «Адаптация человека», «Глобальный эксперимент» и «Солнце-климат-человек» в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке показали, что проживание человека в дискомфортных или экстремальных климатогеографиче-ских условиях (согласно районированию Б.Б. Прохорова, 1989г.), сочетающихся с тяжелой антропогенной нагрузкой на экологические системы в промышленных регионах, приводит к более интенсивному использованию и быстрому истощению адаптационных резервов организма человека. Это проявляется в более ранней, чем в среднем в популяции, заболеваемости, быстром прогрессировании заболеваний, высокой частотой осложнений и в конечном счете - омоложении показателей смертности населения [64, 91]. Особенно этот вывод относится к северным территориям России, доля которых с распадом Советского Союза возросла с 49 до 64%. Этот факт уже сам по себе определяет положение России в современном мире как северной страны, следовательно, проблемы сохранения здоровья трудоспособного населения на Севере имеют не только медико-биологический аспект, а влияют на демографические и экономические процессы, затрагивая интересы всего государства [47, 117].

Заболеваемость по обращаемости в северных регионах РФ на 11,8% выше, чем в целом по России [46].

Несмотря на рост осведомленности больных АГ о наличии заболевания (в среднем по России - 86,3%), целевого уровня артериального давле-

ния достигают только около 27,3% пациентов. Низкая приверженность больных лечению обусловлена целым комплексом причин, однако очевидно, что только изменением образа жизни и существующим медикаментозным лечением проблему решить не удаётся.

Альтернативой традиционным подходам к лечению гипертонической болезни стало широкое использование методов восстановительной медицины. Среди них наибольший интерес вызывают преформированные физические факторы, обладающие направленным действием на основные звенья патогенеза гипертонической болезни, влияющие на уменьшение активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, гармонизацию вегетативной регуляции, коррекцию почечно-объемных и других механизмов гипертензии [7, 71, 88, 100, 114, 139, 169 и др.]. По данным Н.Г. Понома-ренко, в начале XXI века только в РФ было зарегистрировано более 3 тысяч рандомизированных клинических исследований по применению физических методов лечения, однако большая часть публикаций о физических методах лечения касалась описательных, ретроспективных и неконтролируемых испытаний.

Особую значимость в структуре АГ имеют ранние формы, распространенность которых среди людей трудоспособного возраста составляет около 65% [26]. Не вызывает сомнения необходимость выявления заболевания на ранних этапах его развития, однако это вызывает определенные трудности [156, 160, 163, 185]. Пациенты с неосложненной АГ крайне редко обращаются за медицинской помощью именно по поводу повышенного артериального давления. Даже пациенты с подтвержденным диагнозом, не ощущая гипертензии, имеют низкую приверженность лечению [128, 177, 188]. Тем большую значимость у таких пациентов имеют немедикаментозные методы лечения, не вызывающие негативного настроя больных и не имеющие многих побочных эффектов, свойственных традиционной лекарственной терапии.

Даже в лечении столь широко распространенного заболевания как АГ, не разработаны четкие критерии выбора и практического применения восстановительных методов лечения с позиций доказательной медицины, отсутствуют современные, научно обоснованные критерии эффективности немедикаментозных методов лечения, что диктует необходимость дальнейших исследований в этой области [172, 192, 228 и др.].

В то же время, согласно официальным отчетным данным комитета по здравоохранению г. Сургута за 2008-2010 гг., частота заболеваемости жителей города сердечно-сосудистыми заболеваниями стоит на втором месте после органов дыхания [79], что делает проблему изучения особенностей течения гипертонической болезни в экстремальных экологических условиях Севера и поиска путей дальнейшего усовершенствования ее лечения и профилактики несомненно актуальной.

Множество исследований показало, что воздействие экстремальных геофизических факторов в условиях Севера приводит к нарушению прежде всего психофизиологических механизмов адаптации, что сопровождается нейровегетативными, вазомоторными и психоэмоциональными изменениями гомеостаза [31, 35, 42, 55, 76, 148, 155, 165, 168 и др. ]. В процессе патогенеза нарушается устойчивость биологических динамических систем (БДС) в виде череды смещений траекторий поведения этих систем в фазовом пространстве состояний [35, 37, 41 и др. ]. Разработанный в Научно-исследовательском институте биофизики и медицинской кибернетики СурГУ компартментно-кластерный подход позволяет проанализировать вектор смещения состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве с позиции теории хаоса и синергетики [35, 39, 75, 88 и др.].

Наконец, для углубленного изучения особенностей патогенеза, клиники, лечения и профилактики болезней сердечно-сосудистой системы актуальным становится применение новых методов биоинформационного анализа в

рамках теории хаоса и синергетики, разрабатываемой В.М. Еськовым с со-авт.(1991-2013).

