Применение математического анализа ритма сердца в оценке и прогнозировании функционального состояния

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рязанский филиал Московского университета МВД России имени В.Я. Кикотя, Россия, г. Рязань

Академия ФСИН России, Россия, г. Рязань

Применение математического анализа ритма сердца в оценке и прогнозировании функционального состояния

С.В. Булатецкий Профессор кафедры уголовного процесса и криминалистики, д.м.н.

Ю.Ю. Бяловский Профессор кафедры патофизиологии, д.м.н., профессор

Р.М. Воронин Профессор кафедры психологии профессиональной деятельности в УИС, д.м.н., доцент

Е.П. Глушкова Начальник медицинской части - врач (по обслуживанию Рязанского филиала Московского университета МВД России имени В.Я. Кикотя) Медико-санитарной части МВД России по Рязанской области, к.м.н., Россия, г. Рязань

Аннотация

математический ритм сердце адаптационный

В статье рассматриваются возможности использования математического анализа ритма сердца как метода оценки и прогнозирования функционального состояния человека по результатам собственных исследований.

Ключевые слова: адаптация, математический анализ ритма сердца, неспецифические механизмы адаптации, спортивная и восстановительная медицина, физиологическая «цена» деятельности, функциональное состояние.

Изменение (вариабельность) ритма сердца - универсальная оперативная реакция целостного организма в ответ на любое воздействие внешней среды. Однако традиционно измеряемая средняя частота сердечных сокращений отражает особенности уже сложившегося гомеостатического механизма, в то время, как процесс регуляции проявляется в «функциях разброса», поэтому только исследование колебаний (вариаций, изменений, отклонений) сердечного ритма дает необходимую информацию для оценки качества адаптации. Апериодические, случайные изменения функции синусового водителя ритма сердца связаны с происходящей время от времени перестройкой систем регуляции. В соответствии с теорией функциональных систем, изменение частоты пульса или сохранение ее стабильности являются конечным результатом деятельности механизмов регуляции, которые могут быть названы системой, создающей упорядоченное взаимодействие между всеми ее элементами.

Динамический ряд кардиоинтервалов может анализироваться и оцениваться на основе использования различных научно-теоретических концепций. В зависимости от научных и практических задач в настоящее время рекомендовано [1] использование одного из трёх подходов:

1. Рассматривать изменения сердечного ритма в связи с адаптационной реакцией целостного организма, как проявление различных стадий общего адаптационного синдрома.

2. Рассматривать колебания длительностей кардиоинтервалов как результат влияния многоконтурной, иерархически организованной многоуровневой системы управления физиологическими функциями организма.

3. Рассматривать изменения сердечного ритма в связи с деятельностью механизмов нейрогормональной регуляции как результат активности различных звеньев автономной нервной системы.

Динамические параметры ритма сердца и мозга самым тесным образом связаны с состоянием сердечно-сосудистой системы и процессом кровообращения в организме человека и, таким образом, с состояниями всех других органов и систем. Любые изменения в различных органах и системах организма человека неизбежно вызывают изменения в ритмической активности головного мозга, которые через управляющие сигналы центральной нервной системы вызывают изменения в ритмической активности сердца и других органов.

С точки зрения современного биоритмологического подхода процессы, протекающие в различных органах и системах организма человека, не являются детерминированными, т.е. строго определенными во времени. Тем не менее, некоторый набор динамических параметров таких процессов повторяется в определенной последовательности в различных временных интервалах и представляет собой устойчивый набор динамических параметров - динамическую организационную структуру. Параметры такой структуры могут изменяться только в пределах, определяемых волновой структурой ритмов сердца и мозга.

В целом, волновая структура сердечного ритма представляет собой результат деятельности систем управления в ответ на воздействия факторов внешней и внутренней среды на всех уровнях - от клеточного до организменного. Ритмическая активность сердца отражает деятельность механизмов саморегуляции, обусловленную непрерывным процессом адаптации организма к условиям окружающей среды (внешним воздействиям). Сердечный ритм, отражая вегетативные, гуморальные и рефлекторные влияния, обусловленные изменяющимися условиями среды, является зеркалом адаптационных реакций организма. Отклонения, возникающие в регуляторных системах, предшествуя гемодинамическим, метаболическим и энергетическим нарушениям обнаруживают наиболее ранние прогностические признаки неблагополучия. При этом вариабельность сердечного ритма служит индикатором этих отклонений, что нашло широкое применение в разработке аппаратно-программных комплексов, используемых для записи, последующего математического анализа и параметрирования полученных результатов [32, 33].

