Автореферат и диссертация по медицине (14.00.01) на тему:Диагностика и прогнозирование острых сердечно-сосудистых расстройств на основе анализа организации системного гомеокинеза

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эффективная диагностика и надежное прогнозирование острых сердечно-сосудистых расстройств, проведение на этой основе опережающей коррекции статуса больных по-прежнему является одной из центральных проблем современной медицины. Неослабевающий интерес к данной тематике связан с тем обстоятельством, что, несмотря на очевидные успехи кардиологии, достигнутые за последние 20 лет, сердечно-сосудистые заболевания все еще представляют основную угрозу здоровью [71, 73, 233]. Большое внимание уделяется различным формам ишемической болезни сердца (ИБС), которые продолжают оставаться самыми частыми причинами смерти в большинстве развитых стран мира [74, 116, 118]. Причем около половины больных с уже установленным диагнозом коронарной болезни умирает внезапно, как правило, без каких либо продромальных симптомов [76, 188,205, 227]. Кроме того, в рамках обострения ИБС наблюда-етсяся быстрое развитие и часто непредсказуемое течение острого коронарного синдрома в форме нестабильной стенокардии и мелкоочагового инфаркта миокарда, вследствие нарушения морфологической целостности атеросклеротической бляшки и сопутствующей этому тромботической окклюзии пораженных венечных артерий. Несмотря на проводимую интенсивную терапию, дальнейшая судьба наступивших расстройств может быть неопределенной - возможны неблагоприятные исходы заболевания в виде развития осложнений, трансформации в трансмуральный инфаркт миокарда, летальность вследствие прогрессирования ишемических расстройств, желудочковых аритмий или сердечной слабости [18, 79, 226]. Внезапное возникновение нестабильности атеросклеротических бляшек, влекущее каскад вторичных сдвигов гомеостаза определяется большим и, как правило, неопределенным числом взаимодействующих факторов, появление которых все еще не может быть предсказано с приемлемой для практики достоверностью. В этой связи остается актуальным вопрос различения в рамках острого коронарного синдрома его обратимых и необратимых форм, особенно в течение 1-2 суток от момента дестабилизации состояния больных [32, 156, 211]. Отсюда следует, что и на современном этапе развития кардиологии в условиях интенсивного наблюдения острые формы ИБС не утратили своей тенденции к непредсказуемому течению, возникновению осложнений и угрозы неблагоприятного исхода заболевания.

Другой аспект данной проблемы заключается в совершенствовании диагностики и дифференциальной диагностики кардиологических заболеваний в целом, и в связи с этим необходимости разработки новых инструментальных средств, без которых качественное принятие медицинских решений и прогнозирование указанных расстройств будет оставаться затруднительным.

Ряд органических некоронарогенных заболеваний миокарда, например, таких как кардиопатии, характеризуются синдромно-сходной с ИБС клиникой. При рутинном обследовании больных выявляются кардиомега-лия, признаки сердечной недостаточности, аритмический синдром, а иногда - сегментарные нарушения сократимости миокарда и наличие в нем Рубцовых изменений, что усложняет диагностику [34, 37, 51]. В случаях тех же некоронарогенных, но функциональных расстройств, проявляющихся болями в сердце и изменениями конечной части желудочкового комплекса на ЭКГ (НЦД), не всегда можно быстро и эффективно провести дифференцирование с коронарным Х-синдромом, характеризующимся отсутствием очевидных изменений при контрастировании венечных артерий [52, 144, 171].

Для решения подобных задач в настоящее время с той или иной степенью успеха в индивидуальных случаях применяется большой арсенал современных, часто дорогостоящих методов исследования [9], Ограниченность информативности проводимых с их помощью исследований (зачастую, несмотря на высокую чувствительность) связана с традиционной направленностью диагностики на выявление конечных реакций или морфологических сдвигов системы, являющихся конкретными клиническими симптомами заболеваний, которые нередко сами недостаточно очевидны или специфичны [25].

Отсюда следует, что проблема совершенствования диагностики и дифференциальной диагностики по-прежнему актуальна, и усилия для ее разрешения должны заключаться в поиске неких новых подходов и методов характеристики организма в моменты дестабилизации его состояния, в том числе при возникновении острых сердечно-сосудистых катастроф. В рамках этого процесса в последние 10 лет наметилось направление, согласно которому диагностика и прогнозирование может основываться не только на оценке разнообразной симптоматики заболеваний, но и на анализе сдвигов интегральных системных характеристик функционирующего организма, особенностях организации его структурно-функционального статуса [14, 30].

В частности, представляются привлекательными исследования ряда его свойств - целостности, эмержентности, инерционности систем управления и способности к опережающему отражению[7]. Все они реализуются в рамках гомеокинеза в процессе адаптации к меняющимся условиям жизнедеятельноти. Острая кардиологическая патология является как следствием, так и мощным вторичным фактором, усугубляющим неустойчивость системного регулирования. В этих условиях сдвиги гомеокинеза могут стать источником искомой информации не только о количественной стороне дестабилизации, но и о качественных причинно - следственных связях ее возникновения. Правомерность гипотезы основывается на том научно-установленном факте, что организм относится к классу чрезвычайно сложных систем, характризующихся случайно-подобным поведением, в процессе которого не только за счет изменения параметров конкретных подсистем, но и на интегральном уровне генерируется богатейший поток информации о внутреннем состоянии объекта [169, 215]. Основная сложность заключается в возможности получения этих сведений, их интерпретации путем постановки в соответствие сдвигам гомеокинеза определенных хорошо изученных клинических проявлений и использования результатов для оптимизации процесса диагностики, дифференцирования и прогнозирования острых сердечно-сосудистых расстройств.

Цель работы. Разработать на основе принципов теории детерминированного хаоса эффективные способы диагностики и прогнозирования острых сердечно-сосудистых расстройств по результатам оперативной оценки сдвигов организации системного гомеокинеза.

Достижение цели предполагало решение следующих задач:

1. Исследовать отдельные параметры или их группу, адекватно отражающие состояние системного гомеокинеза на интегральном уровне.

