CC BY
12DOI: 10.12737/5516
БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У БОЛЬНЫХ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ С СОПУТСТВУЮЩИМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2-ГО ТИПА НА ФОНЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕАБИЛИТАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
В В. ЕСЬКОВ, О.О. РЫБАЛКА, Д.В. СИНЕНКО, Н.Г. ШЕВЧЕНКО
ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры», пр. Ленина, д.1, г. Сургут, Россия, 628412
Аннотация. Представлен новый метод многофакторного биоинформационного анализа в исследовании показателей функции внешнего дыхания у больных бронхиальной астмой с сопутствующим сахарным диабетом 2-го типа. Системный синтез дает возможность определить наиболее важные динамические признаки, которые могут меняться при проведении медицинской респираторной реабилитации у больных бронхиальной астмой с сопутствующим сахарным диабетом 2-го типа.
Ключевые слова: биоинформационный анализ, бронхиальная астма, сахарный диабет 2-го типа.
BIOINFROMATION ANALYSIS OF EXTERNAL RESPIRATION FUNCTION VALUES IN PATIENTS WITH BRONCHIAL ASTHMA AND CONCOMITANT TYPE 2 DIABETES MELLITUS WITH APPLYING REHABILITATION IN THE NORTH
V.V. ESKOV, О.О. RYBALKA, D.V. SINENKO, N.G. SHEVCHENKO Surgut State University, Lenina, 1, Surgut, Russia, 628412
Abstract. A new method of multivariate bioinformation analysis for studying of external respiratory function values in patients with bronchial asthma (BA) and concomitant type 2 diabetes mellitus (type 2 DM). System synthesis allows to define the most significant dynamic signs that can be changed while medical respiratory rehabilitation in patients with bronchial asthma and concomitant type 2 diabetes mellitus.
Key words: bioinformation analysis, bronchial asthma, type 2 diabetes mellitus (type 2 DM).
Введение. Актуальность и социальную значимость проблемы лечения и реабилитации больных бронхиальной астмой (БА) с сопутствующим сахарным диабетом 2-го типа (СД), определяют прогрессирующее течение заболеваний с развитием тяжелых осложнений, возможность развития ранней инвалидизации, высокая смертность. Использование физиотерапевтических методов в комплексном лечении пациентов БА с сопутствующим СД позволяет уменьшить медикаментозную нагрузку, сократить сроки стационарного лечения, продлить ремиссию.
Использование методов физиотерапии приводит к улучшению функции внешнего
дыхания и бронхиальной проходимости, а также повышает иммунобиологическую реактивность организма. Использование лазеротерапии способствует нормализации локального кровотока, индукции репара-тивных процессов в тканях, тормозит пере-кисное окисление липидов; применение диадинамических токов, оказывает мио-нейростимулирующий сосудорасширяющий, трофический, обезболивающий лечебный эффект; кинезитерапия.
Рекомендаций по длительному ведению больных с микст-патологией на Севере нам встретить не удалось. В связи с этим актуальной становится разработка адаптированных программ ведения боль-
ных БА с СД 2 типа.
Цель исследования - оценить методами биоинформационного анализа показатели функции внешнего дыхания у больных бронхиальной астмой с сопутствующим сахарным диабетом 2 - го типа в результате применения реабилитационных мероприятий на Севере.
Материалы и методы исследования. Проведен сравнительный анализ программы ведения в основной группе и группе сравнения больных БА с сопутствующим СД, под наблюдением была группа контроля больных БА без сопутствующего СД. Было проведено обследование 97 пациентов, страдающих БА с сопутствующим СД 2-го типа, проходивших лечение на базе Сургутской окружной клинической больницы и проживающих в Сургуте и Сургутском районе.
Основную группу составили пациенты (п=51), возраст 40-75 лет, из них мужчин
- 11 (22%); женщин - 40 (78%); средний возраст - 57±8 лет. Программа ведения: группа подвергалась контролю, с коррекцией лечения 8-12 раз в году, медицинская респираторная реабилитация проведена с применением ингаляционных глюкокорти-костероидов (иГКС) в дозе не выше 1000 мкг и бронхолитических препаратов. Применяли дополнительные технологии легочной реабилитации. Перед выходом на открытый воздух при температуре (-20°С)
- (-50°С) по Арнольди проводилось ингаляция симбикорт® в дозе 320/9 мкг и (беро-дуал®) в дозе 100/40 мкг. А также физический тренинг диафрагмы на фоне методики БОС (биологическая обратная связь) в количестве 10, небулайзерную терапию с раствором беродуала, затем ингаляция муко-литика амброксола (лазолвана®) по 2 мл три раза в день, после дренажной гимнастики проводили ингаляция ИГКС в необходимой дозировке. Также дополнительно курсы классического массажа в сочетании с вибрационным, микросауны (курсом 7-10), физиолечение (диадинамические токи -курс 10-12 процедур, магнитотерапия курсом 10-12 процедур, лазеротерапия курсом 10-20 процедур) в неблагоприятные периоды года (в ноябре, декабре, январе, марте). ЛФК и регулярное обучение в «астма-школе» и школе сахарного диабета.
