|
|||||
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ДЛЯ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА |
|||||
|
Резюме
Теоретические основы использования параметров вариабельности сердечного ритма для оценки функционального состояния организма // Загальна патологія та патологічна фізіологія.- 2011.-Т. 6.-№ 4.- С. ??-??.
Проведен анализ современных представлений о системных механизмах вариабельности сердечного ритма (ВРС) как критерия функционального состояния организма (ФСО) и представлена его критика. На основании анализа современных физиологических концепций и постулатов предлагается новый принцип интерпретации показателей ВРС при оценке ФСО. Для описания системной организации механизмов ВРС используются такие категории как: средний уровень гомеостатирования, вегетативный тонус, уровень активности центральных осцилляторов, степень напряжения механизмов регуляции, степень сопряжения механизмов регуляции. Каждой категории ФСО соответствуют определенные показатели ВРС. Оценка ФСО производится на основании изучения ряда функциональных характеристик по данным динамики определенных показателей ВРС в процессе внешнего воздействия.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, механизмы, категории функционального состояния.
ВВЕДЕНИЕ. В последние десятилетия существенно увеличился интерес исследователей к использованию параметров вариабельности ритма сердца (ВРС) для донозологической оценки состояния здоровья, в спортивной медицине, адаптологии, вегетологии, реабилитологии и в клинике при различных заболеваниях. Основы теории ВРС для оценки состояния здоровья заложили отечественные исследователи: В.В. Парин, Р.М. Баевский, В.П. Казначеев и др. еще в конце 60-х годов прошлого столетия. Настольным руководством для отечественных исследователей стала книга Баевского Р.М. и соавт. (1984г.), в которой обобщены основные механизмы сердечного ритмогенеза, классифицированы методы ВРС и представлены некоторые результаты использования ВРС как в клинике, так и при донозологической диагностике [1]. Важным этапом развития методологии ВРС явился итоговый доклад рабочей группы под председательством A.J. Camm и M. Malik, которая включала 17 исследователей из Европейских стран, США и Канады (май 1994). В результате этой работы Европейское общество кардиологов и Североамериканское общество кардиостимуляции и электрофизиологии опубликовали стандарт измерения, физиологической интерпретации и клинического использования методики ВРС [2].
Благодаря этому стандарту и нынешнему уровню развития информационных технологий метод оценки функционального состояния организма (ФСО) по данным ВРС широко вошел в исследовательскую практику. С учетом международных рекомендаций научная российская школа в 2001 году выпустила национальные рекомендации [3]. В последнее время также вышли монографии на русском языке, в которых рассматриваются общие и частные вопросы применения ВРС в медицине [4 - 8]. Одновременно с развитием прикладных аспектов ВРС развивается понимание его механизмов [9 - 11].
Большинство современных исследований механизмов сердечного ритмогенеза имеют аналитический характер. В этих работах чаще всего изучается взаимосвязь параметров ВРС с реакциями отдельных параметров определенных физиологических систем при внешних воздействиях. Такой подход позволяет накопить множество научных фактов, но все они требуют синтетического обобщения в рамках определенной непротиворечивой физиологической теории. Под физиологической теорией подразумевается, прежде всего, определенный взгляд на организм с использованием в качестве главной характеристики функционального состоянии целостного организма (ФСО) такой категории как реактивность. Например, такой взгляд реализован в общепризнанной теоретической концепции понимания механизмов сердечного ритмогенеза на основе теории стресса Г.Селье. Однако основные положения этой теории связаны с механизмами экстренной адаптации к изменяющимся условиям внешней среды. Современный уровень развития теории физиологии и новые научные данные позволяют дополнить существующие теоретические представления о кардиоритмогенезе и предложить ряд новых принципов использования ВРС в медицине.
ЦЕЛЬ. Развитие теории механизмов сердечного ритмогенеза на основе анализа наиболее общих категорий реакций больного и здорового организма на внешние воздействия.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ СЕРДЕЧНОГО РИТМОГЕНЕЗА. Действующий международный стандарт рассматривает актуальность методики ВРС, прежде всего, с точки зрения предикторов внезапной смерти при сердечно-сосудистых заболеваниях [2]. В этом стандарте рассмотрение механизмов ВРС ограничивается описанием физиологических корреляций ВРС с уровнем симпатических/парасиматических медиаторов и зависимостью показателей мощностей высокочастотной и низкочастотной составляющих спектра сердечного ритма в зависимости от тонуса парасимпатичесого и симпатического отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Ни о каких общих категориях ФСО в этом стандарте не упоминается. То есть этот стандарт можно рассматривать как некие рекомендации по прикладному использованию ВРС в клинике. Исходя из этого также можно констатировать, что рабочая группа при разработке данных рекомендаций не использовала какую - либо унитарную теорию механизмов ВРС.
