• Введение
  • Физиологические основы хронокардиографии
  • Биокибернетические основы хронокардиографии
  • Сфера применения дифференциальной хронокардиографии
• Теоретические результаты, полученные при разработке дифференциальной хронокардиографии
  • Основные теоретические положения и гипотезы
  • Применение базовых положений к дифференциальной хронокардиографии
  • Требования к методике дифференциальной хронокардиографии и средствам ее обеспечения
• Практические рекомендации по применению хронокардиографии
  • Источники погрешностей при регистрации хронокардиографии и способы их устранения
  • Алгоритмические средства обеспечения методики дифференциальной хронокардиографии

Введение

Хронокардиография - изучение динамики последовательностей длительности циклов сердечной деятельности (кардиоциклов). Дифференциальная хронокардиография - изучение динамики последовательности относительных приращений длительностей кардиоциклов, измеренных по электрокардиограмме с точностью, не хуже ±0.5 сек, - является разработкой Виктора Федоровича Федорова, и отнесена им к автоматизированным средствам медицинской диогностики. Термин "хронокардиография" выбран автором в соответствии с требованиями ГОСТ 17562-72. "Разработанные основы методики дифференциальной хронокардиографии позволяют снизить неоднозначность диагностических и прогностических оценок состояния организма пациента, базирующихся на измерении ритма сердца" [стр 7].

В ходе данной работы В.Ф. федоровым также "созданы методические, схемотехнические, конструктивные и алгоритмические основы для разработки частных методик применения хронокардиографии при решении отдельных задач как клинической медицины и медицины здорового человека, так и задач физического самосовершенствования и профессионального спорта" [стр 7]. "Введение процедуры нормировки (переход в пространство относительных приращений длительностей кардиоциклов) в диагностическую практику позволяет частично снять проблему между индивидуальными отличиями и среднепопуляционными нормативами при построении диагностических методик" [стр 8].

Результаты разработки включены научно-техническим центром "МЕДАСС" (г.Москва) в автоматизированные аппаратно-программные комплексы для исследования сердечнососудистой системы.

Физиологические основы хронокардиографии

Основной задачей хронокардиографии вообще является инструментальная объективная поддержка врача в процедурах распознавания функциональных состояний организма пациента (диагностика) и предсказание развития и смены состояний на некоторое время (прогностика) при помощи наиболее полного извлечения из ритма сердца только той информации, которая может быть в нем отображена [стр 26].

Рис 1. Эфферентная холин- и адренергическая и афферентная иннервация сердца человека. 1 - афферентные связи блуждающего нерва и афферентные спинальные связи; 2 - эфферентные преганглионарные волокна блуждающего нерва; 3 - эфферентные постганглионар-ные волокна блуждающего нерва; 4 - пре- и 5 - постганглионарные симпатические волокна. Sin. car. - синокаротидная рефлексогенная зона; G. spin. - спинномозговой чувствительный узел; G. cerv. sup. - верхний шейный симпатический нервный узел; G. stelt. - звездчатое нервное сплетение; С-VIII -Th-VT - различные уровни грудного отдела спинного мозга; IX - языкоглоточный нерв; X - блуждающий нерв; Д1 - клетка Догеля 1 типа; Д2 - клетка Догеля II типа; G1. саг. - каротидное тельце; SIF - малые интенсивно флюоресцирующие клетки; N. symp. - симпатическое нервное ядро в боковом роге спинного мозга. (В.Н. Швалев, А.А. Сосунов, Г. Гуски. 1992)..