2. Изучить тип динамики и свойства искомого параметра (группы параметров) и на их основе разработать эффективный методический подход, алгоритмические и программные средства его исследования.

3. Установить общие системные реакции, сопутствующие неустойчивости гомеостатической регуляции и подтвердить результативность предлагаемого подхода к оценке состояния гомеокинеза как предиктора и коррелята острых клинических расстройств в рамках модели управляемого интраоперационного стресса.

4. Разработать процедуру прогнозирования острых интраоперационных расстройств, основанную на оценке степени неустойчивости текущего системного регулирования.

5. Определить особенности организации структуры системного регулирования больных ИБС при развитии миокардиальной ишемии в рамках модели управляемого стресса при проведении ВЭМ-пробы.

6. Создать с помощью вышеуказанной модели дестабилизации гомеокинеза алгоритмы диагностики индуцированной миокардиальной ишемии и ее дифференциальной диагностики с синдромно-сходными состояниями.

7. Выявить качественные корреляты эпизодов спонтанной миокардиаль-ной ишемии в конфигурации гомеокинеза больных острым коронарным синдромом в качестве основы альтернативного диагностического мониторинга.

8. Предложить метод ранней дифференциальной диагностики обратимых и необратимых ишемических повреждений миокарда, возникающих при обострении ИБС в условиях недостаточной информативности клинической картины заболевания.

9. Найти маркеры острого нарушения системного гомеостатического регулирования, ведущего к остановке сердечной деятельности при острых сердечно-сосудистых катастрофах, и описать сценарий её развития.

10. Обобщить сведения о сдвигах системного регулирования на фоне развития дестабилизации состояния организма вследствие острых сердечно-сосудистых расстройств в рамках новой информационной модели гомеокинеза с использованием аппарата теории детерминированного хаоса.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

В работе впервые проведен анализ случайно-подобной динамики энтропии кардиоритма как параметра отражающего сдвиги организации системного гомеокинеза в условиях дестабилизации состояния организма, вызванной острыми сердечно-сосудистыми расстройствами.

Доказано, что эволюции вышеназванного интегрального показателя информационно-энергетического обмена во времени являются случайно-подобными, что дает право рассматривать процесс системного регулирования как феномен, построенный на принципах детеминированного хаоса.

Определено принципиально новое свойство систем со случайно-подобным поведением, которое заключается в неравномерности следования точек фазовой траектории, интегрального параметра характеризующего динамику системы (функционирующего организма).

С учетом данной особенности разработаны методы и алгоритмы диагностики и прогнозирования организмических систем со случайно-подобным поведением, приоритет которых подтвержден патентами Российской Федерации.

Создан и реализован метод выявления иерархической структуры го-меокинеза, позволяющий установить типичные портреты его конфигураций, соответствующие различным состояниям организма в норме и патологии.

В рамках предлагаемой концепции найдены корреляты неустойчивого состояния гомеокинеза и описаны признаки переходных процессов в его структуре, на основе которых впервые предложен и реализован метод краткосрочного прогнозирования интраоперационных патологических сдвигов гемодинамики, возникающих при неадекватной анестезиологической защите.

Анализ случайно-подобной динамики энтропии кардиоритма позволили определить качественные и количественные признаки, являющиеся коррелятами индуцированной на фоне проведения ВЭМ-теста ишемии миокарда, на основе которых проведена верификация результатов ВЭМ, повысившая эффективность тестирования дополнительно на 18 % .

Впервые предложен альтернативный метод дифференциальной диагностики ИБС и синдромно-сходных заболеваний, основанный на анализе переходных процессов в сфере системного регулирования, возникающих при проведении нагрузочного тестирования.

Впервые на основе использования принципов теории детерминированного хаоса установлены и описаны структурные сдвиги организации системного гомеокинеза, характерные для периодов спонтанного преходящего ухудшения коронарного кровообращения при различных формах острого коронарного синдрома. Предложен альтернативный алгоритм мониторинга состояния больных в условиях затруднительной трактовки качественной ЭКГ-симптоматики.

Определены признаки, позволяющие с высокой степенью вероятности проводить дифференциальную диагностику обратимых и необратимых форм острого нарушения коронарного кровообращения в условиях дефицита информации в течение первых суток заболевания.

Впервые установлен феномен деформации фазового пространства динамики информационной характеристики системного гомеокинеза — энтропии кардиоритма, предложен количественный показатель этого явления, а также изучены его сдвиги и прогностическое значение при развитии летального исхода у больных ОИМ и ОНМК.

Выявленные закономерности обобщены в новой концепции гомео-статического регулирования, основанной на принципах теории детерминированного хаоса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