Большая часть текущих англоязычных научных публикаций посвящена двум аспектам: 1). Изучению взаимосвязи спектральных компонентов ВРС с тонусом симпатического и парасимпатического отделов ВНС; 2). Изучению статистических взаимосвязей между различными клиническими исходами и изменениями определенных показателей ВРС. В одной из свежих монографий, которая посвящена новому методическому подходу оценки ВРС в разделе о клиническом применении рекомендованных международным стандартом показателей ВРС А.В.Соболев пишет о крайне узком диапазоне реальной диагностической эффективности ВРС, в клинике. Автор также пишет, что несмотря на растущий объем научных исследований в области ВРС «гора» этих исследований рождает «мышь» полезных для клиники результатов [7, c.36]. Несколько иным образом развивается теория применения ВРС в отечественной медицинской науке.
Развитие методики ВРС в отечественной научной школе обычно связывают с работами Р.М.Баевского, который при разработке теоретических представлений о механизмах сердечного ритмогенеза использовал надсистемный подход, то есть говорил о ВРС как интегральном показателе ФСО. Такой подход во много был обусловлен утилитарными задачами и особенностями объекта исследования Р.М.Баевского, а именно оценкой здоровья космонавтов во время орбитальных полетов. Постановка задачи была связана с высокой степенью неопределенности, так как во время орбитального полета существовали условия ограничения контроля физиологических параметров. Недостаток объемов физиологической информации об объекте исследования требовал широких экстраполяций при интерпретации имеющихся параметров здоровья. Единственным таким параметров был ряд R-R интервалов. Основная задача состояла в разработке параметров ВРС, которые бы служили диагностическими и прогностическими маркерами неспецифических изменений в состоянии здоровья космонавтов.
Наиболее простым способом решения этой задачи является поиск взаимосвязей между показателями ВРС и определенным набором функциональных состояний испытуемых. И такие взаимосвязи были получены. В разных исследованиях на достаточном объеме научной информации было показано, что характеристики разброса кардиоинтервалов тесно связаны с деятельностью основных физиологических систем: гемодинамики, нервной, эндокринной, дыхания и другими системами поддержания гомеостаза. Эти научные факты продолжают накапливаться и не являются предметом обсуждения в данной работе. Тесная взаимосвязь показателей ВРС с реакциями различных физиологических систем во время экстремальных внешних воздействий требовала теоретического обоснования. Наиболее полное обобщение механизмов сердечного ритма было представлено Р.М.Баевским и соавт. в монографии 1984г., которая и до сих пор является источником различных научных гипотез [1]. Согласованные российские рекомендации рабочей группы во главе с Р.М.Баевским [3] предлагают «в зависимости от научных задач» рассматривать следующие механизмы кардиоритмогенеза: 1.Изменения сердечного ритма связаны с адаптационной реакцией целостного организма, как проявление различных стадий общего адаптационного синдрома (Г.Селье, 1961); 2.Изменения ВРС оцениваются с точки зрения влияния многоконтурной, иерархически организованной многоуровневой системы управления физиологическими функциями организма (модель Р.М.Баевского) и теории функциональных систем (П.К. Анохин, 1973); 3.Сердечный ритм изменяется благодаря нейрогормональной регуляции как результат активности различных звеньев ВНС.
Наиболее полно в литературе представлена концепция двухконтурной модели регуляции сердечным ритмом в соответствии с которой выделяется центральный и автономный контур управления синусовым узлом [1, 3, 12]. Эта модель удовлетворительно объясняет взаимосвязь высокочастотных волн ВРС с дыханием, а также представляет иерархию регуляции сердечным ритмом со стороны управляющих контуров центральной нервной системы (ЦНС). В основе этой модели лежат известные закономерности изменений сердечного ритма в зависимости от направления потоков информации в контурах регуляции. Из всех частных следствий этой модели мы считаем наиболее ценным следующее: активность частотных диапазонов сердечного ритма прямо связана с влиянием различных уровней ЦНС в соответствии со следующим принципом: чем выше уровень активности ЦНС (от ствола до коры головного мозга) тем более низкие частоты ВРС доминируют в спектре сердечного ритма.