Анализ литературы по патологическим проявлениям в сердечной ритмике говорит о многоуровневой регуляции этого явления, в которой участвуют как минимум следующие процессы [стр 34-35]:
1) Газообмен миокарда [зависящий, в свою очередь, как от интракардиальных причин (напр, состояния коронарных артерий, гипертрофии миокарда), так и экстракардиальных (состояния респираторной системы, концентрации гемоглобина в крови, пульсового давления и др.)].
2) Снабжение миокарда питательными веществами. В отличие от скелетной мускулатуры для кардиомиоцитов характерно полисубстратное энергообеспечение: В условиях аэробного метаболизма главными энергетическими субстратами являются жирные кислоты (67%), глюкоза (17.9%) и молочная кислота (16.5%). Вклад аминокислот (5.6%), кетоновых тел (4.3%) и пирувата (0.5%) в энергетику миокарда невелик". [155; 156]. По другим данным, соотношение питательных веществ, потребляемых миокардом, в значительной степени зависит от состояния организма в целом. Если в состоянии покоя их соотношение выглядит как 34%(свободные жирные кислоты) : 31%(глюкоза) : 28%(лактат) : 7%(пируват+кетоновые тела+аминокислоты), то при физической нагрузке это отношение сменяется на 21%(свободные жирные кислоты) : 16%(глюкоза) : 61%(лактат) : 2%(пируват + кетоновые тела + аминокислоты). Очевидно, что при названном многообразии питающих субстратов, снабжение ими зависит не только от регуляции коронарного кровотока, но и от ряда контуров, управляющих обменными процессами в организме вообще.
3) Регуляция интенсивности обменных процессов в клетках миокарда. Она осуществляется, прежде всего, эндокринной системой (щитовидной и поджелудочной железами, надпочечниками), а также системой терморегуляции организма в целом (косвенно).
4) Поддержание баланса ионов электролитов в плазме крови, межклеточной жидкости и самих кардиомиоцитах (прежде всего, катионов Н⁺, К⁺, Na⁺, Ca²⁺ Mg²⁺ и анионов Сl^-, НСО₃^-, НРО₄^2-, SO₄^2-). Регуляция концентраций электролитов осуществляется, в свою очередь, несколькими контурами: эндокринной системой (гипофизом, щитовидной и паращитовидной железами, корой надпочечников), печенью (синтез витамина D, метаболизация ряда активных, а также токсических для миокарда веществ), системами выведения (почками, кишечником).
5) Поддержание отношения процессов возбуждения/торможения в коре головного мозга и подкорковых структурах (уровень активности ЦНС) - через вегетативную нервную систему и эндокринную систему.
6) Регулирование параметров артериального давления.
7) Регулирование объёма циркулирующей крови.
8) Регулирование вязкости циркулирующей крови.
9) Регулирование общего периферического сопротивления кровотоку.

Резюмируя всё изложенное в настоящем разделе, можно констатировать, что данные различных областей биологического знания позволяют предполагать наличие в хронокардиографическом сигнале достаточно большого количества информации, отображающей деятельность не только сердца, но и других систем организма. Вопрос о выделении отдельных составляющих этой информации для диагностических и прогностических целей вероятно должен решаться математическими методами, связанными с моделированием многосвязных систем регулирования и распознаванием образов.

Попытки свести оценку функционального состояния на основе хронокардиограммы к некому числу: "интегральному показателю", - вряд ли внесут ясность, как в диагностику, так и в прогностику. Причина этого в множественности механизмов регулирования сердечного ритма и значительных различиях в законах функционирования отдельных регулирующих систем. Поэтому одним числом вряд ли можно выразить соотношение уровня функционирования большого числа взаимозависимых механизмов адаптации, даже если это число получено на основе изучения наиболее жизненно важного органа или системы. Но это не означает, что невозможна интегральная оценка состояния пациента.

Биокибернетические основы хронокардиографии

[стр 36-45]

Если на заре развития кибернетики как науки об управлении её применимость в биологических науках только декларировалась, то к концу двадцатого столетия, пожалуй, уже невозможно назвать область биологии или медицины, в которой не были бы предприняты попытки создать модели регулирования тех или иных биологических процессов на основе обще-кибернетических закономерностей. Не является исключением и рассматриваемая нами область познания - хронокардиография.