Результаты, полученные в проведенном исследовании, позволили сформулировать новый альтернативный подход к оценке состояния больных острыми сердечно-сосудистыми расстройствами, заключающийся в принятии необходимых диагностических и прогностических решений на основе анализа интегральной характеристики функционирующего организма — случайно-подобной динамики энтропии кардиоритма, отражающей качественные и количественные особенности организации системного гомеокинеза. Создана основа для практической реализации алгоритмических средств и программного продукта, являющихся средством решения данного класса задач - анализа и предсказания поведения сложных систем, характеризующихся случайно-подобным поведением. Универсальность разработанной концепции, позволяющей эффективно выявлять состояния неустойчивости объектов при появлении переходных процессов вне зависимости от их причинно-следственных механизмов, подтверждена патентом РФ (№ 2128001) и успешно использована в разных сферах неотложной медицины. На ее основе разработан и защищен патентом (№ 2131213) новый неинвазивный способ контроля глубины и адекватности анестезии при хирургических пособиях. Впервые в практике он реализует возможность текущего краткосрочного прогнозирования гемодинамических интраопе-рационных нарушений, осложняющих хирургические вмешательства, что позволяет проводить оперативную адекватную коррекцию наркоза, опережающую развитие осложнений. Новые формы анализа состояния больных ИБС и другими синдромно-сходными заболеваниями дали возможность их дифференцирования при проведении ВЭМ с точностью, повышающей эффективность тестирования дополнительно на 18%. В основу алгоритма распознавания ложноположительных и ложноотрицательных результатов тестирования положена методика верификации индуцированной миокар-диальной ишемии путем постановки ей в соответствие определенной качественно специфической динамической конфигурации гомеокинеза, исключающей анализ малоинформативной феноменологической картины ЭКГ (Патент РФ № 2131212). Практическая ценность диагностики преходящих эпизодов миокардиальной ишемии на основе характеристики случайно-подобной динамики кардиоритма подтверждена в условиях наблюдения за спонтанными изменениями состояния больных острыми нарушениями коронарного кровообращения, находившихся в блоке интенсивной терапии (БИТ). Осуществление неинвазивного мониторинга течения острого коронарного синдрома помимо рутинной оценки феноменологической картины ЭКГ, в том числе в случаях ее недостаточной информативности, существенно повысило объективизацию состояния больных при интенсивном наблюдении. В рамках данного вида мониторинга выполнена диагностика сценария нарастания гомеостатических нарушений, ведущих к летальному исходу вследствие сердечно-сосудистых катастроф в течение ближайших 4-12 часов, и определены его прогностические критерии. Учет особенностей сдвигов энтропии кардиоритма за первые сутки от момента возникновения обострения коронарной болезни позволял различать обратимые и необратимые формы острого расстройства коронарного кровообращения в условиях недостаточной информативности рутинных методов исследования, обеспечивая выбор более эффективной схемы терапевтических мероприятий.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Результаты исследования энтропии кардиоритма, динамика которой является случайно-подобной и отражает особенности структуры иерархически построенной системы гомеокинеза, функционирование которой может быть описано в рамках концепции теории детерминированного хаоса.

2. Положение о том, что конкретным отображением перестроек структуры системного регулирования являются сдвиги топологии странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма, выражающиеся в эффекте структурирования и деформации фазового пространства динамики информационных показателей системы.

3. Особенности как динамических, так и относительно устойчивых конфигураций гомеокинеза, которые соответствуют не только количественным, но и качественным сдвигам объективного состояния больных с острой сердечно-сосудистой патологией, что позволяет использовать данные феномены в целях нозологической диагностики и дифференцирования синдромно-сходных состояний, в частности обусловленных ИБС и некоронарогенными заболеваниями сердца.

4. Феномены изменения структуры гомеокинеза, которые предваряют появления клинических симптомов острых сердечно-сосудистых катастроф, могут рассматриваться как их предикторы и являются основой эффективного алгоритма краткосрочного прогнозирования дестабилизации состояния больных и острой сердечной смерти.

АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

По материалам работы получено 3 патента РФ: "Способ регистрации переходных неустойчивых состояний системной гомеостатической регуляции", №2128001, приоритет от 20.02.98; "Способ контроля глубины и адекватности анестезии при хирургических пособиях", №2131213, приоритет от 20.02.98; "Способ диагностики ишемии миокарда при велоэргомет-рическом исследовании", №2131212, приоритет от 20.02.98. Результаты исследования докладывались и обсуждались на симпозиуме "Информационные процессы и технологии" в рамках международного форума "Информатизация - 94" (1-2.12.94), выездном заседании ВНОК в г.Курске (1997), Международной технической конференции " Медико-экологические информационные технологии" (19-22.05.98), на 1-м Международном Салона промышленной собственности "Архимед - 2000" (29.03 - 2.04. 2000), на научных сессиях КГМУ в 1995 и 1999 годах. Предложенный метод мониторинга используется в практической работе БИТ и кардиологического отделения муниципального медицинского учреждения городской больницы скорой медицинской помощи №2. Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедрах внутренних болезней №2 и анестезиологии-реаниматологии КГМУ. Результаты работы опубликованы в 49 научных работах, из них - в 2-х статьях за рубежом (США).

СТРУКТУРА ОБЪЕМ И ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, 3-х глав - обзора литературы, раздела, посвященного материалам и методам, собственным данным с их обсуждением, а также заключения, выводов, списка литературы, приложений и практических рекомендаций.

Результаты исследования позволяют считать, что предлагаемый метод оценки динамики энтропии кардиоритма объективно отражает состояние организации системного гомеокинеза. Он информативен там, где другие способы, основанные на статистической или спектральной обработке сердечного ритма, применяемые для диагностики функциональных сдвигов не эффективны. Более того, он позволяет охарактеризовать своеобразие гомеокинеза не только в случаях, когда обследованные больные демонстрируют достоверно отличающуюся реакцию гемодинамики на оперативное вмешательство и наркоз в целом, но и выявить различия в организации системного регулирования у лиц с индивидуальными текущими интраоперационными реакциями.

3.2.4. Прогностическая значимость диагностики интраоперационных расстройств системного регулирования