Группа сравнения (п=44) больных,
возраст 40-75 лет, мужчин - 12 (27%); женщин - 32 (73%); средний возраст -58±10 лет. Во второй группе, проводилась стандартная программа диспансеризации: контроль лечения 3-6 раз в году, иГКС в суточной дозе более 1000 мкг. Курсы лечения проводились нерегулярно, часть больных (9 человек - 20,4%) получала системные ГКС в период обострения. В группе сравнения отмечено отсутствие регулярности в проведении реабилитационных мероприятий. Группа контроля (n=29) с БА без сопутствующего СД 2, из них 7 (24%) -мужчин, 22 (76%) - женщин, средний возраст составил 57±6 лет. Пациентам группы проводили объем исследований и применяли программу ведения аналогичные основной группе. Исследование функциональных показателей внешнего дыхания проводили до и после 12-ти месяцев диспансерного наблюдения.
Оценка показателей функции внешнего дыхания проведена с использованием диагностического комплекса «Jager Master Lab» (Германия). Определяли максимальную объемную скорость выдоха на уровне 25, 50 и 75% от форсированной жизненной емкости легких - МОС25, М0С50 и МОС75. По рекомендациям Европейского респираторного общества динамику степени обструкции оценивали по объему форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1).
Систематизация материала и статистические расчеты проводились с помощью программ «Statistica 6.0».
В работе использовались новые подходы к анализу и интерпретации данных с позиции теории хаоса и синергетики (ТХС), которые основаны на анализе параметров аттракторов вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний (ФПС) с применением ЭВМ и специализированных авторских программ. Программы разработаны и запатентованы в институте биофизики и медицинской кибернетики при Сургутском Государственном университете.
Результаты и их обсуждение. Следует отметить, что на фоне усовершенствованной программы ведения больных БА с сопутствующим СД 2 типа в течение одного года наблюдения показатели (в процентах от должного) ЖЕЛ, ОФВ1, МОС25, М0С50, МОС75 значительно (p<0,05, p<0,01) увели-
чились. Соответственно с 71,5±2,28; 52,3±2,87; 36,4±2,3; 45,2±4,2; 30,1±2,16 до 79,4±1,0; 69,6±0,57; 50,7±0,64; 51,2±0,5; 51,1±0,5 (табл.1). Но снижение произошло не до уровня показателей здоровых лиц.
Таблица 1
Динамика спирографических показателей в процессе диспансеризации и реабилитации больных БА и СД 2 и у больных БА
Примечание: 1 - до диспансеризации; 2 - после диспансеризации.* - р<0,05, ** - р<,01, *** -р<0,001 при сравнении до и после диспансеризации
При этом у пациентов группы контроля показатели спирографии в процессе наблюдения и реабилитации увеличились в большей мере, чем у лиц основной группы (с 82,4±3,4; 59,8±2,9; 47,0±3,2; 36,8±2,6; 43,3±2,0; до 84,3±3,8; 75,3±3,5; 61,6±2,8; 72,4±3,2; 70,3±2,8). При этом показатели ОФВ1, МОС25, МОС50, МОС75 у пациентов группы контроля после диспансеризации их в течение года значительно (р<0,05) превышали таковые у пациентов основной группы. В тоже время у больных группы сравнения показатели ЖЕЛ, ОФВ1, МОС25, МОС50, МОС75 после 12 месяцев диспансеризации существенно (р>0,05) не изменились. Показатели составили соответственно 69,4±2,7%; 53,7±2,8%; 39,8±2,74%; 35,5±2,1%; 34,5±2,1%.
При этом у пациентов основной группы общий показатель асимметрии (гХ) в процессе диспансеризации значительно уменьшились (с 10.56 до 2,55) (табл. 2), что свидетельствовало об уменьшении хаотического квазиаттрактора, стабилизации функциональной системы, положительном терапевтическом
эффекте оптимальной программы ведения больных БА с СД 2 типа основной группы.
