О диагностических возможностях анализа восстановленных функций зависимостей хронокардиографических параметров от изменения состояния пациента

Стремления некоторых исследователей свести диагностический процесс к нескольким цифрам (в пределе - к одной), отображающим состояние обследуемого человека на некой шкале “хуже - лучше”, вполне понятно, но не всегда реально. Сложность процессов регуляции в организме человека заставляет находить и использовать любую возможность для наблюдения динамики физиологических процессов, если это помогает понимать направленность такой динамики и строить гипотезы о механизмах, приводящих к конкретным изменениям.

Особенно актуальным высказанное положение становится при проведении функциональных проб - нагрузок, вызывающих быстротекущие изменения множества изучаемых параметров организма: клино-ортостатической пробе или пробе с изометрическим удержанием. Поскольку клино-ортостатическая проба совместно с хронокардиографией широко используется в клинической практике для оценки воздействия различных препаратов и методик их применения [3; 6; 9; 10; 11], изучения сопряжённости различных патологических и физиологических механизмов регуляции [2; 4; 5; 7; 8; 9, 12], необходима разработка алгоритмического и программного инструментария, минимизирующего риск применения ошибочных оценок.

Исследуя хронокардиограммы здорового человека и кардиологических больных в различных ситуациях, мы применяли алгоритм статистической обработки относительных приращений длительностей кардиоциклов скользящим окном в 200 и с шагом в 20 кардиоциклов. В отличие от длительностей самих кардиоциклов, их приращения имеют знак, а значит и статистические распределения приращений распадаются на две полуплоскости - положительную и отрицательную.

Поскольку для окна такого размера гистограммная визуализация затрудняет восприятие по причине излишне резких скачков отдельных разрядов, мы применили алгоритм восстановления зависимостей, описанный в коллективной монографии под редакцией В.Н. Вапника [1, с. 688].

В результате такой обработки рядов относительных приращений длительностей кардиоциклов мы получили пары трёхмерных образов, отображающих отдельно динамику отрицательных и положительных приращений.

Сравнение образов, полученных при анализе здоровых людей и кардиологических пациентов, позволяет предположить их высокую диагностическую (а, возможно, и прогностическую) значимость.

Исследования, проводившиеся нами на практически здоровых людях как в состоянии физического покоя, так и при функциональных пробах - нагрузках, показали высокую вариабельность, даже хаотичность образов хронокардиографической динамики.

Восстановленные функции распределения отличаются выраженной полимодальностью, причём мощность всех мод относительно велика и нестабильна.

Нами была высказана гипотеза, что отдельные моды связаны с определёнными регуляторными воздействиями на исполнительный механизм (миокард), а их мощность соответствует значимости (весовому вкладу) воздействия конкретного контура регулирования при данном функциональном состоянии. Иначе говоря, полимодальность относительных приращений хронокардиограммы есть отображение многоконтурности регулирования сердечного ритма.

Хаотичная динамика мод соответствует динамике весовых вкладов отдельных механизмов регуляции при функциональной достаточности каждого из них и отсутствии мобилизующих внешних воздействий на организм. У здорового организма высокая адаптивность, поэтому он может оптимально функционировать при “блуждании” активности регуляторных систем в достаточно широких пределах.

У кардиологических пациентов наблюдается жёсткая упорядоченность образов, причём при увеличении нагрузки первично полимодальные образы начинают упрощаться и вырождаются в унимодальные к моменту прекращения пробы по традиционным медицинским критериям.

По нашему мнению, исходная упорядоченность образов говорит о значительном снижении адаптивности, что заставляет организм функционировать в узких рамках соотношения регуляторных параметров.

При увеличении нагрузки всё большую роль берут на себя контуры регулирования, обеспечивающие более высокую надёжность, а роль других минимизируется. Это утверждение относится и к здоровому человеческому организму.

Высказанные положения хорошо иллюстрируются нижеприведёнными рисунками.

Рис. 1. Испытуемый К. Возраст - 19 лет. Нормостеник (атлетоид). Практически здоров. Военнослужащий срочной службы, профессиональный водитель. Сверху - динамика положительных относительных приращений длительностей кардиоциклов, снизу - отрицательных.

Запись производилась во время выполнения операторской задачи при работе за ПЭВМ. В качестве нагрузки использован виртуальный водительский тренажёр.

По осям: X - величина относительного приращения, Y - доля относительного приращения, соответствующая конкретной величине, Z - номер шага скользящего окна (каждый контур смещён по общей выборке относительно предыдущего на 20 кардиоциклов).

Как видно из приведённого рисунка (рис.1), активность динамики замедляющих сердечный ритм контуров регулирования (парасимпатики и др.) существенно ниже, чем ускоряющих: сверху меньше мод и образ менее вариабелен. Вероятно, это связано с тем, что в организме существует определённая регуляторная асимметрия, связанная с большей эволюционной значимостью (с позиций выживания) механизмов форсирования функциональной активности по сравнению с её торможением.