Основанием настоящего этапа исследования явился тот факт, что статистические особенности топологии аттрактора динамики энтропии кардиоритма выявились у оперированных больных с наличием кратковременной патологической неустойчивости сАД. Отсюда следует что, подгруппу обследованных с остро возникающими интраоперационными расстройствами гомеостатического регулирования удалось достоверно отличить от лиц, которые характеризовались адекватными реакциями на хирургическое воздействие, на основе принципиально новых признаков, что подтверждает достаточную чувствительность предлагаемого метода характеристики состояния больных. Согласно общим представлением теории систем, перед тем как регулируемый параметр, вследствие действия на систему постоянной помехи, выйдет за допустимые границы (в нашем случае 20% отклонение АД от устойчивой тенденции его динамики), должен наблюдаться относительно непродолжительный период неустойчивого регулирования. В финале процесса происходит срыв приспособительных рефлекторных реакций, который влечет появление клинической симптоматики в связи с неадекватностью анестезиологической защиты от операционного стресса. Другими словами, для случаев с текущей интраоперацион-ной дестабилизацией гемодинамики характерна определенная предисто-рия, однозначно предваряющая развитие неустойчивости во времени. В контексте обсуждаемого метода оценки устойчивости гомеокинеза искомый сценарий представляется как период скачкообразно наступающих изменений в структуре хаотического аттрактора энтропии кардиоритма, находящих отражение в достоверных сдвигах числовых характеристик топологии объекта. Таким образом, задача сводилась к тому, чтобы в течение всего периода хирургического вмешательства и анестезиологического пособия синхронизировать динамику известного маркера неустойчивости -с АД и эволюции вновь изучаемых числовых показателей топологии странного аттрактора энтропии кардиоритма. Далее соотносили эти данные между собой для выявления их связи, в том числе в моменты резких отклонений сАД от должных значений. Поскольку кратность фиксирования значений сАД составляла 5 минут, определение 8 статистических характеристик топологии аттрактора проводился последовательно с первым шагом за аналогичный, период времени. Затем расчет осуществлялся с постоянным сдвигом в 10 секунд в продолжении всего периода оперативного вмешательства. Результаты служили датами для построения графиков динамики с АД и числовых характеристик аттрактора, отражаемых в единой системе координат как функции по времени, характеризующие устойчивость гомеокинеза. На данном этапе исследования проводился анализ системы регулирования "по горизонтали". Сравнивались кривые параметров в 2-х подгруппах: в случае больных, характеризовавшихся адекватными гемодинамическими реакциями на оперативный стресс, и у лиц с патологическими сдвигами среднего и пульсового АД. Причем вся процедура расчетов в каждой из этих выборок проводилась дважды (для данных с исходным базовым блоком кардиоинтервалов для получения 1-го значения энтропии в ряду ее динамики) в сумме равным 1,5 и 5 минутам. Поскольку было не ясно в какие временные промежутки происходят функциональные рефлекторные акты, сопровождающие неустойчивость гомеокинеза, поиск необходимой информации осуществлялся во всем спектре мерностей фазового пространства существования странного аттрактора энтропии кардиоритма в рамках индивидуально выявленных усредненных диапазонов, отражавших срез иерархии регуляции от 20 сек. до 5 мин. Как указывалось выше, в этих диапазонах выявлялось структурирование притягивающего множества на субаттракторы, что обусловило возможность вычисления всех 8 показателей (М, Ms, R и др.) в пошаговом режиме за всю эпоху анализа (в среднем 2 часа). Анализ графиков данных числовых характеристик структуры аттрактора энтропии при различных мерностях, соответствующих индивидуальным семействам активированных временных диапазонов системного регулирования, позволил заключить, что колебание величин амплитуд кривых значительно варьирует. В графиках нерегулярно появлялись пики разной амплитуды и продолжительности. Для последующей обработки выбрали кривые числовых показателей аттрактора энтропии, для которых были характерны наибольшие по сравнению с остальными амплитудные отклонения от среднего уровня, рассчитанного за весь период хирургического вмешательства. Искомыми оказались параметры М и Ms. Затем проанализировали информативность кривых, отражающих динамику этих показателей во всех временных диапазонах. Установлено, что наиболее очевидные сдвиги присутствовали в диапазонах мерности от 30 до 60, что соответствует временному промежутку равному 35-75 секундам. В связи с этим поиск коррелятов сдвигов АД и текущих изменений показателей М и Ms проводили в диапазоне иерархии системы гомеокинеза, включавшем процессы длительностью около 1 мин. В результате выявилось несколько феноменов, которые развились в те же промежутки времени, что и дестабилизация АД. Наиболее часто наблюдалось два признака: быстрое появление в диаграмме активированных ат-тракторных режимов 2-го порядка, а также признаки нестабильности функционирования, заключавшиеся в частой смене этих составляющих, происходившей за относительно короткие промежутки времени. Указанные маркеры неустойчивого переходного состояния гомеокинеза регистрировались в виде, как отдельных симптомов, так и в сочетании.

Пример наблюдения. Больная К-на З.М., 58 лет (история болезни № 1840) поступила в хирургическое отделение БСМП по поводу острого флегманозного калькулезного холецистита 16.02.97. Состояние больной расценивалось как относительно удовлетворительное. В анамнезе - около 10 лет умеренно-выраженная форма гипертонической болезни. Предоперационная подготовка включала симптоматическую терапию: гипотензивные, дезинтоксикационные средства. Состояние больной по классификации ASA оценили как соответствующее III (третьему) классу. Учитывая объем, продолжительность и тяжесть оперативного вмешательства, было назначено проведение внутривенной комбинированной неингаляционной анестезии согласно описанной выше методике.

Во время оперативного вмешательства и анестезиологического обеспечения определяли стандартные параметры гемодинамики и газообмена. Одновременно путем подключения к монитору персонального компьютера проводили анализ длительности кардио-циклов с расчетом динамики их энтропии и постоянно наращиваемого построения ее фазовой траектории в многомерном пространстве состояний с последующей фиксацией сдвигов числовых показателей топологии ее аттрактора и среднего и/или пульсового АД. На 1242 сек. (21мин.) операции на фоне стабильного АД -140/80 мм рт.ст. (сАД -100 мм.рт.ст.) и пульса (94 в мин), а также отсутствия клинических признаков неадекватности наркоза стали появляться выраженные флюктуации кривой критерия хаотичности динамики энтропии синусового ритма, а в диаграмме состояний на мерностях равных 130-150, соответствующих околоминутному диапазону регулирования, возникли очевидные перестройки. Появились новые режимы, и, кроме того, частота их переключения увеличилась. Соответственно на графиках показателей М и Мв регистрировались высокоамганпудные отклонения, свидетельствуя о возникновении острой нестабильности системного гомеостатического регулирования. Через 241 сек. стало отмечаться повышение АД которое на 1627 сек. операции (28 мин.) достигло 170/100 мм.рт. (сАД - 123.3 мм.рт.ст.) Было констатировано снижение эффективности анестезиологической защиты операционного стресса. Последующими дополнительными инъекциями кетамина, фентанина и дроперидола в вышеприведенных дозировках показатели гемодинамики удалось стабилизировать. На 2111 сек. АД вернулось к исходному уровню. Общая продолжительность операции составила 95, анестезии - 110 минут.