КРИТИКА СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ КАРДИОРИТМОГЕНЕЗА. Любая теория имеет два основных аспекта: объяснительный для создания теоретических моделей процесса и прикладной. Декларация использования концепции стресса Г.Селье и концепции функциональных систем П.К.Анохина в существующей теории механизмов кардиоритмогенеза требуют более развернутого представления взаимосвязей основных положений указанных концепций с закономерностями изменений сердечного ритма при различных ФСО. То есть, необходимо показать взаимосвязь основных положений указанных концепций с декларируемыми механизмами кардиоритмогенза. Концепция стресса Г.Селье в большей степени объясняет механизмы сердечного ритмогенеза в стадии тревоги. При рассмотрении изменений сердечного ритма в динамике адаптационного процесса в зависимости от различных вариантов реализации так называемого «структурного следа адаптации» [13] образуется множество моделей для объяснения которых необходимо рассматривать иные категории работы регуляторных механизмов (кроме понятия напряжение механизмов регуляции и тонус определенного отдела вегетативной нервной системы). Кроме этого возникает проблема нелинейности изменения параметров ВРС в зависимости от стадии патологии и особенностей адаптационного ответа целостного организма.
Для клинических задач необходимо выделить прикладные аспекты обсуждаемой теории, которая позволит установить характер взаимосвязей отдельных показателей ВРС конкретного пациента с клиническими характеристиками заболевания. Следует заметить, что для методики ВРС давно установлено, что различные показатели ВРС не могут быть взаимосвязаны с отдельными симптомами или видом заболевания. Задачей метода ВРС является создание функционального портрета организма в дополнение к имеющейся клинической картине. Такой портрет призван дать ответ на следующие вопросы: каков уровень нарушения гомеостаза, какой ценой напряжения механизмов регуляции достигается текущий статус больного, какие особенности регуляторных реакций в динамике течения заболевания (насколько успешна синхронизация механизмов регуляции в процессе реагирования на внешние воздействия); насколько высока степень свободы в деятельности физиологических систем. С другой стороны при конкретных заболеваниях в рамках ограниченных однородных групп пациентов определенные показатели ВРС позволяют оценивать прогноз исхода заболевания и находить корреляции с тяжестью текущего ФСО. Для врача, способного оперировать перечисленными категориями ФСО, дополнительная информация о состоянии регуляторных механизмов может иметь важнейшее значении как для оценки текущего состояния, так и для определения тактики лечения конкретного больного.
Существующая теория механизмов кардиоритмогенеза, в основном, является объяснительной и не представляет достаточное количество решающих правил для использования положений этой теории в клинике. Одним из наиболее слабых мест современной теории является использование комплексных показателей ВРС, например таких как «индекс вегетативного напряжения» (включает три параметра ВРС) или «показателя активности регуляторных систем - ПАРС» (включает восемь показателей ВРС). Правда, следует оговориться, что основное применение показателя ПАРС – это донозологическая диагностика, то есть диагностика состояния здоровья в системе с относительно устойчивыми и достаточно линейными механизмами регуляции. Данная интегральная характеристика ВРС по принципу светофора характеризует шесть уровней ФСО от оптимального напряжения регуляторных систем до срыва адаптации. Идея светофора, предполагает, что изменения ПАРС в ту ли иную сторону подскажет врачу о направленности динамики состояния здоровья.
С учетом теории математических моделей такие комплексные показатели создаются в процессе регрессионного анализа. Причем ни одна пара показателей ВРС не должна иметь тесной корреляции в такой модели. Невозможно представить, чтобы из восьми показателей модели ПАРС не было тесной корреляции в одной из 64-ех пар показателей ВРС. То есть, существует высокая вероятность избыточности модели ПАРС.
Следующая проблема использования комплексных показателей связана с потерей клинически значимой информации. Известно, что достижение определенного полезного результата в процессе приспособления к факторам внешней среды существуют индивидуальные особенности удельного участия той или иной физиологической системы в достижении полезного результата. Если допустить, что в математическую модель ПАРС входят некоррелирующие друг с другом показатели ВРС, то это означает, что эти показатели характеризуют различные аспекты регуляторных реакций организма (см. ниже). Информативность комплексного показателя ВРС также можно оценить по многомерности информационного пространства. Единственный комплексный показатель представляет собой точку на прямой линии, два показателя представляют набор ФСО на плоскости, три – набор ФСО в трехмерном пространстве. В многомерном пространстве существует множество типов ФСО. То есть объединение разных характеристик ФСО в одно целое скрывает особенности приспособительных реакций в каждом конкретном случае, но упрощает понимание ФСО. Любое упрощение модели имеет свои разумные границы.
