ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХРОНОБИОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ Писарев А.П.,Писарев М.А.,Голобокова Е.М.

Пензенский государственный университет


Номер: 11-3
Год: 2017
Страницы: 35-37
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Текст научной статьи

Ритмичность биологических процессов является одним из основных свойств живой материи. Функциональные системы организма можно рассматривать как ритмические системы. Живой организм можно представить в виде совокупности многочисленных ритмов с разными характеристиками. По научным данным в организме человека выявлено более 400 суточных ритмов. Временная последовательность взаимодействия различных функциональных систем организма с окружающей средой способствует согласованию разных ритмических биологических процессов и, таким образом, обеспечивает нормальную жизнедеятельность целостного организма. Наиболее распространена классификация биоритмов по Ф. Халбергу приведенная на рис. 1. Рис. 1. Классификация биоритмов по Ф. Халбергу Таким образом в медико-биологической науке появилось новое направление - хрономедицина, задачи которой заключаются в применении хронобиологических данных (закономерности биоритмов) для совершенствования задач мониторинга, диагностики, а также для повышения эффективности профилактики и лечения заболеваний людей. Более 30% мировой литературы по хронобиологии посвящено вопросам хронобиологии здорового и больного человека. Организм необходимо рассматривать как открытую систему взаимодействующих, изменяющихся колебательных процессов. Их изменения во времени могут быть выражены как сигналы. Большинство сигналов, производимых организмом цикличны и взаимосвязаны. Повторяющиеся несколько раз циклы - это ритмы. Ритмы человеческого тела отличны по длительности и приведены на рис. 2, размещенные в границах, соответствующих ритмическим процессам в организме человека, позволяющие произвести реальную их оценку, в том числе с помощью инструментального замера. [1,12]. Рис. 2. Спектры периодичности ритмических функций человека Динамические ритмы здорового человека согласованы с природными ритмами (суточные, лунные, годовые), но при их нарушении появляются различные патологии и заболевания. На сегодняшний день учет физиологических ритмов организма нашел прикладное применение в хрономедицине и используется в различных медицинских направлениях [2,73]. Терапевтический эффект заключается в воздействии в момент максимальной активности той системы, на которую необходимо воздействовать. Учет ритмов также позволяет применить оптимальную терапевтическую концентрацию препарата в момент наивысшего развития патологического процесса. [3,75; 4,3; 5,25]. Основными медицинскими направлениями являются следующие. В фармакологии, используется эффект активности лекарственных препаратов в зависимости от фазы биоритма и учет изменения характеристик физиологических ритмов под влиянием лекарств[3,75]. В диагностике используются данные о индивидуальных особенностях изменения биоритмов пациента в течении определенного периода времени, что позволяет определить время критического состояния и соответственно предупредить его последствия [6,97]. В лечебной физкультуре решается задача выбора оптимального времени для проведения занятий, что значительно повышает терапевтический эффект у пациентов, страдающих вегетативно-сосудистой дистонией и арахноидитом [3,75]. В настоящее время наблюдается внедрение результатов таких исследований, а также разработка медицинских приборов и систем, реализующих методы хрономедицины. Используются такие приборы измерения и мониторинга биомедицинских параметров человека: плетизмограф, термометр, электрокардиограф, электроэнцефалограф, устройство для оценки психоэмоциональных реакций (полиграф). Выше перечисленные приборы предоставляют необходимый минимум информации о ритмах организма. Использование большинства из них для мониторинга возможно только в стационарных условиях. Существуют приборы для мониторинга и в условиях свободного перемещения: холтер, монитор активности, СМАД. Их особенностью является отсутствие возможности длительного мониторинга и соответственно информация о ритмах длительностью более одних суток. В настоящий момент появилась техническая возможность внедрения более эффективных методов контроля физиологических ритмов используя отдельное устройство мониторинга (обычно запястное устройство) и связанного с ним и блока обработки (смартфон). Такая комбинация может использоваться для продолжительного мониторинга. Данные приборы не являются инновацией. их разработкой занимаются такие фирмы как: Samsung, Xiaomi, Nokia, и т.д Наибольший интерес представляют такие приборы как: 1. Xiaomi MiBand. Датчики: трёхосевой акселерометр, оптический пульсометр. Автономная работа: до 20 дней. Функции: мониторинг пульса, мониторинг активности. 3. Rootilabs W/me2. Датчики: акселерометр, 2 электрода. время работы 144 часа. Функции: запись 2 канального ЭКГ, мониторингпульса, расчет давления, мониторинг активности. 4. Healbe Gobe. Датчики: акселерометр, датчик кожно-гальванической реакции, пьезодачик. Автономная работа: 48 часов. Функции: определение уровня эмоционального стресса, количества потребленных калорий, мониторингпульса, расчет давления, мониторинг активности. Связь с блоком обработки на всех вышеперечисленных устройствах осуществляется с помощью Bluetooth 4.0 Из приведенных выше примеров следует что существует техническая база для проведения продолжительного мониторинга и накопления биомедицинских данных за несколько лет жизни. Применив к ним достижения в теоретической области современной хрономедицины можно повысить эффективность ранней диагностике и профилактики применительно как к выбранной возрастной группе для получения среднестатистических показателей, так ииндивидуально для каждого пациента. Последнее должно привести к существенному увеличению вероятности обнаружения патологических изменений организма и отклонения от нормального состояния для каждого пациента. Вторым важным фактором является решение задачи по обнаружению влияние внешних воздействий на основе мониторинга циклических хронометрических изменений состояния организма. В практическом плане для реализации этого направления в разработке новых медицинских приборов основное направление - это разработка новых математических моделей и алгоритмов, необходимых для выявления, идентификации и анализа спектров периодичности ритмических функций человека. Одним из примеров использования математических методов и алгоритмов для выявления ритмов является изучение связи колебательного поведения многих гормональных систем, мышц, сердца, нейронов [8,34]. В основу продолжительного мониторинга необходимо положить иерархический принцип анализа, в соответствии с которым на первом этапе ставится задача используя математические модели выявить ритмы и обнаружить отклонения от них (обнаружении аритмий). На следующем, более продолжительном по времени, этапе находятся закономерности на больших временных интервалах и формируются индивидуальные нормы для конкретного пациента, что требует привлечения таких разделов математики как кластерный анализ, временные ряды, корреляционный анализа На последнем этапе ставится задача более глубокого изучения меж цикличных связей, то есть наличия синхронизации циклического поведения для различных ритмов (см. рисунок 2). Приведенный подход позволяет делать долгосрочные прогнозы по лечению и профилактике различных видов заболеваний и патологий. Анализ механизмов, лежащих в основе таких заболеваний, оказывается неизбежно связан с формулировании теоретических и биологических моделей наблюдаемой динамики. Подобные модели обладают такими свойствами как автоколебания или «хаос». Их моделирование в отсутствии конкретных применение к клиническим или экспериментальным системам остается на уровне гипотез. В виду чего возникает необходимость непрерывного взаимодействия между теорией и экспериментом [8,46].

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.