Таблица 2
Результаты идентификации параметров аттракторов поведения ВСОЧ для основной группы и группы сравнения до и после диспансеризации. Здесь: XI - ЖЕЛ, Х2- ОФВ1, Х3 -МОС75
Этапы ОГ ГС
ДД IntervalX1=59.00 AsymmetryX1= 0.08 IntervalX2=81.00 AsymmetryX2= 0.09 IntervalX3=51.00 AsymmetryX3= 0.11 IntervalX1=67.00 AsymmetryX1= 0.08 IntervalX2=89.00 AsymmetryX2= 0.04 IntervalX3=50.00 AsymmetryX3= 0.03
General asymmetry value rX = 10.56 General V value : 2.44e+005 General asymmetry value rX = 6.44 General V value : 2.98e+005
ПД IntervalX1= 36.00 AsymmetryX1= 0.04 IntervalX2= 14.00 AsymmetryX2= 0.10 IntervalX3= 11.00 AsymmetryX3= 0.15 IntervalX1= 65.00 AsymmetryX1= 0.06 IntervalX2= 91.00 AsymmetryX2= 0.03 IntervalX3= 54.00 AsymmetryX3= 0.05
General asymmetry value rX = 2.55 General V value : 5.54e+003 General asymmetry value rX = 5.5 General V value : 3.19e+005
Примечание: ОГ - основная группа; ГС - группа сравнения; ДД - до диспансеризации; ПД - после
Таблица 3
Матрица идентификации расстояний ^ц) между хаотическими центрами квазиаттракторов вектора состояния показателей функции внешнего дыхания пациентов до и после диспансеризации основной и контрольной групп в 3 - мерном фазовом пространстве, где Х1 -ЖЕЛ, Х2 - ОФВ1, Х3 - МОС75.
ОД ОП КД КП
ОД 0.0 27,9 4,0 5,0
ОП 27,9 0.0 26,1 24,9
КД 4,0 26,1 0,0 1,3
КП 5,0 24,9 1,3 0.0
Примечание: ОД - основная до; ОП - основная после: КД - контрольная до; КП - контрольная после
У лиц группы сравнения Ух увеличился с 2,98е+005 до 3,19е+005 (табл. 2), а общий показатель асимметрии (гХ) незначи-
Показатели ФВД (%Д) Группа основная БА с СД 2 типа, n=51 Группа сравнения БА с СД 2 типа, n=44 Группа контроля, БА n=29
ЖЕЛ 1. 71,5±2,28 2. 79,4±1,0* 1. 69,1±2,8 2. 69,4±2,7 1. 82,4±3,4 2. 84,3±3,8
ОФВ1 1. 52,9±2,87 2. 69,6±0,57** 1. 53,3 ±2,9 2. 53,7±2,8 1. 59,8 ±2,9 2. 75,3±3,5***
МОС25 1. 36,4 ±2,3 2. 50,7±0,64** 1. 38,3 ±2,82 2. 39,8±2,74 1. 47,0 ±3,2 2. 61,6±2,8***
МОС50 1. 45,2 ±4,2 2. 51,2±0,5 1. 33,5 ±2,1 2. 35,5±2,1 1. 36,8 ±2,6 2. 72,4±3,2***
МОС75 1. 30,1 ±2,16 2. 51,1±0,5** 1. 33,3 ±2,1 2. 34,5±2,1 1. 43,3 ±2,00 2. 70,3±2,8***
тельно уменьшился (с 6.44 до 5.5). При этом расчет расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов показал, что наибольший параметр отмечается при сравнении показателей внешнего дыхания у лиц основной группы после диспансеризации и составляет 27,9 (табл. 3), что подтверждает эффективность программы ведения, которая применялась у лиц основной группы.
Таблица 4
Матрица идентификации расстояний между стохастическими центрами квазиаттракторов вектора состояния показателей функции внешнего дыхания пациентов до и после диспансеризации основной и контрольной групп в 3-мерном фазовом пространстве, где XI - ЖЕЛ, Х2 - ОФВ1, Х3 - МОС75
ОД ОП КД КП
ОД 0.0 17.6 4.5 5.2
ОП 17.6 0.0 20.8 19.7
КД 4.5 20.8 0.0 2.2
КП 5.2 19.7 2.2 0.0
Примечание: ОД - основная до; ОП - основная после: КД - контрольная до; КП - контрольная после
Анализ матрицы расстояний между центрами стохастических квазиаттракторов показал, что наибольший параметр отмечается у больных основной группы после диспансеризации и в группе контроля до диспансеризации (табл. 4), это связано с движением квазиаттрактора в разных направлениях, постепенным удалением друг от друга показателей вектора состояния организма человека этих двух групп больных. Таким образом, системный анализ предоставляет возможность, более объективно оценить эффективность терапевтической тактики у больных с «микст-патологией».