На рис. 27 изображены сдвиги общепринятых констант гомеостаза и исследуемого нового критерия. Из рисунка видно, что активация новых режимов - субаттракгоров и их быстрая смена во времени, находящие отражение в пикообразном подъеме амплитуд показателей М и Мв происходит примерно за 4 минуты (241 сек.) до появления клинических признаков неустойчивости гемодинамики - сдвигов с АД, которые превышают 20% коридор допустимых флюктуации. Аналогичный симптомокомплекс наблюдался у 10 из 15 больных с неустойчивой гемодинамикой.

Сущность этих изменений заключается в стремлении системы гомеостаза достигнуть состояния потерянного равновесия за счет подключения дополнительных регуляторных возможностей в рамках одного иерархического уровня, представленного в рассматриваемом случае диапазоном мерностей от 130 до 150. Этот уровень включал в себя механизмы с периодами, варьировавшими в околоминутной зоне (55 —100 сек.). Вместе с тем, в связи с неэффективностью этого пути коррекции, одновременно наблюдалась быстрая смена активности данных составляющих гомеокинеза, то есть диагностировавлось переходное неустойчивое состояние. .

Рис. 27. Интраоперационная динамика среднего АД, диаграмма аттрактор-ных состояний в активированном диапазоне регуляции (65-109 сек) и кривые изменений числовых показателей топологии хаотического аттрактора энтропии кардиоритма больной К.

Примечание. По оси абсцесс - время в сек; по оси ординат сверху вниз - амплитуды сАД (тВР) в мм. рт. ст., номера активированных режимов-субатгракторов показатель количества функционирующих субатгракторов (М) и показатель числа их переключений (Мв), соответственно. Окружностью ограничена часть диаграммы, отражающая быстро наступившие перестройки в структуре функционирующих регулятор-ных механизмов, стрелками — предыстория сдвигов с АД.

В результате на 4 минуте процесса происходил локальный срыв приспособительных реакций, и регулируемый параметр выходил за границы допустимых отклонений. Текущее регулирование в этот период времени осуществлялись, по-видимому, за счет подключения механизмов других диапазонов. Причиной неустойчивости гомеокинеза в данном случае является системное снижение эффективности анестезиологической защиты вследствие недостаточной кратности введения препаратов. На это указывает и характер реакции - повышение с АД, имеющее согласно общепринятой трактовке таких эпизодов, стрессорный характер. Это отклонение АД возникло в первой трети оперативного вмешательства еще до того, как хирурги перешли к наиболее травматичным манипуляциям, поскольку собственно резекция желчного пузыря была проведена примерно через полчаса после описываемого феномена).

Между тем в группе пациентов, характеризовавшихся стабильной интраоперационной гемодинамикой подобной симптоматики не выявлялось. В качестве сравнения приводим те же показатели гомеокинеза больного Ка. из группы с гладким течением наркоза и без возмущений сАД (рис. 28). Из рисунка следует, что в околоминутном диапазоне количество активированных режимов минимально, почти весь период наркоза (93% времени) сохраняется устойчивая активность 1-го активированного аттак-тторного режима, тогда как другие появляются в основном в самом конце оперативного вмешательства и их функционирование кратковременно. МВР

1 R* ÜOÜÜ 1Ü А Ш Г1 в ||||[||пш 11 JimiiJi IIÍMJBI 1 llnniii U i ii BI III ИУиШЫ OOÜ .lililí 1,1, w S.GG : м Боос loooo . (.!. l.l!.-. SO O : Ml 5000 loooo sooa 'i ooob *

Рис. 28. Интраоперационная динамика с АД, диаграмма состояний в диапазоне мерностей по времени равном 50-90 сек. и сдвиги числовых показателей топологии хаотического процессора энтропии кардиоритма М и Ms больного Ка.

Примечание. Обозначения те же, что и в предыдущем рисунке.

Смена состава функционирующих субаттракторов в этот момент времени, по-видимому, отражает фазу выхода больного из зоны действия анестетиков. Показатели М и Ms также изменялись в ходе оперативного вмешательства относительно монотонно. Особенно важно, что такие особенности их динамики наблюдались во время наиболее активных и травматичных действий хирургов (между 4000 и 8000 сек.). Явные высокоамплитудные флюктуации отсутствовали, и только за 15-20 минут до конца манипуляций появлялись умеренные возмущения преимущественно количества переключений режимов (Ms). Аналогичная картина была характерна практически для всех пациентов со стабильной гемодинамикой, в интервале мерностей процесса 50 - 60 и вплоть до заданного условиями ее верхнего предела. В более высокочастотном секторе у больных с адекватной анестезиологической защитой все же имели место выраженные колебания числовых показателей аттрактора динамики энтропии кардиоритма, которые, по-видимому, отражали текущие частные реакции на сдвиги внутренней среды малой выраженности.

Между тем сходную с первым случаем, симптоматику выявили и в ситуациях, когда нестабильность АД, в частности его быстрое снижение, происходило по причине передозировки анестетиков.

Приводим пример. Больная Му-ка Е.В.,37 лет, (история болезни № 1124), поступившая в х/о БСМП 30.01.1997 г. с диагнозом: Хронический калькулезный холецистит.

Состояние больной расценивалось как удовлетворительное. Какие - либо сопутствующие заболевания отсутствовали. Объективный статус больной по классификации ASA определили как соответствующий П (второму) классу. Методика проведения анестезиологического пособия была аналогична описаной выше.

Стандартные параметры гемодинамики и газообмена во время операции контролировали с помощью той же апаратуры и методик, что и в предыдущих случаях.

Поддержание анестезии осуществлялось фракционным внутривенным введением препаратов кетамина (по 10-20 мг), дроперидола (по 2,5-5,0 мг), фентанила (по 100200 мкг) на фоне инфузионной терапии изотоническим раствором хлорида натрия.

