|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕТОДОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ВО ВРЕМЯ ГБО |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Актуальность Представленная в первом сообщении концепция применения гипербарической оксигенации (ГБО) при экстремальных состояниях (ЭС) определила, что при различных заболеваниях, выраженности клинических проявлений и стадии болезни, ожидаются различные эффекты ГБО: лечебные и патогенные. Также определено, что основной системой, которая обеспечивает адекватность кислородного статуса во время ГБО является система регуляции доставки кислорода к клеточным структурам. Для оценки системы регуляции организма к гипероксии необходима соответствующая диагностическая технология. Отдельные работы по эмпирическому использованию методики математического анализа сердечного ритма (МАРС) для оценки состояния больного во время ГБО [1-9] позволяют предполагать, что методика МАРС является наиболее приемлимым способом оценки сложных регуляторных изменений организма во время ГБО в реальном времени. Однако в литературе отсутствует теоретическое обоснование применения метода МАРС для оценки регуляторных систем организма. Несмотря на широкое использование МАРС в практике ГБО, до сих пор не разработана методология оценки реактивности к гипероксии по данным МАРС во время баротерапии. Для этих целей не предложено ни одного стандарта исследования, который должен включать развитую современную технологию МАРС и способ ее применения в процессе ГБО. Целью данной работы явилось разработка методологии и современной информационной технологии применения методики МАРС для оценки состояния организма во время ГБО. Оценка регуляторных систем организма по данным МАРС Представление о сложных регуляторных механизмах можно получить лишь на основании мультипараметрической оценки каждого из параметров в отдельности [10] . Однако исследование многих регуляторных систем во время ГБО невозможно по ряду причин, поэтому необходимо использовать интегральный показатель для оценки реактивности к гипероксии, который является производным, отражающим наиболее целостное представление о регуляторных системах организма. В соответствии с теорией функциональных систем [11] изменения частоты пульса (или сохранение ее стабильности) являются конечным результатом деятельности механизмов регуляции, которые могут быть названы системой, или инструментом, создающим упорядоченное взаимоотношение между всеми ее элементами [12, C .59 ] . Эти предпосылки явились основой широкого использования характеристик сердечного ритма в адаптологии [13-21] . Анализ физиологических исследований, показывает взаимосвязи производных МАРС и различных регуляторных систем организма: состояния систем: гемодинамики [22-29] ; гормональной регуляции [30] ; вегетативной нервной системы [18, 19, 31-34] . Анестезиологи указывают на то, что метод МАРС позволяет оценить состояние “регуляторных систем” и “ауторегуляции” у тяжелых больных [35, 27] . В других работах метод МАРС связывают с “оценкой функциональных резервов организма” [13] . В работах физиологов и клиницистов также говорится об оценке функционального состояния организма (ФСО) при помощи методики МАРС [36, 37] , причем в одной из работ [38] продемонстрировано, что факторный анализ различных клинических методов (более 300) показывает ведущее значение показателей МАРС в определении ФСО. Эти и многие другие исследования характеризуют метод МАРС, как интегральный способ оценки основных систем регуляции, и, в частности, регуляции кислородного транспорта, что позволяет использовать его для оценки ФСО во время ГБО. Литературные данные позволяют представить механизмы регуляции вариабельности сердечного ритма следующей схемой (рис.1.) Разработка методологии мониторинга реактивности к гипероксии по данным МАРС в время ГБО Для обеспечения мониторинга ФСО во время ГБО в соответствии с принципами идеального неинвазивного мониторинга Метцлер Х.,1997 [39] следует решить следующие задачи: - обеспечить защищенность и безопасность пациента путем использования пожаробезопасных кардиомониторов и минимальными ограничениями комфорта и подвижности пациента во время ГБО; - для достоверных повторяемых клинических выводов необходимо обеспечить унифицированную максимальную дискретность исследований в 3-5 минутные промежутки сеанса ГБО; - выбрать оптимальный объем выборки кардиоинтервалограммы. Вопрос об объемах выборочных и генеральных совокупностей в динамических рядах кардиоинтервалов является сложным и дискуссионным [12 , С.55). Объем выборки колеблется у разных исследователей от 20-50 [40] до 600 [41, 1] . Устойчивая внутренняя структура биологических процессов дает возможность определять ФСО и его динамику по сравнительно небольшой серии отсчетов кардиоинтервалов [42, 43] . Для диагностики ФСО при экстремальных воздействиях и состояниях чаще всего используют объем выборки 100-150 [44-49] . Т.