У лиц основной группы больных БА с СД 2 типа в процессе ведения в амбулаторных условиях, отмечается отчетливое приближение функциональной системы к упорядочению хаотического квазиаттрактора и приближению анализируемых параметров к детерминированной динамике функциональной системы и организма в целом.
Программа «идентификация параметров аттракторов поведения вектора состояния
биосистем в m-мерном фазовом пространстве» позволяет представить и рассчитать в фазовом пространстве с выбранными фазовыми координатами параметры аттрактора состояния динамической системы, а значит целесообразно внедрение ее в клиническую практику для оценки функционального состояния респираторной системы пациентов.
Литература
1. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Русак С.Н., Устименко А.А., Добрынин Ю.В. Программа идентификации параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2006613212 от 13 сентября 2006 г. / РОСПАТЕНТ- М., 2006.
2. Еськов В.М. Компартментно-кластерный подход в исследованиях биологических динамических систем: Монография.- Самара, 2003.- 176 с.
3. Епифанов В.А. Медицинская реабилитация.- М.: Медпресс-информ, 2008.-C. 45-325.
4. Еськов В.М., Хадарцев А.А. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине. Т. 7.-Самара: Офорт, 2008.- 159 с.
5. Еськов В. М., Балтикова А.А., Буров И.В., Гавриленко Т.В., Пашнин А.С. Можно ли моделировать и измерять хаос в медицине // Вестник новых медицинских технологий.-2012.- Т. XVIII, № 2.- С. 412-414.
6. Глобальная стратегия лечения и профилактики бронхиальной астмы. Пересмотр 2009 г.- М.: Атмосфера, 2009.- С.92-96.
7. Малявин А.Г., Епифанов В.А., Глазкова И.И. Реабилитация при заболеваниях органов дыхания. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. C. 52-263.
8. Eskov V.M., Gavrilenko T.V., Balti-kova A.A., Degtyarev D.A., Pashnin A.S. The comparison of the efficiency of classic stochastic theory and theory of chaos-selforganization (TCS) // Complexity. Mind. Postnonclassic.- 2012.- №1.- P. 81-90.
References
1. Es'kov VM, Braginskiy MYa, Rusak SN, Ustimenko AA, Dobrynin YuV. Pro-
gramma identifikatsii parametrov at-traktorov povedeniya vektora sostoyaniya biosistem v m-mernom fazovom prostran-stve: svide-tel'stvo o gosudarstvennoy re-gistratsii pro-grammy dlya EVM № 2006613212 ot 13 sen-tyabrya 2006 g. Moscow: ROSPATENT; 2006. Russian.
2. Es'kov VM. Kompartmentno-klasternyy podkhod v issledovaniyakh biologi-cheskikh dinamicheskikh sistem: Monogra-fiya. Samara; 2003. Russian.
3. Epifanov VA. Meditsinskaya rea-bilitatsiya. Moscow: Medpress-inform; 2008. Russian.
4. Es'kov VM, Khadartsev AA. Sistem-nyy analiz, upravlenie i obrabotka in-formatsii v biologii i meditsine. Samara: Ofort; 2008. Russian.
5. Es'kov VM, Baltikova AA, Burov IV, Gavrilenko TV, Pashnin AS. Mozhno li mod-
elirovat' i izmeryat' khaos v meditsi-ne [Is it possible tosimulateand measurechaosin medicine?]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2012;18(2):412-4. Russian.
6. Global'naya strategiya lecheniya i profilaktiki bronkhial'noy astmy. Pere-smotr 2009 g.: Per. s angl. Moscow: Atmo-sfera;
2009. Russian.
7. Malyavin AG, Epifanov VA, Glaz-kova II. Reabilitatsiya pri zabolevaniyakh or-ganov dykhaniya. Moscow: GEOTAR-Media;
2010. Russian.
8. Eskov VM, Gavrilenko TV, Baltikova AA, Degtyarev DA, Pashnin AS. The comparison of the efficiency of classic stochastic theory and theory of chaos-selforganization (TCS). Complexity. Mind. Postnonclassic. 2012;1:81-90.