Использование комплексных показателей было обосновано на начальном этапе развития технологии ВРС в эпоху недостаточного уровня развития электронных технологий, что не позволяло в одном образе визуализировать динамику различных показателей ВРС. В настоящее время такие ограничения полностью отсутствуют.
АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА ВРС. С точки зрения кибернетики параметры ВРС являются выходными характеристиками из так называемого «черного ящика». Черным ящиком обычно обозначают систему, которая определяет зависимость между измеряемым входным параметром (в нашем случае ФСО) и выходным параметром, которыми являются рассчитываемые параметры ВРС. Но при этом нам остаются неизвестными внутренняя организация системы (черного ящика). Совершенно очевидно, что изучив внутреннюю организацию системы можно с высокой вероятностью, в зависимости от текущих задач, предсказывать входные или выходные параметры. Под внутренней организацией системы на более конкретном уровне понимаются механизмы сердечного ритмогенеза в норме и при различной патологии.
Важнейшей характеристикой сердечного ритма является его изменчивость под влиянием множества факторов. Для изучения механизмов сердечного ритмогенеза вначале необходимо с позиций кибернетики представить основные научные данные о влиянии различных факторов на ВРС. Для решения этой задачи мы построили соответствующую модель (рис.1).
Рис. 1. Кибернетическая модель факторов влияющих на параметры сердечного ритма
Основное назначение данной модели в рамках нашей работы – это показать сложность аналитического подхода при изучении механизмов ВРС. Любое аналитическое исследование основано на целом ряде допущений, что только два (или три) изучаемых фактора связаны с выходными данными, а в отношении других факторов делаются допущения об отсутствии их влияния на выходные данные.
Мы столкнулись с подобной проблемой в собственных исследованиях. На материале, более чем 600 клинических наблюдений, была оценена ежедневная динамика тридцати параметров ВРС в процессе внешнего лечебного воздействия. При анализе данных было обнаружено влияние возраста, пола, нозологии, стадии заболевания, тяжести заболевания на исходный уровень показателей ВРС (факторы Y на рис.1.). Только учет всех этих факторов позволил нам сформировать однородные клинические группы и получить убедительные научные факты. Среди этих факторов особое значение имеют пол и возраст обследуемых. По этим факторам нам удалось получить статистически значимые математические модели влияния пола и возраста на уровень значений некоторых показателей ВРС. Эти научные факты можно использовать для нормализации параметров ВРС в гетерогенных по полу и возрасту клинических группах [14]. Но при этом следует учесть высокую вероятность нелинейных моделей для детской и старческой возрастных групп.
Таким образом представленная модель показывает сложность аналитических исследований при изучении механизмов ВРС. Проведение таких исследований требует строгого учета факторов Y (рис.1). С нашей точки зрения более перспективным подходом для решения этой задачи является создание соответствующей теории на основе анализа базовых физиологических концепций с учетом результатов проведенных аналитических исследований.
ПРИЛОЖЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СИСТЕМНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА К ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВРС. Создание еще одной абстрактной теории механизмов ВРС без анализа её прикладных аспектов вряд ли изменит состояние применения ВРС в научных исследованиях и клинике. Поэтому в данном разделе теоретический анализ некоторых научных положений в большинстве случаев сопровождается разделом «Клинические следствия», где указываются как общие закономерности реагирования сердечного ритма при определенной модели ФСО, так и предлагаются некоторые прямые трактовки возможных изменений ВРС.
Закон о взаимосвязи состояния структуры и функции. Базовой концепцией современного здравоохранения является оценка физического здоровья с точки зрения сохранения функций физиологических систем, которые необходимы для осуществления текущей жизнедеятельности. Метод ВРС является прекрасным методом функциональной диагностики, но для врача не менее важно иметь достаточную информацию о состоянии структур, обеспечивающих ту или иную функцию. В медицине бытует мнение о том, что: «любая болезнь начинается с чисто функциональных изменений» [15, c.77]. В то же время одним из базовых постулатов теории развития патологического процесса является концепция первичности структурных повреждений, после которых следуют соответствующие изменения функций. Это проявляется постулатом: «первичное изменение функции исключается…» [15, c.76]. То есть, любое изменение функции имеет взаимосвязь с состоянием биологической структуры, которая реализует эту функцию. С другой стороны отсутствие видимых функциональных нарушений еще не является доказательством нормального состояния биологической структуры. Клиническое следствие 1. В начальный период развития заболевания, когда доступными методами еще не определяются повреждения физиологических структур и отсутствуют видимые нарушения жизненных функций, определенный скрытый физиологический параметр может рассматриваться как наиболее ранний маркер начального периода болезни. Предполагается, что именно сердечный ритм несет скрытую информацию о начальном периоде заболевания. Клиническое следствие 2. В период разгара заболевания и манифестации структурных повреждений особенности динамики различных показателей ВРС будут отражать степень и качество морфологических повреждений в организме.
