Способ регистрации переходных неустойчивых состояний системной гомеостатической регуляции

 

Изобретение относится к медицине, в частности к физиологии. Способ заключается в отображении фазовой траектории измеряемого биологического параметра, существующего в многомерном пространстве состояний и имеющего хаотический тип динамики, в двухмерное пространство. Для этого каждую точку представляют векторной суммой аргументов исследуемых значений при последовательном наращивании мерности пространства. Выполняют разбиение двухмерного фазового отображения, подсчитывают плотность заполнения изучаемой траекторией выделенной области. Первое максимальное значение плотности как функции по времени является фактором для принятия решения о наличии неустойчивого состояния системного гомеостаза. Способ позволяет получать диагностическую и прогностическую информацию о состоянии исследуемого организма. 1 ил.

Изобретение относится к медицине и физиологии и может быть использовано при различных медикобиологических исследованиях, предполагающих характеристику переходных состояний системного гомеостаза на основе механизмов хаотической динамики.

Известен способ анализа системного регулирования на основе определения взаимной корреляции разномодальных физиологических функций (А.В.Завьялов. Соотношение функций организма (экспериментальный и клинико - физиологический аспект). -М. : Медицина, 1990. -160 с.). Также описан метод регистрации переходных состояний гомеостаза на основании расчета корреляционной размерности хаотической динамики электроактивности различных зон больших полушарий головного мозга как показателя состояния центральной интегрирующей системы (Ю. Л.Бельский и соавт. Диагностика патологических состояний мозга на основе анализа энцефалограмм методами нелинейной динамики. Радиотехника и электроника. т.38, -1993, N 9, с. 1625-1634).

Недостатками способа являются: низкая чувствительность, что делает получаемые результаты недостаточно информативными при воздействиях малой интенсивности; сам алгоритм сложен и не удовлетворяет требованию заключения при исследовании в реальном масштабе времени; для уверенного расчета корреляционной размерности необходимы реализации с большим числом отсчетов, характеризующих сдвиги анализируемого биологического параметра, что накладывает определенные ограничения на сферу применения данной методики; практически возможно вычисление корреляционной размерности для устойчивых областей притяжения динамики (аттракторов) с размерностью не более 6, что заставляет оценивать данный метод скорее как качественный, а не количественный; наконец, метод формирует представление об особенностях хаотического процесса, по которым принимается диагностическое решение, в такой визуальной форме, что выводы исследователя в достаточной степени субъективны и требуют навыков и знаний в сфере компьютерной графики.

Задачей изобретения является расширение возможностей получения необходимой диагностической и прогностической информации о состоянии обследуемого объекта (человека, лабораторного животного) за счет регистрации неустойчивых переходных процессов системного гомеостазиса.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что объективизация неустойчивых переходных состояний системного регулирования основывается на предварительной и базовой обработке сигналов, полученных при медикобиологических измерениях основных ритмов организма (ЭЭГ - кривые, последовательность длительностей кардиоциклов синусового ритма и т.д.), которым присуща хаотическая динамика. Результаты измерений позволяют получить фазовую траекторию исследуемого процесса при реализации отображения многомерного фазового пространства, в котором существует процесс, в двухмерный образ на экране дисплея компьютера. Графическое изображение представляет собой исходную информацию для расчета плотности заполнения вышеуказанного двухмерного отображенного пространства результатами измерений анализируемого биологического параметра, что в свою очередь является основой для получения диагностических и прогностических признаков неустойчивости гомеостатической регуляции.

Способ осуществляется следующим образом: отображение многомерного фазового пространства состояний измеряемого параметра в двухмерное осуществляется путем построения каждой точки отображения как результата векторной суммы аргументов исследуемых значений процесса. Выполняется разбиение двухмерного результирующего отображение многомерного фазового пространства эволюции характеристик состояния организма и подсчет плотности заполнения изучаемой траекторией выделенной области. Полученная числовая кривая представляет собой функцию по времени критерия степени хаотичности динамики изучаемой базовой биологической ритмики и в конечном итоге отражает состояние текущего консенсуса биологических осцилляторов, определяющих сложность траектории. Первое максимальное значение критерия (плотности заполнения) является основополагающим фактором решения о неустойчивости текущего уровня системой гомеостатической регуляции и имеет не только диагностический, но и прогностический характер в отношении ожидаемых сдвигов интегральных констант гомеостаза (например, АД) характер.

Пример конкретного выполнение: Пациентка С., 57 лет, история болезни N1037, поступила в хирургическое отделение больницы скорой медицинской помощи 27.01.97 г. для планового оперативного лечения с клиническим диагнозом: Узловой нетоксический зоб III ст. Сопутствующий диагноз: Гипертоническая болезнь, II стадия, мягкое течение.

Состояние больной расценивалось как удовлетворительное. Гомодинамические показатели были стабильными. Симптомы тиреотоксикоза отсутствовали. После комплекса лечебно-диагностических мероприятий (субъективное, объективное, общеклиническое и инструментальное обследование) было принято решение о проведении оперативного вмешательства. Больной проводилась предоперационная подготовка, включающая гипотензивную терапию (анаприлин по 40 мг 3 раза в сутки), инфузии растворами коллоидов, кристаллоидов и симптоматические средства (седативные).