Математический анализ вариабельности сердечного ритма в настоящее время является одним из наиболее информативных методов оценки функционального состояния и функциональных резервов организма [21, 25, 39, 41, 47, 49], эффективности и успешности биосоциальной адаптации курсантов высших образовательных учреждений силовых структур России [7, 8, 9, 10, 35], уровня тренированности спортсменов [15, 18, 20], уровня активности неспецифических механизмов адаптации в оптимизации тренирующих и реабилитационных мероприятий [12, 23, 29, 46]. Метод нашел широкое применение в реабилитологии как метод оценки (по критерию состояния неспецифических адаптационных механизмов) оптимальности локальных воздействий импульсным магнитным полем [19, 28, 31, 44] и как способ управления активностью стресс-лимитирующих и стресс-реализующих систем [29, 30, 40, 45].

Оценка по результатам математического анализа ритма сердца функционального состояния и адаптационных резервов организма до и после выполнения испытуемыми различных функциональных проб позволяет не только дать количественную характеристику такому понятию, как «физиологическая цена деятельности», но и осуществить стандартизацию достигаемого полезного приспособительного или поведенческого результата по отношению к различным внешним воздействиям [10, 13, 27, 34, 38] или нагрузочному тестированию систем организма человека [14, 20].

Возможности применения метода математического анализа ритма сердца все больше используются для изучения продуктивности психофизиологических процессов в группах с разным уровнем интеллекта [16, 17], разной успешностью обучения [5], оценки степени выраженности профессионально важных качеств [2] и, в конечном итоге - для прогнозирования успешности профессионального обучения и профессиональной подготовки [3, 4, 6, 12, 22, 26, 36].

Методику математического анализа ритма сердца также целесообразно использовать при профессиональном психофизиологическом отборе кандидатов на службу в правоохранительные органы [42, 43], а также в комплексе с методами психодиагностического тестирования личностных и ситуационных психических детерминант, поскольку неспецифические изменения адаптационных механизмов проявляются как на уровне регуляции физиологических функций, так и на уровне психологических свойств [11, 13, 24, 37, 38, 48]. Такой интегративный подход существенным образом повышает репрезентативность параметрирования состояния неспецифических адаптационных механизмов и позволяет с большей уверенностью судить о текущем функциональном состоянии организма.

Вывод

Математический анализ ритма сердца, вскрывая особенности нейрогуморальной регуляции и определяя текущее функциональное состояние организма, позволяет оценивать изменения в организме человека, вызванные различными внутренними изменениями и внешними воздействиями, что и определяет его широкое применение в биологии, физиологии, спортивной и восстановительной медицине, в профессиональном отборе и т.д.

Литература

1. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) // Вестник аритмологии. - 2001. - № 24. - С. 65-86.

2. Булатецкий С.В. Критериальные особенности вариабельности сердечного ритма при психоэмоциональной пробе в группах с различной степенью выраженности формируемых профессионально важных качеств / С.В. Булатецкий // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 23-27.

3. Булатецкий С.В. Некоторые результаты в разработке критериев прогнозирования успешности профессионального обучения / С.В. Булатецкий // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2007. - № 1. - С. 29-39.

4. Булатецкий С.В. Особенности корреляционных плеяд спектральных показателей вариабельности сердечного ритма в группах с разной успешностью профессионального обучения / С.В. Булатецкий // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 21-23.

5. Булатецкий С.В. Особенности продуктивности психофизиологических процессов в группах с разным уровнем развития интеллекта в условия эмоционального напряжения / С.В. Булатецкий // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2011. - № 5. - С. 28-34.

6. Булатецкий С.В. Перспективы применения математического анализа ритма сердца в системе научного психофизиологического прогнозирования успешности профессионального обучения / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2005. - 218 с.

7. Булатецкий С.В. Психофизиологические аспекты успешности профессионального обучения / С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2012. - № 31. - С. 101-106.

8. Булатецкий С.В. Психофизиологические механизмы системной организации биосоциальной адаптации курсантов образовательного учреждения МВД России к профессиональному обучению / С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2013. - № 1 (32). - С. 101-107.

9. Булатецкий С.В. Психофизиологические особенности долговременной адаптации курсантов Рязанского филиала Московского университета МВД России к условиям учебно-служебной деятельности / С.В. Булатецкий // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2010. - № 4. - С. 7-11.

10. Булатецкий С.В. Системный анализ процесса адаптации к обучению курсантов образовательного учреждения МВД России: Автореф. дис. … канд. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2001. - 23 с.

11. Булатецкий С.В. Системный анализ процесса адаптации к обучению курсантов образовательного учреждения МВД России: Дис. … канд. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2001. - 136 с.