Адаптация и компенсация при развитии патологии. В данном случае понятие «адаптация» рассматривается в узком смысле как приспособление к факторам внешних воздействий, а компенсация, как процесс поддержания гомеостаза за счет увеличения структурного дефицита. Вышеуказанный постулат о взаимосвязи структуры и функции предполагает, что увеличение структурного дефицита в процессе компенсации приведет к изменению качества реакций физиологических систем на внешние воздействия. То есть переход в стадию компенсации будет сопровождаться качественным изменением динамики ВРС на внешние воздействия. Клиническое следствие. Адекватная адаптация, как регуляторная реакция на внешний фактор воздействия будет сопровождаться увеличением реактивности физиологической системы на внешнее воздействие. Снижение реактивных свойств физиологической системы будет первым сигналом возникновения структурных повреждений и начала фазы компенсации. В дальнейшем истощение компенсаторных механизмов будет приводить в нарушению вектора реактивности, что может рассматриваться как дизрегуляция и сопровождаться видимыми проявлениями заболевания.
Роль вегетативной регуляции в динамике развития патологического процесса. Вегетативная нервная система всегда является активной составляющей новых функциональных систем в процессе адаптации к внешним воздействиям на организм. Поэтому состояние вегетативных реакций на внешние воздействия являются наиболее точными маркерами реактивности и резистентности организма. С другой стороны существует множество научных фактов о существенной взаимосвязи сердечного ритма с функциональными характеристиками симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы. Клинические следствия. Параметры ВРС могут быть использованы в клинической медицине, как наиболее объективный критерий функционального состояния системы вегетативной регуляции, которая всегда отражает качество приспособительных реакций целостного организма.
Вышеуказанные постулаты отражены в современной теории адаптации [13], которая рассматривает, прежде всего, долгосрочные механизмы реагирования организма на внешние воздействия и возникновение так называемого «Структурного следа адаптации». Одним из признаков структурного следа адаптации является увеличение синтеза белка и, таким образом, происходит восстановление структур организма. Соответствующим образом, в этой стадии адаптационного процесса будут изменяться и восстанавливаться реактивные свойства физиологических систем. Эта закономерность может быть использована для оценки при помощи ВРС эффективности профилактических мероприятий (закаливание, управляемая гипоксия и физические нагрузки).
В рамках задач данной работы следует остановиться еще на одной современной физиологической концепции, которая может стать главной теоретической основой понимания диагностического значения различных показателей ВРС в процессе развития заболевания.
Теория использования метода ВРС основана на представлениях об организме, как о целостной системе. С другой стороны функциональная целостность различных систем организма является одним из основных положений физиологии. Это подразумевает участие нескольких физиологических систем в реакциях организма на внешние воздействия. Факт участия различных физиологических систем в реакциях организма на внешние воздействия лежит в основе теории функциональных систем организма П.К.Анохина [16]. Эта теория является всеобъемлющей теоретической основой системных механизмов адаптации и развития патологии. В свою очередь эта теория основана на целом ряде общепризнанных биологических постулатов. Попытаемся выделить некоторые, наиболее важные с нашей точки зрения, теоретические положения этой концепции и представить соответствующие клинические следствия, которые актуальны для обсуждаемого метода диагностики.
Положение 1. При внешних воздействиях, которые приводят к изменению гомеостаза для реализации саногенетических механизмов формируется новая система, которая может включать ряд физиологических систем (дыхания, кровообращения, эндокринная, нервная и др.).
Клиническое следствие 1. По текущему состоянию отдельных физиологических систем организма можно составить представление о ФСО, стадии и выраженности патологического процесса. Этот принцип традиционно применяется в медицинской практике. Определение взаимосвязи между одним из параметров ВРС и состоянием определенной физиологической системы позволяет формализовать процесс оценки ФСО.