Учитывая объем, продолжительность и тяжесть оперативного вмешательства было принято решения о проведении внутривенной комбинированной ингаляционной анестезии дроперидолом (0,25-0,5 мг/кг), фентанилом (50-100 мкг/20-30 мин) на фоне тотальной медикаментозной миоплегии (тракриум 0,5 мг/кг), искусственной вентиляции легких (ИВЛ) воздушно-кислородной смесью 2:1. В качестве гипнотика использовали фторотан (от 0,4 до 2,0 об.%). Степень анестезиологического риска по классификации московского учного общества анестезиологов - реаниматологов была оценена как III (третья), Использовали следующую схему премидикации: на ночь назначали 10 мг реланиума внутримышечно, за 60 мин до начала общего обезболивания внутримышечно вводили дроперидол (0,4-0,47 мг/кг), а за 30-40 мин - диазепам (0,4-0,5 мг/кг), промедол (0,2 мг/кг) и димедрол (0,2-0,3 мг/кг). Назначение атропина в данном случае не производилось в связи с наличием у пациентки умеренной тахикардии. Индукция в наркоз осуществлялась внутривенным последовательным введением реланиума (10 мг), дроперидола (2,0 - 0,25% р-ра), фентанила (2,0 - 0,005% р-ра), кетамина (20 мг). Прекураризация проводилась раствором тракриума (20 мг). После наступления наркотического сна, на фоне вспомогательной ИВЛ была произведена интрубация трахеи стандартной интубационной трубкой (диаметр- 9 мм) и была введена дополнительная доза миорелаксантов (20 мг).

Во время анестезиологического обеспечения определяли стандартные параметры гемодинамики и газообмена с помощью монитора AS/3 "Datex" (Финляндия), который позволил регистрировать артериальное давление (АД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), парциальное напряжение кислорода в крови (PO₂) и другие показатели, необходимые для обеспечения поддержания жизнедеятельности организма во время оперативного вмешательства. Одновременно осуществлялся компьютерный анализ степени хаотичности фазовой траектории динамики относительной энтропии последовательных значений длительностей кардиоинтервалов синусового ритма.

Поддержание анестезии осуществлялось фракционным внутривенным введением препаратов дроперидола (по 50 мг) и фентанила (по 100 мкг) на фоне инфузионной терапии изотоническим раствором хлорида натрия. Кратность назначения дополнительных доз препаратов для поддержания анестезии определялась общепринятыми критериями: повышением артериального давления, учащением пульса. Их введения также осуществлялась перед заранее известными наиболее травматическими этапами операции.

В дебюте операции наблюдались высокие исходные значения АД, которые объяснились наличием гипертонической болезни ("рабочие" цифра АД для данной больной составляли 180/90 мм рт ст). На 27 минуте операции возникло первое достоверное увеличение критерия степени хаотичности динамики энтропии, связанное с резким повышением степени ее сложности за счет начавшейся перестройки активности контуров регуляции, обеспечивающих стабильность основных констант гомеостаза. Вслед за этим на 35 минуте операции произошло быстрое снижение артериального давления до 90/50 мм рт ст, что потребовало уменьшения дозы фторотана с 2.0 до 0.7 об% и увеличения скорости инфузионной терапии. После коррекции давление достигло уровня 120/70 мм рт ст, а затем стабилизировалось на исходных цифрах. Длительность периода "относительной гипотензии" составила 17 минут.

После восстановления адекватного спонтанного дыхания, сознания, достаточного мышечного тонуса была произведена экстурбация трахеи. Больная была отправлена в палату профильного отделения под наблюдение дежурного врача. На чертеже изображена динамика общепринятых констант гомеостаза и предлагаемого критерия, поясняющие изобретение: динамика среднего артериального давления, частоты пульса, относительной энтропии сердечного ритма и предлагаемого критерия степени ее хаотичности во время оперативного вмешательства у больной С.

Примечание: штриховкой отмечены допустимые сдвиги параметров для пульса (60-90 в 1 мин.), относительной энтропии синусового ритма (0,7-0,2), критерия хаотичности (±10% относительно среднего значения).

Формула изобретения

Способ регистрации переходных неустойчивых состояний системной гомеостатической регуляции, отличающийся тем, что для суждения о их развитии фазовая траектория излучаемого биологического параметра, который характеризуется хаотическим типом динамики и существует в многомерном пространстве состояний, отображается в двухмерное путем построения каждой точки процесса как векторной суммы аргументов при непрерывном наращивании мерности пространства его существования и одновременном разбиении результирующего двухмерного отображения с подсчетом плотности заполнения траекторией выделенной области с условием, что первое максимальное значение вышеуказанной плотности как функции по времени является искомым критерием для принятия решения о наличии неустойчивости текущего состояния системного гомеостазиса.

РИСУНКИ

Рисунок 1