12. Булатецкий С.В. Физиологические механизмы успешности профессиональной подготовки курсантов образовательных учреждений МВД России: Автореф. дис. ... докт. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2008. - 48 с.

13. Булатецкий С.В. Физиологические механизмы успешности профессиональной подготовки курсантов образовательных учреждений МВД России: Дис. ... докт. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2008. - 260 с.

14. Булатецкий С.В. Анализ показателей вариабельности сердечного ритма с разным типом вегетативной регуляции при активной ортостатической пробе / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2001. - № 3-4. - С. 124-129.

15. Булатецкий С.В. Влияние типа вегетативной регуляции сердечного ритма на физическую выносливость организма / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник новых медицинских технологий. - 2001. - Т. 8. - № 2. - С. 58.

16. Булатецкий С.В. Влияние уровня интеллекта на корреляционные взаимосвязи спектральных параметров ритма сердца / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 27-31.

17. Булатецкий С.В. Корреляционные взаимосвязи спектральных параметров ритма сердца при проведении психоэмоциональной пробы у лиц с различным уровнем интеллекта / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник новых медицинских технологий. - 2003. - № 1-2. - С. 20.

18. Булатецкий С.В. Некоторые аспекты анализа вариабельности сердечного ритма в изучении адаптивных процессов у спортсменов / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник новых медицинских технологий. - 2000. - Т. 7. - № 1. - С. 129-130.

19. Булатецкий С.В. Динамика неспецифических адаптационных механизмов как критерий оптимизации магнитных воздействий / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, Е.П. Глушкова // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2013. - № 2. - С. 49-53.

20. Булатецкий С.В. Изменение показателей стресс-реализующей и стресс-лимитирующей систем у спортсменов при применении дополнительного респираторного сопротивления / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, В.Н. Морозов, В.И. Морозова // Клиническая лабораторная диагностика. - 2002. - № 10. - С. 11.

21. Булатецкий С.В. Особенности физиологического действия дополнительного сопротивления дыханию на механизмы регуляции ритма сердца в группах с разным функциональным состоянием / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, Ж.В. Сучкова // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. 2003. № 5 (581). - С. 19-20.

22. Булатецкий С.В. Прогнозирование успешности профессионального обучения курсантов военных образовательных учреждений / С.В. Булатецкий, Р.М. Воронин, А.Л. Дегтярев, М.Н. Калинина, А.А. Карпухин, Г.В. Ларина, С.М. Субботин, А.А. Федосеев, Н.В. Шатрова // NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 1. - № 43. - С. 273-278.

23. Булатецкий С.В. Некоторые аспекты повышения профессионального здоровья у курсантов рязанского филиала московского университета МВД России / С.В. Булатецкий, Е.П. Глушкова // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2011. - № 5. - С. 194-196.

24. Булатецкий С.В. Психофизиология индивидуальных различий по критериям регуляции ритма сердца и индивидуально-типологических свойств личности / С.В. Булатецкий, Е.П. Глушкова // Российский научный журнал. - 2015. - № 3 (46). - С. 293-298.

25. Булатецкий С.В. Экспресс-методы оценки функциональных резервов организма по уровню функционирования системы кровообращения и дыхания / С.В. Булатецкий, Г.Н. Зудашкин // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2007. - № 1. - С. 46-48.

26. Булатецкий С.В. Некоторые аспекты математического прогнозирования успешности обучения (на примере высших образовательных учреждений силовых структур России) / С.В. Булатецкий, А.С. Марков // Российский научный журнал. - 2016. № 1 (50). - С. 75-81.

27. Бяловский Ю.Ю. Неспецифические механизмы адаптации в условиях применения различных величин дополнительного респираторного сопротивления / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий // В сборнике: Материалы научной конференции университета. посвященной 60-летию со дня основания Рязанского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова на Рязанской земле. Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, 2010. - С. 47-50.

28. Бяловский Ю.Ю. Фрактальная нейродинамика в условиях локальных физиотерапевтических воздействий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2008. - № 1. - С. 21-26.

29. Бяловский Ю.Ю. Неспецифические адаптационные механизмы в оптимизации тренирующих и реабилитационных мероприятий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, В.Н. Абросимов. - Рязань, 2006. - 384 с.

30. Бяловский Ю.Ю. Вариабельность сердечного ритма как критерий оптимальности локальных физиотерапевтических воздействий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, Е.П. Глушкова // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2007. - № 4. - С. 91-96.