Положение 2. Понятие доминанты в данной теории предполагает уменьшение степени свободы деятельности определенных физиологических систем организма и формирование корреляционных связей между ними в динамике патологического процесса. Наиболее полно этот факт показан в экспериментальных исследованиях К.В.Судакова, ученика П.К.Анохина [17].
Клиническое следствие 2.1. Уменьшение степени свободы деятельности определенных физиологических систем организма предполагает уменьшение разброса значений R-R интервалов вокруг среднего значения и другими изменениями параметров ВРС.
Клиническое следствие 2.2. Исходя из допущения о взаимосвязи различных показателей ВРС с деятельностью определенных физиологических систем организма, можно предположить, что синхронизация деятельности отдельных физиологических систем организма (в стадии тревоги по Г.Селье) будет сопровождаться нарастанием упорядоченности последовательного ряда сердечных циклов и увеличением корреляции между соответствующими показателями ВРС. Динамика этих параметров ВРС может стать одной из наиболее полных характеристик качества и эффективности адаптационных реакций.
Положение 3. Обратная афферентация в деятельности функциональной системы организма предполагает высокую упорядоченность деятельности этой системы и снижение энтропии. Достижение полезного для организма результата сопровождается соответствующим снижением обратной афферентации на уровень исполнительных органов отдельных физиологических систем. Это сопровождается уменьшением внутренней взаимосвязи последовательного ряда кардиоинтервалов. Если функциональная система действует неэффективно, нарастает ее структурный дефицит, то контур обратной афферентации характеризуется неэффективной деятельностью. Это положение наиболее полно представлено в теории дизрегуляторной патологии Г.Н.Крыжановского [18].
Клиническое следствие 3. Нарастание внутренней взаимосвязи ряда кардиоинтервалов свидетельствует об эффективной деятельности функциональной системы, а ее снижение в динамике патологического процесса при нарастании клинических проявлений заболевания является проявлением дизрегуляции и может расцениваться как прогностически неблагоприятный фактор.
Таким образом, теория функциональных систем объясняет основные системные механизмы физиологических и патологических реакций организма на внешние воздействия, которые находят свое отражение в закономерных изменении параметров ВРС в динамике заболевания.
Понятие нормы и устойчивого патологического состояния. Функциональный оптимум организма обеспечивается за счет различных качественно - количественных взаимодействий разных физиологических систем, то есть их вклад в поддержание гомеостаза может отличаться у индивидуумов, состояние которых определяются понятием «практически здоров». Этот тезис наиболее полно выражен в концепции В.П.Казначеева (1973г.) о том, что процессы адаптации направлены на выработку определенной оптимальной стратегии живой системы, обеспечивающей ее гомеостаз. Клиническое следствие 1. При расчете различных прогностических индексов ВРС требуется учет конституциональных особенностей в виде соответствующих поправочных коэффициентов. Такой подход позволит увеличить эффективность использования показателей ВРС. Клиническое следствие 2. Понятие норма может быть индивидуализировано. То есть значения показателей ВРС определенного индивидуума в состоянии наиболее оптимального функционирования могут рассматриваться как индивидуальный диапазон нормы и использоваться в дальнейшем для мониторинга его здоровья.
Если взглянуть на проблему нормы шире, то оказывается, что в процессе развития хронического заболевания устанавливаются новые границы основных гомеостатических показателей (концентрация водородных ионов, среднее артериальное давление, уровень напряжения кислорода в артериальной крови и пр.). Таким образом, развивается так называемое «Устойчивое патологическое состояние» [19]. Попытка вернуть эти новые показатели гомеостаза в диапазон условной нормы при помощи протезирующих терапевтических воздействий почти всегда приводит к ухудшению состояния пациентов. То есть, в процессе развития заболевания устанавливается своеобразный новый диапазон нормы физиологических показателей для сформировавшегося устойчивого патологического состояния. Клиническое следствие. Указанный научный факт требует проведения дополнительных исследований и обсуждения. В текущей практике внимательный врач сможет заметить, что у отдельных пациентов при ремиссии и обострении хронических заболеваний параметры ВРС существенно отличаются от соответствующего референтного диапазона нормы. В этом случае за исходную точку при мониторинге ФСО таких пациентов следует брать значения показателей ВРС в период ремиссии заболевания, а не использовать референтный диапазон нормы практически здоровых людей. При анализе параметров ВРС у пациентов следует также учитывать фазность течения некоторых заболеваний и закономерности механизмов саногенеза в процессе выздоровления после острых заболеваний и повреждений.
