CC BY
62
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 613.614+613.693
А.П. Берсенева, В.А. Пугачев, Р.М. Баевский, А.Р. Баевский, Е.Н. Жирнов, ЕН.Грибко,
О.Н. Исаева, А.Г. Черникова
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ ДОНОЗОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИБОРА «HEART WIZARD»
Анализ результатов долговременных индивидуальных наблюдений подтверждает гипотезу о тесной взаимосвязи показателей автономного баланса с влиянием различных факторов (погода, нагрузки, заболевания и т.д.). Описанная технология динамического наблюдения с использованием прибора «Heart Wizard» в сочетании с новыми принципами анализа ВСР позволяет построить эффективную систему индивидуального донозологиче-ского контроля.
Ключевые слова: автономный баланс, функциональное состояние человека, индивидуальный донозологический контроль.
Долговременные медико-экологические исследования, которые проводились в рамках наземного эксперимента «Марс-500», имели своей целью получение информации о стабильности физиологических параметров практически здорового человека при изменении условий окружающей среды. В качестве индикатора адаптационных реакций организма использовалась сердечно-сосудистая система и, в частности, ее регуляторный аппарат. Изучение вариабельности сердечного ритма (ВСР) позволило оценивать активность различных уровней регуляции, обеспечивающих процессы адаптации. При этом обеспечивалось выявление изменений функционального состояния испытателей на донозологи-ческом уровне, когда еще отсутствуют клинически значимые отклонения. Медико-экологические исследования с использованием прибора «Heart Wizard», которые проводились в Канаде и США, являются примером индивидуального динамического донозологического контроля.
Материалы и методика исследования
Прибор «Heart Wizard» (производство американской компании «Biocom Technologies») позволяет проводить измерения показателей ритма сердца в домашней обстановке с помощью ноутбука, подключенного к сети Интернет. Удобство этого комплекса состоит также в том, что источником информации в нем служат не электроды для съема ЭКГ-сигналов, а фотоплетизмограмма, регистрируемая с мочки уха при помощи оптического датчика (рис.1). Технология таких исследований отработана достаточно хорошо, так что в условиях покоя динамический ряд кардиоинтервалов, вычисляемый по фотоплетизмограмме уха, практически не отличается от аналогичного ряда, получаемого с помощью традиционной записи электрокардиограммы.
Испытания доработанных образцов комплекса «Heart Wizard» осуществлялись в Торонто компанией «Autosaun Health Technoligies Inc» при участии представителей Института медико-биологических проблем. Этой же компанией была сформирована контрольная группа для участия в медикоэкологических исследованиях.
На рис.2 показан сеанс выполнения медико-экологических исследований с использованием комплекса «Heart Wizard».
Канадской компанией «Autosaun Health Technoligies Inc» было создано дополнительное программное обеспечение, позволяющее вычислять ряд показателей, характеризующих степень напряжения регуляторных систем и степень адаптации. При оценке результатов исследований применялся также новый метод оценки риска развития патологии по данным анализа ВСР, разработанный в космической медицине, когда степень адаптации человека к условиям жизнедеятельности оценивается по параметрам функциональных резервов (ФР) и степени напряжения (СН) [1; 2]. Мерой количественной оценки риска возникновения неблагоприятных сдвигов в здоровье человека служит вероятность возникновения донозологических и преморбидных состояний, отличающихся от нормального состояния существенными изменениями автономного баланса.
Медико-экологические исследования проводились одновременно в 12 регионах мира: в России, Европе и Северной Америке [3]. В североамериканской группе обследования прибором «Heart Wizard» проводились еженедельно или один раз в две недели в условиях покоя и при выполнении дыхательных проб.
