Введение

Гипербарический кислород является одновременно лечебным, адаптивным и патогенным фактором, поэтому вопрос «надо ли оценивать функциональное состояние организма во время ГБО?» исчез задолго до использования ГБО в лечебной практике, когда стало известно, что даже нормобарическая гипероксия для адекватного применения требует «строгого дозированного проведения кислородной терапии с учетом индивидуальной реакции больного на вдыхание кислорода» [1, С.468, 1-й абз.]. К сожалению, рутинная практика применения ГБО показывает, что при выборе режимов лечения большинство специалистов ГБО основываются, на эмпирических данных о результатах эффективности ГБО при том или ином заболевании.

Но именно благодаря накоплению эмпирических данных и достижениям фундаментальных физиологических наук стала понятна необходимость оценки состояния больного непосредственно во время баротерапии.

Данное теоретическое исследование не ставило перед собой задачу сравнительного физиологического анализа различных методов оценки состояния пациента во время ГБО. Мы считаем, что этот вопрос заслуживает пристального внимания практиков и ученых и найдет свое отражение научных исследованиях в ближайшее время, т.к. без хорошей теории трудно определить главные направления в практике. В данной работе мы исходили из сложившейся в специальности практики определения эффективности ГБО по данным математического анализа ритма сердца (МАРС).

Целью настоящего исследования явилось разработка методологии мониторинга производных МАРС непосредственно во время ГБО.

Некоторые определения и понятия:

«МЕТОДОЛОГИЯ МОНИТОРИНГА» рассматривается как наука о методах мониторинга. Использование термина «методология» претендует на научность, строгую логичность, но и на возможность дальнейшего развития обсуждаемого предмета;

«ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА» ( functio - исполнение, совершение)- отражает динамический процесс изменения интегральных функций организма в процессе гипероксического воздействия. В физиологических исследованиях считается, что неспецифические механизмы адаптации наиболее адекватно и технологично оцениваются с помощью производных МАРС [2-4];

«ПЕРЕХОДНОЙ ПРОЦЕСС» – момент изменения функциональной реактивности организма в процессе изучаемого воздействия;

«КАРДИОИНТЕРВАЛОГРАММА» –последовательный ряд длительностей кардиоинтервалов, изображенный графически;

«ОБЪЕМ ВЫБОРКИ» – количество кардиоинтервалов, которое используется для вычисления набора производных МАРС;

«РЕШАЮЩЕЕ ПРАВИЛО» – комплекс информационных критериев, который позволяет сделать клинический вывод о возникновении переходного процесса;

Методология МАРС во время ГБО

До настоящего времени нами не обнаружено в литературе попыток разработки методологии МАРС во время ГБО. Наиболее часто используется произвольный способ измерения производных МАРС, который в значительной мере ограничен возможностями имеющегося оборудования.

Нам представляется важным выделить следующие теоретические требования к общим вопросам, способам регистрации и анализа производных МАРС во время ГБО.

1.Защищенность пациента.

1.1.Использование сертифицированных кардиомониторов с соответствующим классом защиты от возможности искрения и возникновения пожара. Таким мониторам в наибольшей степени отвечают портативные приборы с низковольтным (до 3 вольт) питанием, с гальванической развязкой между монитором и регистрирующим устройством.

1.2.Использование оптимального расположения электродов (грудные) которые не ограничивают подвижность пациента во время ГБО и не создают психологический дискомфорт.

2.Этапы исследования.

Во время ГБО происходит постоянное динамическое изменение функционального состояния. Динамика этих процессов недостаточно изучена, поэтому для правильных клинических выводов необходимо регистрировать все переходные процессы. Наиболее целесообразно обеспечить непрерывную регистрацию биопоказателей на протяжении всего сеанса ГБО. Однако, такой подход имеет ряд сложностей, которые не обеспечат унифицированной методики МАРС во время ГБО. Нами предлагается разделение сеанса ГБО на следующие 14 этапов: 1 и 14 – время до и после ГБО; 2,3 и 12,13 соответствуют пятиминутным интервалам компрессии и декомпрессии; 4-11 отражают пятиминутные промежутки во время изопрессии. Пятиминутные промежутки достаточны для снятия биоинформации, обеспечивают регистрацию переходных процессов в организме во время гипероксии и позволяют унифицировать методику МАРС во время ГБО для получения повторяемых результатов.

3.Математические методы МАРС.

3.1.Оптимальный объем выборки. В литературе существуют различные суждения о оптимальном объеме выборки, которая соответствует эпохе каждого анализа. Общепринято, что для наблюдения медленно меняющихся процессов необходимо большие выборки (более 1000 кардиоинтервалов). Но в этом случае теряется контроль над переходными процессами. При отслеживании переходных процессов наиболее оптимальным объемом выборки является 128 кардиоинтервалов. Этот период позволяет корректно проводить спектральный анализ в диапазонах быстрых и медленных волн и отражает переходные процессы.

3.2.Методы анализа и набор производных МАРС.