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ОБЪЯСНЕНИЮ МЕХАНИЗМОВ ВРС ДЛЯ ОЦЕНКИ ФСО. Любой биологический сигнал несет в себе явную или скрытую часть информации о деятельности всей живой системы. В связи с этим существует гипотеза о том, что каждый параметр ВРС отражает некий аспект деятельности определенной физиологической системы. Под параметром подразумевается не столько числовое выражение определенного показателя ВРС, сколько характеристика определенного качества ВРС, которая выражается группой показателей ВРС. Эти группы отличаются наличием корреляционных взаимоотношений между показателями ВРС внутри групп и отсутствием таких корреляций между показателями ВРС, которые относятся к разным группам. Данный методический подход закладывается в основу новых представлений о механизмах кардиоритмогенеза и интерпретации параметров ВРС. С этих позиций сохраняется взгляд на ВРС как на интегральный показатель ФСО, в котором отражена деятельность основных физиологических систем. Предполагается, что такой подход позволит строить наиболее полный функциональный диагноз с учетом огромного разнообразия типов реагирования организма на внешние воздействия.
Первая задача состоит в выделении основных, наиболее общих характеристик процессов регуляции, которые мы обозначаем как «Категории ФСО». «Категория» обычно обозначает наиболее общее и строго не очерченное понятие. С другой стороны различия между категориями одного объекта должны быть обозначены очевидно. Такой подход предполагает выделения некоторого количества характеристик (категорий) живой системы, которые в совокупности и при оценке реактивных свойств физиологических показателей позволят получить многомерный функциональный портрет конкретного организма, то есть оценить ФСО. Для определения принадлежности каждого показателя ВРС к характеристике определенной категории ФСО мы использовали результаты предшествующих теоретических исследования механизмов ВРС, результаты аналитических исследований и собственные результаты клинических исследований.
Средний уровень гомеостатирования. Известно, что основные характеристики гомеостаза, такие как объем циркулирующей крови, кислородный долг, изменение концентрации водородных ионов, повышение температуры тела, уровень катехоламинов и пр. отчетливо влияют среднюю длительность кардиоинтервалов (М(R-R)). Р.М.Баевский характеризует M(R-R) как критерий, который «указывает на наиболее вероятный уровень функционирования системы кровообращения» [1, c.65]. К этой категории ФСО также относится Мода гистограммы распределения ряда кардиоинтервалов.
Вегетативный тонус. Учитывая важнейшую роль ВНС в механизмах адаптации оценка этой категории ФСО представляет вполне определенную информацию. О закономерностях реакций симпатического и парасимпатического отдела ВНС в разные стадии адаптационной реакции получено достаточное количество научных фактов, которые позволяют строить широкие экстраполяции при анализе конкретной клинической ситуации. Следует также заметить, что современная вегетология считает метод ВРС референтным (т.е. прямым и наиболее объективным) методом оценки функционального состояния ВНС. Состояние тонуса парасимпатического отдела ВНС описывается мощностью высокочастотного диапазона спектра ВРС (HF – 0,15 -0,4 с), а низкочастотная мощность спектра ВРС (LF 0,04 - 0,15 с) по современным данным лишь частично, но преимущественно представляет тонус симпатического отдела ВНС.
Уровень активности центральных осцилляторов. Еще в 1984 г в классической работе Р.М.Баевского среди спектральных параметров ВРС выделяются «периоды волн первого и второго порядка» что соответствует частоте пика в высокочастотном (t_HF) и низкочастотном диапазонах (t_LF). Однако в литературе не представлены какая либо клиническая интерпретация этих показателей ВРС. Мы изучили динамику этого параметра на достаточно представительной выборке в процессе записи около 30 тысяч выборок во время повторяющегося лечебного воздействия (лечебная гипероксия) и получили новые научные данные, в соответствии с которыми среди тридцати показателей ВРС эти два в некоторых сериях клинических групп показывали наиболее сильные взаимосвязи с клиническими исходами. На основе этих научных фактов нами опубликована работа, в которой представлено объяснение обнаруженного феномена в виде модели. Мы считаем, что центральные осцилляторы имеют структурное представительство в ЦНС, и в соответствии с теорией Р.М.Баевского t_HF представлен стволовыми структурами головного мозга, а t_LF – подкорковыми [20]. Суть нашей гипотезы заключается в том, что во время напряженной и эффективной программы приспособительной реакции организма t_HF и t_LF сближаются на спектрограмме, а если адаптивные реакции не эффективны, то изучаемые пики расходятся.