Цель исследования: выявить с применением методов биоинформационного анализа особенности состояния кардиореспираторных функций организма больных артериальной гипертензией и на основе полученных данных оптимизировать программу комплексного восстановительного лечения в условиях г. Сургута.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования:

1. Методом биоинформационного анализа исследовать особенности течения артериальной гипертензии в особых экологических условиях Югры и провести анализ связей между динамикой течения заболевания и среднемесячной гелиогеомагнитной активностью.

2. Изучить нейрорегуляторные особенности в патогенезе артериальной гипертензии в условиях северной урбанизированной экосистемы методом многомерных фазовых пространств и определить значимость используемого метода при исследовании механизмов повышения артериального давления.

3. Выполнить расчет параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний нейрова-зомоторного кластера больных артериальной гипертензией и произвести сравнительный анализ идентификационных критериев для разработки оптимальной программы комплексного восстановительного лечения больных артериальной гипертензией.

4. Провести идентификацию параметров квазиаттракторов состояний нейровазомоторного кластера организма больных артериальной гипертензией при использовании различных методов лечения и на этом основании установить эффективность использования наиболее стабилизирующего управляемого воздействия у данной категории больных.

Научная новизна работы

1. Впервые с применением методов расчета параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве проведена сравнительная оценка медикаментозной и комплексной восстановительной терапии больных артериальной гипертензией в условиях северной урбанизированной экосистемы.

2. Методом биоинформационного анализа установлено, что сезонная динамика ухудшения течения артериальной гипертензии в экстремальных экологических условиях г. Сургута в определенной степени связана с усилением среднемесячной геомагнитной активности в переходные периоды года, что реализуется через биопатогенное воздействие на нейрогумораль-ные механизмы регуляции.

3. Идентификация параметров квазиаттракторов нейровазомоторного кластера организма больных в фазовом пространстве состояний позволила определить количественные критерии значимых параметров вегетативного обеспечения регуляции гемодинамики, волновых характеристик спектра вариабельности сердечного ритма и параметров тревожности при управляемом воздействии.

4. На основе результатов идентификации параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека впервые установлено расстояние между центрами квазиаттракторов в фазовом пространстве состояний при артериальной гипертензии в зависимости от вида управляемого воздействия.

5. Применение метода биоинформационного анализа позволило впервые доказать обоснованность назначения анксиолитического препарата тенотена в составе комплексной восстановительной гипотензивной терапии.

Практическая значимость

1. Современные методы биоинформационного анализа позволяют более информативно оценивать значимость механизмов сезонной динамики ухудшения течения артериальной гипертензии и способствуют дальнейшей оптимизации диагностики, лечения и реабилитации данного контингента больных.

2. Определены существенные различия в параметрах квазиаттракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве среди больных артериальной гипертензией и у здоровых лиц, относящиеся к параметрам вегетативной регуляции и психологического статуса пациентов. Проведена идентификация наиболее значимых нейровеге-тативных параметров организма для обеих групп, а также у больных артериальной гипертензией в результате проведенного лечения.

3. Применение нового метода биоинформационного анализа позволяет оптимизировать лечение больных артериальной гипертензией за счет оценки эффективности управляемых воздействий на множественные механизмы дисрегуляции артериального давления.

4. Выявление признаков стабилизации нейровазомоторного кластера на фоне предложенной комплексной восстановительной терапии доказывает эффективность данного подхода к лечению больных неосложненными формами артериальной гипертензии в условиях северной урбанизированной экосистемы.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практику НУЗ «Отделенческая клиническая больница на станции Сургут» ОАО «Российские железные дороги», БУ ХМАО-Югры «Сургутская окружная клиническая больница», а также используются в учебном процессе на лечебном факультете Медицинского института при Сургутском государственном университете и на курсах повышения квалификации медицинских работников. Имеются акты внедрения.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на: 9-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наука и современность - 2011» (Новосибирск, 2011); Международной заочной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2011); 9-й международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук» (Москва, 2011); Международной конференции «European Science and Technology: international scientific conference» (Вейсбаден, Германия, 2012), клинических врачебных конференциях НУЗ «Отделенческая клиническая больница на станции Сургут» ОАО «Российские железные дороги» (Сургут, 2010-2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 1 глава в коллективной монографии, 6 статей в журналах, реферируемых ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация оформлена в классическом стиле, изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, главы 1 «Системный анализ течения АГ в условиях северной урбанизированной биоэкосистемы» (Обзор литературы), главы 2 «Объект и методы исследования», главы 3 «Результаты собственных исследований и их обсуждение», заключения, выводов, практических рекомендаций. Текст диссертации иллюстрирован 21 т