-///
А Б В
Рис. 1. Ушной фотооптический датчик (А) комплекса «Heart Wizard» (Б) и фотоплетизмограмма уха (В), регистрируемая при проведении исследований (I, II, III - волны 1-го, 2-го и 3-го порядка)
|Ш, шЗ М & -J
!йййі»і=Ф іяіШ паї® '£'>-а=амі' ®аг*и*іііїіиі*' ¡Чйеді®
Рис.2. Сеанс медико-экологического исследования с использованием комплекса «Heart Wizard»
Результаты и их обсуждение
На рис. 3 представлена динамика стресс-индекса в связи с вероятностью различных функциональных состояний. Из этих данных видно, что при резком снижении вероятности нормы и повышении вероятности преморбидного состояния отмечается значительный рост стресс-индекса. Это характерный пример развития патологии у испытателя с изначально высокой степенью напряжения регуляторных механизмов. На рис. 4 показано как индекс напряжения реагирует на ухудшение функционального состояния (снижение вероятности «нормы» и рост вероятности донозологического состояния). Даже при небольшом ухудшении самочувствия (см. 10-е измерение) величина индекса напряжения заметно растет. Весьма демонстративна положительная динамика показателя pNN50, сопутствующая улучшению функционального состояния после выраженного снижения вероятности нормы (см. измерение 3 на рис.5).
Рис. 3. Динамика стресс-индекса в связи с вероятностью различных функциональных состояний (1)
Рис. 4. Динамика стресс-индекса в связи с вероятностью различных функциональных состояний (2)
Рис. 5. Показатель р№К50 как индикатор эффективности восстановления
На рис. 6 показан пример длительного наблюдения (в течение более 30 недель) за испытателем, состояние которого вначале было неблагоприятным (частые простуды), а затем, благодаря регулярным профилактическим мероприятиям, постепенно улучшалось. Видно, как чутко реагирует один из интегральных показателей вариабельности SDNN на изменения функционального состояния (вероятность нормы).
Рис. 6. Длительный контроль за состоянием здоровья
На рис. 7 показана динамика состояния одного из участников исследований в течение года. Сопоставлялись данные вероятностной оценки функционального состояния по ВСР и данные ответов на вопросы о самочувствии и жалобах.
p Pren osological
pNormal
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
<N
cK
о
©0
<N
<N
<N
<N
О
©0
<N
<N
ГП
О
©0
<N
<N
•л
о
©о
<N
<N
ЧЭ
О
©0
<N
<N
К
О
©0
<N
<N
©0
о
©0
<N
<N
cK
О
©0
<N
Рис. 7. Вероятностные оценки состояния здоровья участника исследований в г. Поулсбо (США) при годичном наблюдении (1 - стресс на работе, 2 - респираторная инфекция)
Ухудшение функционального состояния данного участника проекта связано в основном со стрессами на работе и перенесенными респираторными инфекциями. Рис. 2 показывает, что можно наблюдать не только ухудшение состояния в связи с воздействием различных факторов, но также и процесс выздоровления и восстановления после заболеваний.
Представленные выше примеры дают достаточное представление о практических возможностях описанной технологии с использованием прибора «Heart Wizard» при динамическом исследовании практически здоровых людей. Главный результат заключается в том, что при различных исходных состояниях здорового человека ухудшение его самочувствия при стрессорных воздействиях факторов окружающей среды проявляется снижением вероятности состояния НОРМА и ростом вероятности донозологических и преморбидных состояний. Как видно из примеров, один из важных индикаторов ответа организма на стрессорное воздействие - индекс напряжения регуляторных систем (стресс-индекс) хорошо отражает изменения функционального состояния и значительно более чувствителен, чем традиционная частота пульса. Слежение за динамикой ряда других показателей ВСР позволяет не только лучше понимать сущность происходящих адаптационных процессов, но и оценивать их эффективность и адекватность. Так, на рис. 3 рост показателя pNN50 отражает защитную роль активации парасимпатического звена регуляции.
Таким образом, новая методология, в которой традиционное вычисление показателей ВСР сочетается с оценкой вероятности различных функциональных состояний, открывает возможность эффективного наблюдения за состоянием здоровья человека в изменяющихся условиях окружающей среды.. Особую важность при этом приобретает то, что необходимая информация может быть полу-
2
чена с помощью простого и широкодоступного прибора «Heart Wizard», который пригоден к использованию в любых, в том числе домашних условиях.
