Научно-технический прогресс на протяжении последних десятилетий создал предпосылки для роста нервно-психических и сердечно-сосудистых заболеваний, способствовал возникновению эмоциональных перегрузок человека за счет ускорения темпа жизни и увеличения потоков обрабатываемой информации [7]. В связи с этим разработка информативных способов оценки адаптационных резервов организма человека является актуальной задачей, решение которой позволит осуществлять мониторинг состояния адаптацион-ных механизмов организма как у практически здоровых людей, так и больных, страдающих различными формами патологии [2].
Одним из широко распространённых методов оценки состояния неспецифических адаптационных механизмов является математический анализ ритма сердца (МАРС)[1],[2].
Характерной особенностью метода является его не специфичность и высокая чувствительность к самым разнообразным внутренним и внешним воздействиям. Метод основан на распознавании и измерении временных интервалов между RR-интервалами электрокардиограммы, построении динамических рядов кардиоинтервалов (кардиоинтервалограммы) и последующего анализа полученных числовых рядов различными математическими методами. При этом простота съема информации сочетается с возможностью извлечения из получаемых данных обширной и разнообразной информации о нейрогуморальной регуляции физиологических функций и адаптационных реакциях целостного организма.
Методы МАРС позволяют вычислять различные показатели, в том числе интегральный показатель — показатель активности регуляторных систем (ПАРС). ПАРС вычисляется в баллах по специальному алгоритму, учиты-вающему как статистические показатели, так и данные спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). ПАРС позволяет дифференцировать различные степени напряжения регуляторных систем и оценивать адаптационные возможности организма [2].
Недостатком данного способа является то, что расчет интегрального критерия ПАРС основан на простой сумме моделей, отражающих степень выраженности изученных показателей в условных баллах от -2 до +2. Такой подход не дает обобщенную оценку сопряженности всех показателей между собой, не позволяет в полной мере оценить изменения ПАРС после нагрузочных тестов, в т.ч. воздействие на организм внешних факторов, а следовательно и устойчивость организма к ним. Кроме того, существенным недостатком ПАРС, предложенного Р.М.Баевским, являются также, жесткие критерии частоты колебательного процесса, огибающего длительности последовательно зарегистрированных кардиоциклов, используемые при его формировании и отсутствие в алгоритме учета влияния дыхательных движений испытуемых на показатели ВСР, в частности, на спектральные характеристики.
Таким образом, достаточно часто ПАРС не отражает реальное функциональное состояние человека, что может привести к неправильным диагностическим заключениям и, в этой связи, необходимо разработать интегральный показатель состояния человека, учитывающий не только ВСР, но и влияние на него дыхания.
Существует способ оценки неспецифических адаптационных механизмов путем расчета респираторно-кардиального коэффициента [4], который представляет из себя коэффициент прямолинейной корреляции между точками кривой огибающей периоды последовательно зарегистрированных кардио-циклов, с частотой дискритизации 100 миллисекунд, и соответствующими точ-ками дыхательной кривой синхронно зарегистрированной с кардиоритмограм-мой. Авторами данного способа отмечается, что в состоянии покоя респира-торно-кардиальный коэффициент должен колебаться в диапазоне от 0,4 до 0,8. При напряжении адаптационных механизмов этот показатель становится меньше 0,4. Предлагаемые критерии выявления состояния неспецифических адаптационных механизмов не требуют проведения инвазивных процедур, позволяют оценивать развитие стресса в динамике. Вместе с тем, организм человека представляет собой сложную стохастическую систему, и по нашему мнению зависимость между показателями деятельности сердца и дыхания носит нелинейный характер.
В связи с вышеизложенным нами был предложен способ оценки состояния неспецифических адаптационных механизмов путем расчета показателя нелинейной взаимосвязи между дыхательной кривой и кривой, огибающей динамический ряд кардиоинтервалов, зарегистрированных одновременно у человека, находящегося в том или ином функциональном состоянии [6]. Формула расчета данного показателя (Nxy) представлена ниже.
Где:
Px – частота одинаковых значений х, при которых образуется группа значений у, среди других значений х.
yi – i-е наблюдавшееся значение у.
Py – частота одинаковых значений y, при которых образуется группа значений x, среди других значений y.
xi – i-е наблюдавшееся значение x.