На 55 минуте операции (3310 сек.) на фоне стабильного АД составлявшего 130/80 мм рт.ст. (сАД - 96.6 мм.рт.ст.) и пульса 100 в мин., при отсутствии клинических признаков неадекватности наркоза, возникли достоверные симптомы изменения топологии аттрактоора динамики энтропии кардиоритма в виде пикообразного нарастания амплитуд показателей М и Мб. Через 5 минут (311 сек.) стало отмечаться снижение АД которое на 67 минуте операции (4020 сек.) достигло минимума - 90/60 мм.рт.(сАД - 70). Была констатирована неадекватность тактики фракционного поддержания уровня наркоза и уменьшена кратность введения препаратов. После чего АД в течение 7 минут вновь достигло нормальных значений (120/70 мм.рт.ст.). Общая продолжительность операции составила 82 минуты.

В данном случае максимумы величин числовых параметров, характеризующих сдвиги топологической картины аттрактора энтропии кардиоритма предваряли появление клинических симптомов передозировки анестетиков и снижение сАД за 311 сек . (рис.29). шВР

100. ОС;

Р00 1500 2Р00 Я

5о *

50:1

5.Ш

• 0.00

Ш 1:500 2500 н» С.ООг

500 1500 2500 им

4500 5500 5=500 Диагряьмл

-П.

4500 55.00 ».•хд,

45№3 5500 £:Ю0

ЗШУ 4500 5500 6500 »

Рис. 29. Интраоперационная динамика среднего АД (шВР), диаграмма состояний в активированном диапазоне регуляции (130-150 сек) и кривые изменений числовых показателей топологии хаотического процессора энтропии кардиоритма больной М.

Примечание. По оси абсцисс - время в сек; по оси ординат - сверху вниз приведены величины среднего АД (шВР) в мм. рт. ст., диаграмма активированных субаттракторов

И^), показатель количества функционирующих субаттракторов (М) и показатель числа их переключений (Мб), соответственно. Темный сектор соответствует части диаграммы, отражающей быстро наступившие перестройки в структуре функционирующих ре-гуляторных механизмов, стрелками - предистория сдвигов с АД.

Установлено, что особенностью изменений параметров М и Ms в таких случаях является более стабильная диагностика их искомых пико-образных флюктуаций. Они предваряют неустойчивость с АД при получении кривой плотности траектории и соответствующей ей диаграммы переключений аттракторов энтропии, начиная с исходного базового блока кардиоинтервалов суммарной продолжительности около 5 мин., тогда как в первом случае (стрессорного повышения АД) во всех реализациях лучшие условия достигались при начальном блоке длительностью около 1-1,5 мин. Кроме того, мерности фазовой траектории, использованные при нахождении описываемого феномена, также были большими - от 100 до 300, что соответствует временным процессам длительностью примерно 1-2.5 мин., против 130 - 150 в первом случае (т.е. эквивалентным промежуткам времени порядка 55-105 сек.).

Вместе с тем, при разнонаправленных сдвигах с АД имели место и другие характерные изменения только показателя М, а в некоторых случаях - только Ms, происходившие раздельно.

Приводим пример. Больная А-ва В.И., 43 лет, (история болезни № 13606) поступила в х/о с БСМП диагнозом: Острый калькулезный холецистит 19.11.98.

Состояние больной определили как удовлетворительное. Предоперационная подготовка включила симптоматическую терапию. Степень риска соответственно объективному статусу больного по классификации ASA была оценена как II (второй) класс.

Во время анестезиологического обеспечения определяли стандартные параметры. На фоне применения предлагаемой методики анализировали длительности кардио-циклов с расчетом динамики их энтропии и последующей обработки этого параметра в режиме on-line.

На 42 минуте операции (2474 сек.) при показателях гемодинамики - АД равном 130/85 мм рт.ст. (сАД - 100 мм.рт.ст.) и пульсе 95 в мин., а также отсутствии клинических признаков неадекватности наркоза появились симптомы, свидетельствующие о возникновении острой нестабильности системного гомеокинеза. Причем в исследуемом диапазоне произошло только скачкообразное увеличение числа активированных функционирующих субатгакторов (показатель М быстро возрос с 3 до 12), тогда как количество переключений за единицу времени (Ms) изменилось не существенно. Через 406 сек. преимущественно за счет диастолического компонента стало снижаться АД, которое на 48 минуте операции регистрировалось на уровне 110/40 мм.рт. (сАД - 63.3 мм.рт.ст.). Симптоматику расценили как свидетельство неадекватного углубления анестезии. Последующим снижением доз и кратности введения препаратов поддержания наркоза показатели гемодинамики удалось стабилизировать. Общая продолжительность операции составила 65 минут.

На рисунке 30 представлены особенности вышеописанного случая. Очевидно, что в предистории дестабилизации АД, произошедшей на фоне повышения концентрации анестетиков, вследствие большой кратности их введения, имевшим целью более надежную защиту пациента перед наиболее травматичным этапом операции, установлено только увеличение разнообразия и качественная смена актуально функционирующих субаттракторов.

Рис. 30. Интраоперационная динамика среднего АД (тВР), диаграмма состояний в активированном диапазоне регуляции (75-120 сек) и кривые изменений числовых показателей топологии хаотического процессора энтропии кардиоритма больной А.

Примечание. По оси абсцесс - время в сек; по оси ординат - сверху вниз - кривая среднего АД (тВР) в мм. рт. ст., диаграмма активированных субаттракторов (1^), показатель количества функционирующих субаттракторов (М) и показатель числа их переключений (Мз), соответственно. Стрелками обозначена предыстория сдвигов с АД.

Число переключений (Мб), то есть количественная характеристика устойчивости функционирования субаттракторов, зависящая, в том числе и от частоты появления рефлексивных "вылетов" траектории в межсубат-тракгорное пространство с последующим возвращением в зону их притяжения, в течение всего времени хирургического вмешательства оставалась относительно стабильной. Время от момента старта быстрой перестройки диаграммы режимов регуляции до критического снижения АД в данном случае составило 406 сек.

В других случаях было выявлено только пикообразное нарастание числа переключений режимов (показатель Мб), в том числе и тогда, когда это был всего лишь один или два постоянно функционировавших субаттрактора (т. е. наблюдались, так называемые, "биения"). Пример подобной реализации представлен на рисунке 31. ний в активированном 2-х минутном диапазоне регуляции (мерности 80

100) и кривые изменений числовых характеристик топологии хаотического процессора энтропии кардиоритма больного Л.