31. Бяловский Ю.Ю. Вариабельность сердечного ритма и фрактальная нейродинамика в условиях локальных вибромагнитоакустических воздействий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, Ж.В. Сучкова // Физиология человека. - 2005. - Т. 31. - № 4. - С. 50-60.

32. Бяловский Ю.Ю. Анализ новых аппаратных технологий оценки ВСР / Ю.Ю. Бяловский, Ж.В. Сучкова, С.В. Булатецкий, С.А. Шустова // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 31-33.

33. Бяловский Ю.Ю. Сравнительный анализ аппаратно-программных комплексов, используемых для изучения вариабельности сердечного ритма / Ю.Ю. Бяловский, Ж.В. Сучкова, С.В. Булатецкий, С.А. Шустова // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 34-38.

34. Бяловский Ю.Ю. Оценка вариабельности сердечного ритма в условиях увеличенного респираторного сопротивления / Ю.Ю. Бяловский, Ж.В. Сучкова, С.В. Булатецкий, С.А. Шустова, О.В. Князев // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 33-34.

35. Воронин Р.М. Вариабельность сердечного ритма в различных этнических группах курсантов / Р.М. Воронин // Врач-аспирант. - 2011. - Т. 44. - № 1. - С. 47-51.

36. Воронин Р.М. Некоторые особенности вегетативной регуляции сердечного ритма и результаты пулевой стрельбы у курсантов / Р.М. Воронин // Современные проблемы науки и образования. - 2011. - № 6. - С. 28.

37. Воронин Р.М. Психологические характеристики и особенности деятельности сердечно-сосудистой системы курсантов академии ФСИН России / Р.М. Воронин // Вестник новых медицинских технологий. - 2011. - Т. 18. - № 4. - С. 14-15.

38. Воронин Р.М. Физиологические аспекты оценки здоровья и адаптации к военной службе лиц призывного возраста: Дис. ... докт. мед. наук / Р.М. Воронин. - Рязань. - 2012. - 287 с.

39. Воронин Р.М. Особенности кровообращения и спектральный анализ вариабельности сердечного ритма у лиц молодого возраста / Р.М. Воронин, В.Д. Прошляков // Фундаментальные исследования. - 2009. - № 9. - С. 29-30.

40. Глушкова Е.П. Избирательность действия переменного магнитного поля на активность стресс-лимитирующей и стресс-реализующей систем / Е.П. Глушкова, С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2015. - № 6 (49). - С. 355-361.

41. Глушкова Е.П. К вопросу о методах оценки и прогнозирования функциональных резервов организма по результатам математического анализа ритма сердца / Е.П. Глушкова, С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2015. № 3 (46). - С. 299-304.

42. Куфтерин А.Н. Метод полиграфных проверок и психографология как психофизиологические методы диагностики свойств и состояний личности сотрудников правоохранительных органов / А.Н. Куфтерин, С.В. Булатецкий, И.В., Хамидова Е.А. Лопатин // Российский научный журнал. - 2015. - № 6 (49). - С. 306-311.

43. Мазов Е.И. Современных технологии при профессиональном психофизиологическом отборе кандидатов на службу в ОВД / Е.И. Мазов, О.Е. Башкина, С.В. Булатецкий // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2010. - № 4. - С. 12-14.

44. Сучкова Ж.В. Динамика вариабельности сердечного ритма при разной локализации и длительности магнитных воздействий / Ж.В. Сучкова, Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий // Реабилитология. Сборник научных трудов. - № 2. Москва, 2004. - С. 195-198.

45. Сучкова Ж.В. Моделирование методами дисперсионного факторного анализа влияния локальных вибромагнитоакустических воздействий на неспецифические адаптационные механизмы / Ж.В. Сучкова, Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 84-85.

46. Сучкова Ж.В., Бяловский Ю.Ю., Булатецкий С.В. Оптимизация неспецифических адаптационных механизмов на основе локальных магнитовиброакустических воздействий / Ж.В. Сучкова, Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 84.

47. Чернышёва О.В. Психофизиология профессиональной деятельности: Учебное пособие / О.В. Чернышёва, С.В. Булатецкий / под ред. О.В. Чернышёвой. - Рязань, 2015. - 180 с.

48. Чернышёва О.В. Психофизиология стресса и посттравматического стрессового расстройства у военнослужащих: Учебное пособие / О.В. Чернышёва, С.В. Булатецкий / под ред. О.В. Чернышёвой. - Рязань, 2015. - 148 с.

49. Шатрова Н.В. Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма при различных типах гемодинамики у курсантов / Н.В. Шатрова, Р.М. Воронин // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. - 2009. - № 4. - С. 316-317.

Размещено на Allbest.ru