Сила взаимосвязей между рассматриваемыми показателями, а следо-вательно и степень выраженности напряжения неспецифических адаптацион-ных механизмов отражается в величине корреляционного отношения [5].
ηxy > 0,7 — выраженная связь, относительный физиологический покой, отсутствие напряжения адаптационных механизмов;
ηxy = 0,3 – 0,7 – средней силы связь, напряжение адаптационных механизмов среднего уровня;
ηxy < 0,3 – слабая связь, выраженное напряжение адаптационных механизмов.
Материалы и методы исследования. Для обоснования предлагаемого нами показателя мы произвели его оценку в состоянии относительного физиологического покоя и в состоянии психо – эмоционального напряжения (экзаменационный стресс) в изучаемой нами выборке (96 испытуемых обоего пола в возрасте от 18 до 21 года).
Для субъективной самооценки функционального состояния проводилось исследование уровня ситуационной тревожности по методике Ч.Д.Спилбергера — STAI (адаптация на русский язык Ю.Л.Ханина) [8] и многофакторного теста САН В.А. Доскина [3].
Для объективной оценки степени напряжения испытуемых в состоянии относительного покоя и экзаменационного стресса функциональное состояние параллельно оценивали с использованием алгоритма Р.М.Баевского [1], Е.Н.Дудник и О.С. Глазачева [4] и предлагаемого способа. Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась с использованием пакета Statistica 6.0.
Результаты исследований и их обсуждение.
В таблице 1 представлены описательные статистики коэффициента криволинейной корреляции при определении достоверности различий с использованием критерия Стьюдента у испытуемых в состоянии относительного покоя (во время практических занятий) и перед экзаменом.
Таблица 1
Достоверность различия коэффициента криволинейной корреляции с использованием критерия Стьюдента
| М | S.D. | N | Diff. | S.D. | Т | df | P | |
| Nxy_покой | 0,42 | 0,09 | ||||||
| Nxy_экзамен | 0,31 | 0,07 | 96 | 0,1 | 0,12 | 8,54 | 95 | р<0,01 |
Примечание: М – среднее арифметическое, S.D. – стандартное отклонение, Т – величина критерия Стьюдента, р – уровень значимости, df – число степеней свободы.
Как следует из представленных данных, предлагаемый нами показатель оценки степени напряжения адаптационных механизмов Nxy статистически значимо различается в состоянии относительного физиологического покоя и в состоянии психо – эмоционального напряжения.
С целью выявления связи между изменениями предлагаемого нами показателя состояния неспецифических адаптационных механизмов, показате-лями субъективной самооценки функционального состояния и показателями МАРС мы провели корреляционный анализ.
Полученные нами данные показали, что существует статистически значимая (p < 0,01) положительная связь средней силы между предлагаемым нами показателем и показателями HF и Si математического анализа ритма сердца. Между предлагаемым показателем состояния неспецифических адаптационных механизмов и показателями субъективной самооценки функционального состояния корреляционных связей не выявлено. В связи с этим мы пришли к заключению о том, что субъективные характеристики стрессогенности ситуации не всегда в полной мере отражают уровень напряжения адаптационных механизмов, в то время как объективные физиологические показатели коррелируют между собой и являются более информативными. Вместе с тем, следует отметить, что у Р.М. Баевского в алгоритме нет чётко обоснованных границ для представленных показателей МАРС. Норма реакции SI по Р.М. Баевскому от 50 до 150. Выше 150 у.е. – симпатикотония, ниже 50 у.е. – ваготония. Границы эмпирические, получены на абсолютно здоровых людях (космонавтах) и отражают в большей степени баланс симпатического и парасимпатическогог отделов автономной нервной системы. Об адаптационном резерве человека по этому показателю судить достаточно сложно. Связь Nxy со спектральными характеристиками огибающей кривой динамический ряд кардиоинтервалов в HF диапазоне прогнозируема, поскольку этот показатель спектрального анализа наиболее изменчив в зависимости от функционального состояния человека. Однако его максимальные значения отражают по Р.М. Баевскому [2] относительный физиологический покой, а снижение – различные степени напряжения. Вместе с тем четких границ, привязанных к определённой характеристике состояния адаптационных механизмов на сегодняшний день не разработано.