о. объем выборки 100-150 можно принять оптимальным, так как он обеспечивает достоверное определение спектральных характеристик сердечного ритма и позволяет определить переходные процессы (ПП) во время ГБО; - разработать оптимальный набор производных МАРС для мониторирования и ретроспективного анализа. Учитывая новизну методологии МАРС в настоящее время не представляется возможным определить набор производных сердечного ритма, который достаточен для проведения мониторинга ФСО во время ГБО. Исходя из этих предпосылок, и руководствуясь научными принципами при доказательстве диагностической приоритетности тех или иных производных МАРС в оценке ФСО во время ГБО, необходимо проводить сравнительный анализ различных производных сердечного ритма. В противном случае знания наши будут неполными, а выводы ошибочными; - обеспечить визуализацию результатов исследования во время ГБО. Для своевременной оценки ПП, которые свидетельствуют о появлении благоприятных или предвестников патогенных эффектов гипероксии, необходимо в реальном времени наблюдать динамику производных МАРС; - выработать правила по которым можно отнести конкретное наблюдение к категории наблюдений при которых наступил патологический ПП. Выработка такого правила необходима для принятия решения об изменении режима баротерапии и является главной задачей данной методологии; - обеспечить высокую технологичность мониторинга. Технологичность определяется оптимальным соотношением трудоемкость диагностического процесса - затраты на его обеспечение. Высокая технологичность МАРС обеспечивается простотой получения первичного биосигнала, прямым вводом информации в компьютер, автоматизированным процессом вычислений, полуавтоматической систематизацией и визуализацией данных о пациенте с возможностью ретроспективного анализа; - разработать пакет программного обеспечения методики МАРС. Для качественной реализации метода МАРС во время ГБО необходимы специализированные программные продукты, которые должны быть совместимы с различными ЭВМ, не требовать изменения конструкции компьютера, легко осваиваться медперсоналом, иметь обучающие системы, комплектоваться модулем работы с базой данных, иметь пакеты дополнительной статистической обработки, и государственный сертификат качества; - обеспечить развитие методологии. Мониторинг ФСО во время ГБО позволяет раскрыть физиологические механизмы лечебной гипероксии. Новые данные о механизмах ГБО будут стимулировать развитие данной методологии, изменять ее философскую сторону. Развитие методологии МАРС позволит различными научными школами получать повторяемые результаты эффективности ГБО при различных патологических состояниях. Разработка технологии МАРС во время ГБО В данной части работы представлены основные характеристики новой технологии мониторинга реактивности организма во время ГБО по данным МАРС, которая разработана нами в соответствии с вышеизложенными требованиями методологии. Технология состоит из двух частей: средств сбора биоинформации с предварительным анализом в реальном времени и метода ретроспективного анализа производных МАРС. Данная технология включает: - экспериментальную разработку телеметрического кардиомонитора с высокими потребительскими характеристиками, безопасностью в отношении риска возникновения пожара в барокамере. Инфракрасный приемник биосигнала использует стандартные разъемы ЭВМ, не требует электрического питания. Сигнал кардиомонитора отображается на дисплее в реальном времени, обрабатывается программой и накапливается в базе данных; - сертифицированную программу регистрации кардиоинтервалограмм, их обработки и предварительного анализа производных МАРС ("Мониторная система для интенсивной терапии и ГБО", Сертификат качества МЗ Украины от 1.08.95г.). Данная программа обеспечивает дискретную запись массивов по 128 кардиоинтервалов, математический анализ известными методами, представление динамики наиболее важных показателей (рис.2) и накопление информации на жестком носителе для ретроспективной обработки. Для обеспечения работоспособности программы достаточно наиболее простой вычислительной машины;
- расширенный набор производных МАРС при ретроспективном анализе. Предусмотрено использование расширенного набора производных МАРС с учетом показателей, разработанных отечественными учеными [12, 50, 51] и показателей рекомендованных рабочей группой Европейского общества кардиологии и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии [52] . Полный перечень (30 производных МАРС) и принятые нами сокращения дополнительных показателей приведены в табл.1. Таблица 1. Методы и производные МАРС.