Примечание. По оси абсцесс - время в сек; по оси ординат - сверху вниз - кривая среднего АД (тВР) в мм. рт. ст., диаграмма активированных режимов-субаттракторов (!*£), показатель количества функционирующих субаттракторов (М) и показатель числа их переключений (Мэ), соответственно. Стрелками обозначена предистория сдвигов сАД.

На нем отражены интраоперационные сдвиги среднего АД и показателей М и Мв больного Л-ко А.Ф., 48 лет (№ истории болезни 13442). Из рисунка следует, что на протяжении почти трети операции в диапазоне мерностей фазового пространства равным 80 - 100, который соответствовал процессам с периодами порядка 2 мин., наблюдались только два активированных режима - 2-й и 4-й. Между ними и происходили переходы фазовой траектории, но фактически на порядок чаще (на рисунке помечено окружностью), чем на протяжении всего остального периода операции.

Еще одним возможным вариантом изменений числовых показателей топологии аттрактора динамики энтропии, наблюдаемым относительно редко (3 случая), является переход активности с диапазона на диапазон при более выраженной и глубокой дестабилизации состояния пациентов. Как правило, этот сценарий поведения системы сопровождался не просто текущим понижением АД, а переходом флюктуаций гемодинамических параметров на иной относительно постоянный и, как правило, более низкий уровень. Иными словами изменение колебаний с АД напоминало развитие так называемой жесткой бифуркации хорошо известной в нелинейной динамике.

Примером является интраоперационное поведение изучаемых параметров больной К-вой К.В. (история болезни № 6632), поступившей в х/о БСМП 3.06.1998 по поводу калькулезного холецистита (Рис. 32). Искомые сдвигами параметров выявились в диапазоне мерностей 75-110, что соответствовало 48-106 секундным процессам, при расчете энтропии со стартового блока кардиоинтервалов равного минутной длительности интервалограммы. Как следует из рисунка 32, возмущения М и Ms наблюдались как до возникновения клинической симптоматики, так и позже - в момент начала относительной стабилизации на новом уровне. i ■■■ Ol

•t оо. ц

K-gUAi.dlul jL УМ

Ylf VW VVVvwf шш

W/biVH-J V w

Рис. 32. Сдвиги сАД и показателей М и Мб в смежных временных диапазонах интегрального регулирования больной К., во время оперативного вмешательства

Примечание. Объяснения в тексте.

Между этими маркерами неустойчивого переходного состояния (то есть симптомами "на входе" и "на выходе") наблюдалось относительно длительный период - 635 сек., когда на диаграмме данного активированного диапазона регистрировалась нулевая прямая, параллельная оси абсцисс. Это означает, что имело место длительное нахождение фазовой траектории энтропии вне функционирующих режимов анализируемого временного диапазона регулирования. Вместе с тем, анализ топологии аттрактора фазовой траектории при условии ее получения на базе динамики энтропии кардиоритма при стартовом блоке длительностей Я-Я интервалов суммарно равных по времени 5 минутам, выявил новый феномен. Оказалось, что в данный момент времени имело место выраженная перестройка активности субаттракторов, но в диапазоне мерностей 150 -170 (то есть, 120 -145 сек.). Этот факт по нашему мнению отражает уже не перераспределение регуляторной активности в рамках одного функционирующего околоминутного диапазона регуляции, а подключение в момент его несостоятельности более высоко расположенного в иерархии среза гомеокинетиче-ских механизмов с периодиками порядка 2-3 минут. Смена доминирующего уровня, как известно, сопровождается интенсивным информационно -энергетическим обменом. Отсюда логично предположить, что в момент перехода активности от текущих режимов, функционирующих на одном уровне (диапазоне) на сопряженный с них следующий уровень, их переключения синхронизированы по времени. Выявление факта такой синхронизации регуляторных механизмов, стоящих на все более высоких уровнях системы гомеокинеза означает, что имеются некие "шунты", связывающие смежные уровни. Через эти них и происходит информационно-энергетическая активация следующего диапазона и делегирование полномочий на поддержание стабильности параметра (в данном случае с АД) на более стратегическом уровне. Чем большее количество временных диапазонов на изучаемом срезе иерархического механизма гомеокинеза будут связаны друг с другом по восходящей в синхронные моменты времени через переключения субаттракторов, тем более глубокие энергозатратные сдвиги происходят в интегральном регулировании и тем значительней дестабилизирующее систему воздействие. С целью подтверждения данного предположения проводили исследование временных совпадений переключений текущих режимов регулирования по вертикали, то есть при наращивании мерности динамического процесса, соответствовавшей все более низкочастотным диапазонам в рамках 5-минутного по глубине среза го-меокинетических механизмов. Затем проводили суммирование совпадений между переключениями и отражали этот показатель (Ь) как функцию по времени за весь период оперативного вмешательства. жВР -

00 да 1 иТП Ш.25£«* ' 1 .Й>ш|.и.и»й»и1 75эо топ «¡к» юкж пчоо

Рис. 33. Интраоперационная динамика среднего АД и показателя Ь больной К.

Примечание. По оси абсцисс - время в сек, по оси ординат - величины сАД (тВР) в мм. рт. ст. и амплитуда показателя Ь, представляющая собой число смежных диапазонов регулирования с синхронизированными переключениями активированных субаттракторов.

На рис. 33 представлены результаты этой процедуры у больной К., относившейся к группе пациентов с неустойчивой интраоперационной гемодинамикой, клинический случай которой обсуждался выше. Из него следует, что более чем за 500 сек. до развития сдвигов АД, превышающих допустимые значения, произошла максимальная за весь период оперативного вмешательства временная синхронизация в переключениях отдельных субаттракторов на всем срезе активированных диапазонов регулирования. Высокоаплитудные осцилляции (показатель Ь), выделенные в окружности отражают момент наиболее интенсивного информационно-энергетического обмена между механизмами гомеокинеза, принадлежащими различным иерархическим уровнями, вплоть до тех, периодика функционирования которых была близка к 5 минутному пределу (согласно условиям нашего исследования).