Дополнительно, нами производился расчет показателя кардио-респираторных отношений по методу [4], с целью сравнения его с коэф-фициентом криволинейной корреляции предложенного нами. В таблице 2 приведены описательные статистики коэффициентов криволинейной и прямо-линейной корреляции кардио-респираторных показателей, полученные как в состоянии относительного покоя, так и в условиях экзаменационного стресса.
Таблица 2
Описательные статистики коэффициентов прямолинейной и криволинейной корреляции
|
Переменная |
N | M |
±m |
| Rxy_покой | 96 | -0.138125 | 0.007460 |
| Nxy_покой | 96 | 0.415938 | 0.009459 |
| Rxy_экзамен | 96 | -0.048750 | 0.007857 |
| Nxy_экзамен | 96 | 0.311563 | 0.007042 |
Обозначения: M – среднее арифметическое, m – ошибка среднего.
Как следует из представленных данных, прямолинейная связь между дыхательной кривой и кривой, огибающей динамический ряд кардио-интервалов практическм отсутствует (колеблется от – 0,14 в покое до — 0,05 во время экзаменационного стресса, что не соответствует критериям, предложенных Е.Н. Дудник и О.С. Глазачевым [4]. Тогда как предложенный нами показатель значим в обеих ситуациях и отражает тенденцию увеличения напряжения адаптационных механизмов во время экзаменационного стресса. Относительно низкое значение Nxy во время занятий (0,42), по-видимому, свидетельствует о том, что и во время практических занятий имеется средний уровень напряжения неспецифических адаптационных механизмов. Для получения нормативного показателя характеризующего состояние относительного физиологического покоя требуется проведение исследований на уровне основного обмена.
Вместе с тем, очевидно, что по сравнению с Rxy предлагаемый показатель «работает» лучше, что соответствует представлениям о характере взаимосвязей различных показателей в биологических системах, находящихся в тех или иных стационарных состояниях.
В ходе исследований был обнаружен один недостаток предлагаемого способа оценки состояния неспецифических адаптационных механизмов, а именно сложность стандартизации работы дыхательного датчика. Поскольку амплитуда дыхательной кривой зависит от места расположения датчика и его характеристик, это во многом может повлиять на значение вычисляемого показателя кардио-респираторных отношений. В настоящее время нами проводятся исследования по разработке стандартизированных методов одно-временной регистрации дыхательной кривой и ритмокардиограммы человека для повышения репрезентативности предлагаемого показателя адаптационных резервов организма человека.
Литература
- Баевский Р.М. Медико-физиологические аспекты разработки аппаратно-программных средств для математического анализа ритма сердца /Р.М. Баевский, А.Р. Баевский, М.М. Лапкин, Ю.Н. Семёнов, П.В. Шалкин // Российский медико-биологический вестник.-1996.-№1-2. — с. 104-113
- Баевский Р.М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний /Р.М. Баевский, А.П. Берсенева // М.: Медицина, 1997.- 236 с.
- Доскин В.А. Тест дифференцированной самооценки функционального состояния / В.А. Доскин, Н.А. Лаврентьева, Н.П. Мирошников // Вопросы психологии. 1973.-№6, с.141
- Дудник Е. Н. Формализованный критерий респираторно-кардиальной синхронизации в оценке оперативных перестроек вегетативного гомео-стазиса / Е.Н.Дудник, О.С. Глазачев // Физиология человека. — 2006. — Том 32, N 4 . — С. 49-56.
- Лакин Г.Ф. Биометрия. — М.: Наука,1990.- 293 с.
- Лапкин М.М. Способ диагностики стресса у человека / М.М. Лапкин, Р.П. Карасёв // Патент РФ на изобретение RUS 2392848 11.01.2009.
- Меерсон Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшённикова //М.: Медицина, — 256 с.
- Ханин Ю.Л. Краткое руководство по применению шкалы реактивной и личностной тревожности Г. Спилбергера. Л.: ЛНИИФК, 1976.- 18 с.[schema type=»book» name=»КАРДИОРЕСПИРАТОРНЫЕ ОТНОШЕНИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ АДАПТАЦИОННЫХ РЕЗЕРВОВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА» author=»Лапкин Михаил Михайлович, Бирченко Наталья Сергеевна, Григоренко Т.М., Отмахова О.В.» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-05″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]