Заключение
Опыт динамических медико-экологических исследований с применением прибора «Heart Wizard» показывает, что изменения условий окружающей среды, например, сезонные колебания температуры воздуха могут вызывать у практически здоровых людей существенные изменения функционального состояния, которые в ряде случаев ведут к патологическим сдвигам (например, простудные заболевания). Часто это обусловлено снижением функциональных резервов организма и ослаблением его защитных сил. Описанная технология динамических наблюдений с использованием прибора «Heart Wizard» в сочетании с новыми принципами анализа ВСР позволяет построить эффективную систему индивидуального донозологического контроля. Подобная система может быть полезна не только для исследования здоровых людей, но и людей, выздоравливающих после различных заболеваний или хирургических операций.
* * *
1. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Введение в донозологическую диагностику. М.: Слово, 2008. 220 с.
2. Черникова А.Г. Оценка функционального состояния человека в условиях космического полета на основе анализа вариабельности сердечного ритма: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2010. 24 с.
3. Баевский Р.М., Берсенева А.П., Максимов А.Л. и др. Медико-экологические исследования в рамках космического эксперимента «Марс-500» // Донозологические аспекты: материалы V Междунар. науч. конф. «Донозо-логия-2009». СПб., 2009. C. 180-183.
Поступила в редакцию 03.02.12
A.P. Berseneva, V.I. Pougatchev, R.M. Baevsky, A.R. Baevsky, Y.N. Zhirnov, E.N. Gribkov, O.N. Isaeva,
A.G. Chernikova
Individual dynamic prenosological control based on the analysis of heart rate variability and usage of «Heart Wizard» instrument
The analysis of long-term individual examination results confirms a hypothesis about close interrelations between the parameters of autonomic balance and the influence of various factors (weather, loadings, diseases, etc.). The described technology of dynamic examination with use of the device «Heart Wizard » in a combination with new principles of heart rate variability analysis allows to develop the effective system of an individual prenosological control.
Keywords: autonomic balance, functional state, individual prenosological control.
Берсенева Азалия Павловна,
доктор биологических наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76-А E-mail: [email protected]
Пугачев Вадим Иванович, вице-президент Компания «Biocom Technologies»
20270 Front Street NE, Suite 203, Poulsbo, WA 98370, USA E-mail: [email protected]
Баевский Роман Маркович, профессор, доктор медицинских наук, главный научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76-А E-mail: [email protected]
Berseneva A. P., doctor of biological sciences, senior scientific researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RSA 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A E-mail: [email protected]
Pougatchev V.I., vice-president,
Research & Development «Biocom Technologies» 20270 Front Street NE, Suite 203, Poulsbo,
WA 98370, U.S.A.
E-mail: [email protected]
Baevsky Roman Markovich, professor, doctor of medical sciences, main scientific researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RSA 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A E-mail: [email protected]
Баевский Алексей Романович, главный специалист Компания «Autosaun Health Technoligies Inc»
5714 Colby Court Mississauga, Ontario L5M 4S7, Canada E-mail: [email protected]
Жирнов Евгений Николаевич, старший инженер Компания «Biocom Technologies»
20270 Front Street NE, Suite 203, Poulsbo, WA 98370, USA E-mail: [email protected]
Г рибков Евгений Николаевич, старший инженер Компания «Biocom Technologies»
20270 Front Street NE, Suite 203, Poulsbo, WA 98370, USA E-mail: [email protected]
Исаева Ольга Николаевна, научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76-А E-mail: [email protected]
Черникова Анна Г ригорьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76-А E-mail: [email protected]
Baevsky A.R., main specialist Autosaun Health Technoligies Inc.
5714 Colby Court Mississauga, Ontario
L5M 4S7, Canada
E-mail: [email protected]
Zhirnov E.N. , senior engineer of company Biocom Technologies Inc.
20270 Front Street NE, Suite 203, Poulsbo,
WA 98370, USA
E-mail: [email protected]
Gribkov E.N., senior engineer Biocom Technologies Inc.
20270 Front Street NE, Suite 203, Poulsbo, WA 98370, USA
E-mail: [email protected]
Isaeva O.N., scientific researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RSA 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A E-mail: [email protected]
Chernikova A.G.,
candidate of biology, senior scientific researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RSA 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A; E-mail: [email protected]