Как правило, регулирование сердечного ритма моделируется не изолированно, а в качестве составляющей регуляторных цепей в более общих моделях сердечно-сосудистой системы. При этом вопрос о приоритетах одних регуляторных механизмов над другими решался в соответствии с точкой зрения отдельных исследователей или школ. Это определялось их отношением к проблеме выделения цели функционирования сердечно-сосудистой системы.

Исследуя сложную систему (а организм человека многие исследователи относят к сверхсложным системам), о внутреннем устройстве которой известно далеко не всё, что требуется для предсказания её поведения в различных условиях, в кибернетике принято применять подход "чёрного ящика" или "серого ящика". И тот, и другой подход предусматривают воздействие на изучаемый объект известными контролируемыми факторами (вектором входных параметров) и регистрацию вектора выходных параметров. Изменяя количественно уровни параметров входного вектора или состав этих параметров, наблюдают изменения выходного вектора с целью восстановления функций преобразования, присущих изучаемому объекту (см. рис. 2).

Рис 2. Общая схема двух подходов (чёрного и серого ящиков). X - вектор входных воздействий, Y - вектор выходных параметров, Z - вектор неконтролируемых влияний.

В общем случае можно записать выражение Y=F(X, Z), т.е. выходные параметры являются функцией входных (контролируемых) воздействий и комплекса неконтролируемых влияний. В нашем конкретном случае исследователь имеет некоторые представления о виде функции (точнее, имеет набор моделей, приближённо её описывающих), т.е. наш ящик не "чёрный", а "серый". Однако, даже если нам хорошо известен вид функции F, но мы ничего не знаем о векторе Z, вероятность правильного прогноза поведения системы при изменении вектора X невелика.

Поскольку при изучении сердечно-сосудистой системы задача детального описания вектора Z в принципе неразрешима (т.к., например, эмоционально значимые размышления пациента оказывают значительные влияния как на ЧСС, так и на АД, но не поддаются внешнему контролю), в значительной мере разрешить проблему может только приближение условий регистрации хронокардиограммы к ситуации, описываемой неравенством X”Z. Для этого можно либо часть факторов перевести из Z в X (если это возможно), либо поднять уровень параметров вектора X до величины, когда управляющие системы изучаемого объекта будут вынуждены пренебречь влиянием Z по соображениям самосохранения.

Методически из этого следует, что регистрация хронокардиограмм должна проводиться только при наличии в процессе исследования фазы нагрузки, интенсивность которой физиологически значима для организма обследуемого индивида.

Подводя итог сказанному в настоящем разделе, можно отметить, что изучение отдельных параметров ритма сердца не должны осуществляться вне представления о некой модельной схеме регулирования, причём эта схема должна являться фрагментом более общей схемы (т.е. быть открытой) и включать представления о реакции изучаемого объекта на значимые контролируемые воздействия.

Сфера применения дифференциальной хронокардиографии

[стр 56-61]

Во многих странах постепенно нарастает внимание специалистов к количественной оценке качества здоровья, шкалированию здоровья, скринингу здоровья на больших выборках населения. Для этих целей разрабатываются методики эксперсс-оценки функционального состояния, отвечающие специальным требованиям. Дифференциальная хронокардиография практически полностью этим требованиям соответствует.

Наиболее вероятные сферы ее применения:
1) Построение моделей регуляции сердечно-сосудистой системы.
2) Оценка функционального состояния пациента при проведении функциональных проб-нагрузок.
3) Оценка функционального состояния спортсменов в процессе тренировок.
4) Контроль уровня бодрствования операторов со сменным режимом монотонной деятельности.
5) Контроль состояния спецконтингентов при выполнении аварийных и спасательных работ.
6) Экологический мониторинг.
7) Самостоятельный контроль функционального состояния и управление нагрузками для лиц, занимающихся оздоровительным бегом и иными видами физической культуры.

Читать дальше...