Результаты работы рабочей группы Европейского общества кардиологии и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии, которое разработало стандарты измерения, физиологической интерпретации и клинического применения производных сердечного ритма [5], значительно оживили интерес к МАРС и в нашей стране. Нам, безусловно, следует учитывать этот Стандарт в практике (геометрические методы анализа, анализ вариации коротких участков, особое разделение частот при спектральном анализе, терминология и пр.), но при этом не следует забывать о приоритете Российских физиологических школ, которые более 15 лет назад выработали свой Стандарт анализа производных МАРС [6]. Так, например, новый международный Стандарт не предусматривает применения метода автокорреляционного анализа, а по нашим данным некоторые производные автокорреляционного анализа кардиоинтервалограммы имеют существенный диагностический приоритет в определении ранних токсических признаков терапевтических режимов ГБО при экстремальных состояниях [7].

Исходя из этих предпосылок и руководствуясь научными принципами для доказательства диагностической приоритетности тех или иных производных МАРС в оценке функционального состояния организма во время ГБО, необходим сравнительный анализ всех известных показателей. В противном случае знания наши будут неполными, а выводы ошибочными. По этим причинам нами предложено выполнение мультипараметрического анализа производных сердечного ритма на этапах сеанса ГБО. В набор вычисляемых показателей мы предлагаем включать все известные производные МАРС. По мере увеличения наших знаний количество этих производных будет уменьшаться.

4.Визуализация результатов исследования во время ГБО.

Для своевременной оценки переходных состояний организма, которые свидетельствуют о появлении благоприятных или патогенных эффектов гипероксии, необходимо в реальном времени наблюдать динамику наиболее важных производных МАРС. Программный продукт, наряду с визуализацией кардиоинтервалограммы и графиков ее математического анализа, должен отражать тренды тех производных МАРС, которые исследователь выберет.

5.Решающие правила для принятия решения о изменении режима баротерапии. Один из основных принципов решающего правила во время ГБО предполагает, что после начала изопрессии вектор благоприятных изменений функционального состояния организма может изменить свое направление на обратный знак. Обычно этот момент рассматривается как переходной процесс. Реально это, например, смена нарастания брадикардии тахикардией. Однако такой подход рассматривает живую систему как линейную, что не соответствует действительности. Реальные процессы адаптивного поведения живой системы строятся на иных принципах. Поэтому выработка решающего правила для определения тактики ГБО в реальном времени с помощью производных МАРС может быть выполнена только в результате ряда исследований.

6.Технико-экономические вопросы методологии МАРС.

6.1.Технологичность мониторинга. Технологичность предполагает оптимальное соотношение трудоемкость диагностического процесса - затраты на его обеспечение. Высокая технологичность МАРС обеспечивается простотой получения первичного биосигнала, прямым вводом информации в компьютер, автоматизированным процессом вычислений, систематизацией и визуализацией данных о пациенте с возможностью ретроспективного анализа.

Технологичность определяется также качеством приборной базы, ее надежностью. Современный уровень промышленности свел к минимуму затраты на вычислительные технологии при их высоком качестве и надежности.

6.2.Программное обеспечение МАРС.

Для качественной реализации метода МАРС во время ГБО необходимы специализированные программы для персональных компьютеров, которые должны отвечать следующим требованиям:

- совместимость с простейшими вычислительными машинами (от AT 286 до PENTIUM II );

- для подключения кардиомонитора должны использоваться штатные разъемы компьютера;

- программы должны иметь упрощенный интерфейс для быстрого освоения неспециалистами в области информатики;

- программы должны комплектоваться информационным и демонстрационным пакетами подпрограмм для лучшего обучения работы с системой;

- вся записанная биоинформация должна записываться в базу данных для ретроспективного анализа. Формат базы данных должен быть простым для совместимости с другими системами;

- должна быть обеспечена возможность для выбора формулы мониторинга производных МАРС (определенного набора производных МАРС);

- сопровождение программ должно включать пакет прикладных подпрограмм для статистического анализа с графическим представлением результатов;

-программа должна быть проверена на корректность математического аппарата и иметь Сертификат Качества.

7.Развитие методологии.

Современный период развития человека связывают с информатизацией. Вычислительные системы перестают быть фетишем и превращаются в банальный инструмент любого профессионала. В связи с этим примечательна статья К.В.Судакова о путях развития физиологии в 21 веке [8]. Известный физиолог сожалеет о том, что: «Современная физиология сильно отклонилась в сторону аналитических исследований», а «Ситуация, сложившаяся в физиологии, напоминает попытки понять законы формирования мелодий путем познания устройства отдельных механизмов и клавишей рояля».

Эти рассуждения во многом относятся и к специальности ГБО, когда мы распались на специалистов в различных областях медицины, а предшествующая парадигма выработала нозологический подход в определении тактики и режимов ГБО. Даже многие физиологи ищут «филосовский камень ГБО» в отдельных иммунологических, биохимических и молекулярных фактах влияния гипероксии на организм. Выводы таких исследований трактуются с возможностью многих допущений. Такой подход уже давно ни кого не удовлетворяет. Для формирования новой рабочей модели применения ГБО необходимо целостное представление о физиологии кислородного гомеостаза в норме и патологии. На основе этих представлений, с учетом современных взглядов на организм, как сложную многоуровневую функциональную систему должны изучаться лечебные и патогенные эффекты ГБО. В качестве инструмента для такого изучения в наибольшей степени подходит методика МАРС.