- стандартизованный перечень контрольных этапов сеанса ГБО. Для повторяемости результатов выделены контрольные этапы исследования производных МАРС во время ГБО. Мы предложили [53] разделение сеанса ГБО на следующие этапы: 1 и 14 - соответственно до и после каждого сеансов ГБО; 2, 3 и 12, 13 этапы соответствуют пятиминутным промежуткам компрессии и декомпрессии; 4-11 этапы соответствуют последовательным пятиминутным промежуткам изопрессии; - стандартизованную форму (базовая форма) визуального ретроспективного анализа наиболее общих закономерностей динамики производных МАРС. Пример двух базовых форм динамики одного из производных МАРС на этапах ГБО в общей группе и в подгруппах представлены на рис.3. По оси ординат указаны средние значения изучаемого показателя во время всех сеансов ГБО в диапазоне вариационного размаха и стандартная ошибка среднего. По оси абсцисс - этапы сеансов ГБО;
- специальные методы формирования групп наблюдений для анализа. Для изучения межгрупповых различий реактивности к гипероксии общие группы наблюдений разделяются по клиническим признакам или по принципу подобия изменения показателей МАРС в изучаемых наблюдениях. Это позволяет определить различие реактивности к гипероксии в клинических группах, либо изучить клинические особенности заболеваний в группах с одинаковой реактивностью к гипероксии. Формирование групп выполняется методом кластерного анализа (по Ward) с помощью программного пакета STATISTICA. На рис.3 изображен пример динамики K1_AKF всех (слева) наблюдений (5700 кардиоинтервалограмм) и в группах кластеризации(справа); - способ визуализации результатов мультипараметрического анализа динамических рядов производных МАРС. Динамика производных МАРС в подгруппах изучается таким образом, что на одной базовой форме возможно изобразить изменение производного МАРС в 1-ой - 6-ти группах. Общие результаты исследований представляются 30 базовыми формами в соответствии с количеством изучаемых производных МАРС (мультипараметрический анализ динамических рядов) на одном листе. Такое представление информации позволяет легко оценить направленность изменения ФСО во время баротерапии, определить взаимосвязь показателей в динамике, установить диагностический вес каждого показателя и их взаимоотношения; - программную реализацию дополнительной статистической обработки и визуализации результатов исследований. Представленная разработка основывается на современных информационных технологиях. Программы написаны на языке DELPHI-4. Для обработки огромных массивов информации используется пакетный режим. Основная задача ретроспективного анализа - максимально облегчить труд исследователя. Это обеспечивается графическим представлением динамики производных МАРС, что приближает информацию к языку функциональной морфологии нервной системы и физиологии нервно-гуморальных регуляций [12, С.53 ] . В результате такого анализа происходит отбор тех вариантов клинических данных, которые требуют более тщательного изучения и позволяют сделать заключения о эффективности ГБО. Применение технологии Контроль реактивности к гипероксии в реальном времени во время ГБО по данным производных МАРС по сути является МОНИТОРИНГОМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА. В настоящее время мониторинг трактуется не только как процесс наблюдения за определенным физиологическим параметром, но и как взятие на контроль функций и процессов, выявление отклонений, предсказание опасностей, предупреждение осложнений [54 , C .99 ] . В конечном счете мониторинг реактивности к гипероксии во время ГБО необходим для “выявления отклонений, предсказания опасностей, предупреждения осложнений”. Индивидуальный анализ основных производных МАРС во время ГБО позволяет в реальном времени по изменению тренда показателей определить изменение ФСО. Неблагоприятное изменение ФСО характеризует предвестники патогенных эффектов ГБО. Для этого используются известные признаки интерпретации различных производных МАРС [12, 50-52] . Другой важной задачей является изучение закономерностей изменений ФСО во время ГБО в различных группах наблюдений. Для этого используется ретроспективный статистический анализ в группах по изложенной выше технологии. Сопоставление групп наблюдений, которые сформированы путем кластерного анализа динамических рядов различных производных сердечного ритма с клиническими характеристиками этих групп позволяет сделать ряд научно-практических выводов. Одной из основных задач анализа ФСО во время ГБО является определение ПП, т.е. периода изменения направленности функциональных реакций. Во время ГБО наблюдается ряд физиологических ПП, которые объясняются экстремальными и лечебными факторами оксигенобаротерапии. При нарушении реактивности развернутой картине патогенных эффектов ГБО предшествует патологический ПП, который характеризуется неблагоприятным изменением ФС организма. Раннее обнаружение патологического ПП во время ГБО, как предвестника грубых структурных нарушений, является главной целью контроля реактивности к гипероксии. В экспериментальных работах ПП во время ГБО достаточно полно описаны [55, С.84; 56, С.84 ] . В клинических исследованиях изменения вектора параметров вариационной пульсометрии, как основы для обнаружения ПП, описаны на здоровых [37] . Кроме ПП связанного с избыточной гипероксией, также обнаружен ПП в начале сеанса ГБО, как бы больной не был хорошо адаптирован [57] . Таким образом, изучение закономерностей физиологических и патологических ПП в процессе баросеанса в различных клинических группах является перспективным методом изучения эффективности ГБО при ЭС. Выводы 1.Метод МАРС отражает состояние основных регуляторных систем организма: гемодинамической, вегетативной, эндокринной, которые в сумме характеризуют состояние срочного звена неспецефической адаптации и наиболее полно характеризуют функциональное состояние организма. 2.Динамический контроль регуляторного звена адаптации к гипероксии во время ГБО позволяет определить эффективность баротерапии: наличие, выраженность лечебных эффектов и предвестники патогенного действия гипероксии. 3.Разработана методология и создана технология оценки функционального состояния организма во время ГБО в реальном времени по данным производных сердечного ритма. Также создана современная информационная технология ретроспективного статистического анализа особенностей изменения состояния организма во время ГБО в различных клинических группах. 4.Предложенная технология может рассматриваться как проект стандарта мониторинга функционального состояния организма во время ГБО. 5.Технологические разработки могут быть использованы в различных отраслях интенсивной терапии для мониторинга функционального состояния организма и выполнения научных исследований.
Литература 1. Лившиц Б.М., Крылов В.В., Ромасенко М.В. Некоторые результаты применения вариационной пульсометрии в процессе использования ГБО у больных после клипирования аневризм церебральных сосудов. //Анестезиология и реаниматология.- 1994.- №4.- C.42. |