Степень напряжения механизмов регуляции. В самом простом понимании эта категория ФСО описывается степенью разброса кардиоинтервалов вокруг определенного среднего значения то есть характеризует собственно ВРС. С точки зрения теории диссипативных систем высокая неупорядоченность деятельности живой системы при сохранении ее функций характеризует состояние более качественный адаптационный потенциал организма. Другим образом этой категории ФСО является так называемая степень свободы деятельности живой системы, которая прямо пропорциональна ВРС. Эта категория ФСО наиболее часто используется при интерпретации показателей ВРС. Для оценки этой категории ФСО используется целая серия показателей ВРС, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Эта проблема наиболее полно описана в работе Соболева А.В. (2009 г.) [7]. Стандартное отклонение ряда длительностей кардиоинтервалов (SDNN) является золотым стандартом оценки этой категории ФСО.
Степень сопряжения механизмов регуляции. Еще одна абстрактная характеристика деятельности физиологической системы, которая прямо связана с такой категорией как дизрегуляция или степень синхронизации регуляторных механизмов в процессе деятельности функциональной системы. Именно эта фундаментальная категория деятельности организма наиболее полно характеризует качество системной организации функции. Обычно в физиологических исследованиях этот параметр получают вычисляя коэффициенты корреляции между показателями деятельности различных физиологических систем в динамике внешнего воздействия. При эффективной адаптационной реакции сумма коэффициентов парной корреляции увеличивается, а при нарушении механизмов адаптации этот параметр снижается.
Среди методов оценки ВРС иногда используется автокорреляционный анализ. Но в научных исследованиях последних десятилетий этот метод практически не используется и ни один из исследователей не уделяет этому методу приоритетное внимание. Это можно легко объяснить, так как среди текущих исследований крайне редко встречаются работы с представлением достаточно больших и непрерывных динамических рядов показателей ВРС, а философия оценки этого параметра требует оценку не статических характеристик, а динамических рядов физиологических показателей в процессе внешнего воздействия. Наиболее известным представителем этого параметра является первое значение автокорреляционной функции (AKF_1). В нашем достаточно обширном исследовании в ряде клинических групп обнаружен безусловный приоритет этого показателя в сравнении с другими показателями ВРС. Например, это относится к группе наблюдений с рассеянным склерозом во время гипербарической оксигенации (более 100 пациентов более 10000 выборок кардиоинтервалов). При рассеянном склерозе происходят выраженные нарушения как структур, так и функций нервной ткани. Но это заболевание характеризуется фазностью течения болезни. В период обострения компенсация приводит к структурному дефициту нервной ткани, что приводит к изменению качественных характеристик регуляции. Из тридцати показателей ВРС динамика AKF_1 во время гипероксического воздействия показала наиболее тесную взаимосвязь с клиническими характеристиками пациентов и эффективностью лечения [21]. Подобный диагностический приоритет AKF_1 также обнаружен в группах отравлений ядовитыми грибами и при отдаленных последствиях радиационного поражения.
Кроме перечня основных категорий характеризующих системные принципы организации функций организма, следует также остановится на основных методических подходах к использованию параметров ВРС для оценки ФСО. Иногда метод ВРС используют исследованиях с так называемым «поперечным дизайном», который характеризуется единственным измерением физиологического показателя. Следует заметить, что по определению такой подход не может охарактеризовать ФСО, а лишь обеспечивает оценку текущего статуса организма. ФСО является не чем иным как функцией F=dX/dt, где X – это некая характеристика системы измеренная на протяжении времени (t). Для одномерной характеристики ФСО функция (F) соответствует простому графику в двумерной системе координат. Если упростить эти объяснения, то такой функцией является не что иное, как динамика физиологического показателя во времени при внешнем воздействии определенной силы и характера. Следует заметить, что именно особенности специфического воздействия (вид воздействия и сила) определяет характеристики ФСО. Этот параметр прямо связан с понятием «реактивность».
Как говорилось выше, для более полной оценки ФСО необходима оценка деятельности нескольких физиологических систем в процессе адаптации. Поэтому оценка нескольких категорий ФСО по приведенному принципу и интеграция полученного результата в определенный визуальный или математический образ (многомерное пространство) позволит нам получить наиболее полную характеристику ФСО.
На рис. 2 представлена итоговая модель оценки ФСО по данным параметров ВРС.
Рис.2. Модель оценки функционального состояния организма по данням ВРС
Выводы
ЛИТЕРАТУРА