Специалисту в области ГБО необходимо быть, в первую очередь, клиническим физиологом, т.к. в нашей специальности как нигде много неясных вопросов. Основной инструмент физиолога-практика - это клинический эксперимент, для реализации и осознания которого необходимы дополнительные знания в информатике, математике, программировании и пр. Именно на основе этих знаний разработаны фундаментальные представления о производных МАРС как маркерах адаптивных реакций организма.

Во время ГБО внешнее гипероксическое воздействие, являясь лечебным, может перейти в патогенное, а этот переход регулируем и обозначен четкими временными промежутками. Поэтому изучение производных МАРС на этапах ГБО является уникальной научно-практической моделью для развития методологии МАРС.

Некоторые результаты реализации методологии

Практическая реализация представленной методологии осуществляется нами на базе Луганского областного Бароцентра в течении последних 10 лет. Мы привели технологию МАРС в полное соответствие с представленной методологией. Создана программа «Мониторная система для интенсивной терапии и ГБО», которая прошла комиссию в МЗ Украины и имеет соответствующий Сертификат Качества[9].

При помощи данного инструмента проведены исследования, обнаружен ряд новых научных фактов: токсическое действие терапевтических режимов ГБО при экстремальных состояниях [7]; обнаружена групповая вариабельность реактивности к гипероксии как при разных заболеваниях, так и в пределах одного заболевания[10,11]; на основе особенностей динамики вегетативной реактивности к гипероксии разработаны прогностические критерии эффективности ГБО[7,10]; определены сравнительная диагностическая эффективность некоторых производных МАРС [7,12]. Наша технология МАРС во время ГБО в настоящее время обсуждается как основа для Стандарта мониторинга функционального состояния организма во время ГБО с целью организации многоцентровых исследований эффективности ГБО при различных заболеваниях.

Заключение

Создание развитой методологии использования производных МАРС во время ГБО для оценки функционального состояния организма в реальном времени требует комплексного научного подхода с привлечением физиологов, математиков, электронщиков, программистов и специалистов по вычислительной технике. Но во главе этой команды должен стоять клинический специалист с широким кругозором.

Эмпирический опыт и существующие разработки заложили перспективные основы для развития этого нового диагностического направления в практической ГБО. А развитие информационных технологий создают в настояще время хорошие предпосылки для дальнейшего изучения методологии на клиническом материале.

Для дальнейшего совершенствования методологии необходимы коллективные усилия для выработки стандартной технологии МАРС. Такая технология позволит различными научными школами получать повторяемые результаты эффективности ГБО при различных патологических состояниях.

Литература

1.  Физиология и патология дыхания, гипоксия и оксигенотерапия.- Издательство академии наук УССР.- Киев.-1958.

2.  Pincus S.M., Goldberger A.L., Physiological time-series analysis: wht does regularity guantify? // Am. J. Physiol.-1994.-Vol.266.-Pt.2.-P.H1643-H1656.

3.  Блудов А.А., Воронцов В.А. Динамический анализ вариабельности сердечного ритма при гипервентиляции. // Физиология человека.-1998.-№6.- C .66-71.

4  Жемайтите Д., Кепеженас А., Мартинкенас А., Подлипските А., Варонецкас Г.Ж. Зависимость характеристик сердечного ритма и кровотока от возраста у здоровых больных заболеваниями сердечно-сосудистой ситемы. //Физиология человека.- 1998.-№6.-С.56-65.

5.  Task Force of the European Society of Cardiology and the NorthAmerican Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability.Standarts of Measurements, Physiological Interpretation, and Clinical Use.Circulation.-1996.-v.93.-P.1043-1065.

6.  Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе.-М:Наука.- 1984.

7.  Воробьев К.П. Изменение производных сердечного ритма на этапах сеанса ГБО при экстремальных состояниях. //Гипербарическая физиология и медицина.-1997-№4.-С.19-24.

8.  Судаков К.В. О путях развития физиологии в 21 веке: размышления и прогноз.// Вестник российской академии медицинских наук.-1998.-№9 С.54-56

9.  Воробьев К.П. Мониторная система для интенсивной терапии и гипербарической оксигенации./Сертификат качества на программный продукт: МЗ Украины 1.07.1995.

10.  Воробьев К.П., Сорокин Ю.Н., Дзюба А.Н. Вегетативная реактивность у больных рассеянным склерозом на этапах сеансов ГБО.// Врачебное дело.- 1998.- №6 С.85-88.

11.  Воробьев К.П., Кратинова И.П., Дзюба А.Н. Динамика вегетативных показателей у участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС на этапах лечебной гипероксии. // Врачебное дело.- 1998.- №8.- С. 33-36.

12  Vorobyov K.P. The comparative characteristic of heart rate derivatives at stages of an HBO session. In: PB.Bennett, I. Demchenko, RE.Marguis editors. High Pressure Biology and Medicine. University of Rocherster pres, New York, 1998:369-375