Рис. 2. Пациент М. Возраст - 41 год. Стенокардия напряжения, 3-й функциональный класс, постинфарктный склероз. Сверху - динамика положительных относительных приращений длительностей кардиоциклов, снизу - отрицательных.

Запись осуществлялась при проведении велоэргометрической пробы. Прекращение нагрузки по традиционным врачебным критериям.

На втором рисунке отчётливо видно, что большая часть мощности сосредоточена в первых модах даже на начальных стадиях нагрузки. Кратковременный переход к полимодальности в предпоследних стадиях нагрузки отображает, по нашему мнению, попытку организма найти альтернативную стратегию регулирования, которая не приносит успеха, что проявляется клинически и приводит к прекращению нагрузки.

Хаотичность регулирования ритма здорового человека по сравнению с кардиологическим пациентом ещё ярче проявляется при отображении более длительных записей.

Рис 3. 40-минутный фрагмент той же хронокардиограммы, что и на рис. 1. Динамика отрицательных относительных приращений длительностей кардиоциклов.

Очевидно, что визуальная оценка различий образов является только первым этапом применения алгоритма. По мере накопления обучающих выборок достаточного объёма не только возможно, но и целесообразно применение алгоритмов распознавания образов.

Но и на данном этапе исследований, по нашему мнению, предложенный алгоритмический подход может стать удобным инструментом в различных исследованиях сердечно-сосудистой системы, особенно при проведении ортостатической пробы, вызывающей быстротекущую регуляторную динамику.

Литература:

1. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей. Под ред. В.Н. Вапника. М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы. 1984. 816 с.

2. Ahmad-HR; Akhtar-S; Khan-MA; Khan-KS; Qureshi-AA; Romana-H; Hughes-PF. Dynamic and steady state response of heart rate to orthostatic stress in normotensive and hypertensive pregnant women. Eur-J-Obstet-Gynecol-Reprod-Biol. 1996 May; 66(1): 31-7

3. Clifton-GD; Harrison-MR; Wermeling-DP; Long-RA; Fleck-RJ; Rolleri-RL; Weller-S; Brown-AR; Welch-RM. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of a new cardiotonic vasodilator agent, 349U85, in normal subjects. Clin-Pharmacol-Ther. 1994 Jan; 55(1): 55-63

4. Hoffstedt-J; Reynisdottir-S; Lonnqvist-F. Systolic blood pressure is related to catecholamine sensitivity in subcutaneous abdominal fat cells. Obes-Res. 1996 Jan; 4(1): 21-6

5. Jaeger-FJ; Maloney-JD; Castle-LW; Fouad-Tarazi-FM. Is absolute hypovolemia a risk factor for vasovagal response to head-up tilt? Pacing-Clin-Electrophysiol. 1993 Apr; 16(4 Pt 1): 743-50

6. Moiniche-S; Hjortso-NC; Blemmer-T; Dahl-JB; Kehlet-H. Blood pressure and heart rate during orthostatic stress and walking with continuous postoperative thoracic epidural bupivacaine/morphine. Acta-Anaesthesiol-Scand. 1993 Jan; 37(1): 65-9

7. Novak-V; Novak-P; Opfer-Gehrking-TL; O'Brien-PC; Low-PA. Clinical and laboratory indices that enhance the diagnosis of postural tachycardia syndrome. Mayo-Clin-Proc. 1998 Dec; 73(12): 1141-50

8. Rau-H; Furedy-JJ; Elbert-T. PRES- and orthostatic-induced heart-rate changes as markers of labile hypertension: magnitude and reliability measures. Biol-Psychol. 1996 Jan 5; 42(1-2): 105-15

9. Roose-SP; Glassman-AH; Attia-E; Woodring-S; Giardina-EG; Bigger-JT Jr. Cardiovascular effects of fluoxetine in depressed patients with heart disease. Am-J-Psychiatry. 1998 May; 155(5): 660-5

10. Veerman-DP; Douma-CE; Jacobs-MC; Thien-T; Van-Montfrans-GA. Effects of acute and chronic angiotensin converting enzyme inhibition by spirapril on cardiovascular regulation in essential hypertensive patients. Assessment by spectral analysis and haemodynamic measurements. Br-J-Clin-Pharmacol. 1996 Jan; 41(1): 49-56

11. Vogt-D; Trenk-D; Bonn-R; Jahnchen-E. Pharmacokinetics and haemodynamic effects of ISDN following different dosage forms and routes of administration. Eur-J-Clin-Pharmacol. 1994; 46(4): 319-24

12. Volz-HP; Mackert-A; Diefenbacher-A; Friedrich-A; Gaebel-W; Muller-H; Stock-G; Moller-HJ. Orthostatic challenge during neuroleptic test dose: a possible predictor of short-term outcome. Neuropsychobiology. 1994; 30(2-3): 94-100