В группе больных с гладким течением наркоза и колебаниями АД не превышающими 20% коридор допустимых сдвигов подобной симптоматики не было выявлено. Наблюдались текущие колебания показателя, характеризовавшиеся близкими по величине амплитудами, которые равномерно распологались по оси времени на протяжении всего интраоперационого периода. Результат анализа свидетельствовал об отсутствии влияния факторов, которые в данном частотном диапазоне могли вызвать неустойчивое состояние системы гомеокинеза (рис.34). шВР

1 зо.оо V

SZ д.

OOjOO

Si«5 ■■!•» -¡ЭХ: 2!iCIC SSK ЗШО «X« ЗСЮ) 5c(S SC») SÖC» X«; /'НСЙ {«К- иКИ !ОХ: :5В»3 109СЮ USUS: Iii»; !1Si

MiSHHfVU fAiVirC scs is-a rät- :г»>:; itxa s-:ao ака sata $osa s.s-x- узе; так -sToi ¡395c wi räts юа-аюуано;»! ¿-¡Sc

Рис. 34. Интраоперационная динамика среднего АД и показателя Ь больной Ка.

Примечание. Обозначения теже, что и на предыдущем рисунке

Переходы активности с диапазона на диапазон в сопряженные моменты времени оказались минимальными. Они ограничивались 2-5 смежными уровнями, тогда как в предыдущем случае число связанных уровней было не менее 7-10. В 5 из 15 случаев неустойчивой гемодинамики на диаграмме состояний в наиболее информативных временных диапазонах (околоминутные процессы) в середине оперативного вмешательства регистрировались выраженные перестройки структуры, которым не соответствовали высокоамплитудные колебания среднего АД. Тем не менее, связь между гемодинамическими симптомами и характеристиками топологии аттрактора энтропии кардиортма все же выявилась, когда вместо среднего было проанализировано пульсовое АД (пАД). Причем наиболее значимым было острое снижение пАД. Перед его развитием также имела место скрытая предистория, которая наблюдалась в виде пикообразных реакций М и Мв, происходивших за 300 - 400 сек. до искомых (более чем 20%) отклонений пульсового АД.

Вышеприведенные примеры показывают, что в результате анализа особенностей перестройки топологической структуры странного аттрактора энтропии кадиоритма в процессе операций была получена оперативная прогностическая информация о состоянии больных. Она основывается на результатах наблюдения, выявивших определенный сценарий поведения системы. Как следует из вышеизложенного, этот сценарий находит свое отражение в изменениях характеристик топологии аттрактора динамики энтропии кардиоритма преимущественно в околоминутном диапазоне. Временная задержка с момента развития скрытых перестроек гомеокинеза, проявляющихся изменениями сложности организации кардиоритма, до выхода артериального давления за пределы установленного коридора допустимых сдвигов представлена в таблице 4.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Общепринято, что живой организм является сложной открытой системой. Ее существование согласно принципам неравновесной термодинамики возможно только при условии создания и поддержания внутренней негэнтропии путем затрат энергии притекающей извне, что одновременно сопровождается эквивалентным возрастанием энтропии окружающей среды. Результатом такого энергообмена является повышение сложности, упорядоченности системы, появления в ее структуре иерархичности. Непременным условием существования и функционирования живой системы является наличие внутренних связей между ее морфологически и/или функционально относительно обособленными частями. Это в свою очередь означает соподчинение, корреляцию их активности, наличие процессов воздействия одних уровней и структур на другие. Следовательно, имеет место феномен управления, что сопряжено как с обменом энергии, так и с информационными потоками, объединяющими части в единое целое.

Фундаментальная закономерность сложных систем, заключающаяся в обмене энергией - веществом (материей) со средой и перераспределением их внутри самой структуры невозможна без информационного обмена, который является неотъемлемой второй стороной этого процесса. Известно, что количество информации присущей системе пропорционально ее сложности, энерговооруженности (так как основная часть потребляемой энергии расходуется на поддержание внутрисистемных связей) и, следовательно, стабильности. Поэтому, оценивая количественную сторону информационного обмена, можно изучать базовые особенности функционирования сложных живых систем на максимально обобщенном уровне. Данный подход является практически универсальным в плане решения практических медико-биологических проблем, связанных с поиском надежных коррелятов неустойчивого поведения таких систем. В 40-х годах прошлого века был предложен способ количественного измерения уровня информационной энтропии, которая, как показали последующие исследования, имеет глубокие внутренние содержательные связи с уровнем физической (термодинамической) энтропии системы. Информационная энтропия представляет собой математическое выражение степени упорядоченности и тем самым может служить средством характеристики самоподдержания системой своей структурной и функциональной сложности.

Известно, что сохранение живым организмом постоянства своей внутренней среды осуществляется за счет гомеостатического регулирования. В реальных условиях данный процесс обеспечивает конечное число механизмов, осуществляющих текущие реакции при минимально достаточных затратах энергии и вещества* На данных принципах поведения системы построены классические модели поддержания постоянства внутренней среды, такие как гомеостат У. Росс Эшби или математическая модель Хопфилда. При этом полагается, что функционирование живого организма во времени протекает как мультиосцилляторный процесс, поскольку все его структуры, начиная с элементарного уровня клеток и до наиболее сложных интегирующих систем, являются колебательными. Это обстоятельство, учитываемое традиционными моделями гомеокинеза, обуславливает использование элементов биоритмологии для описания феномена сохранения постоянства внутренней среды в динамике.

Существующие модели гомеостаза основываются на эффекте достижения минимума некой функции от многих аргументов, число которых определить практически невозможно. Не меньшую проблему представляет и определение вида самой функции, поскольку она изменяется по неизвестному закону. Отсюда в большинстве практически важных случаев представляется невозможным построить адекватную математическую модель изучаемого объекта, поскольку она будет обращена в прошлое, тогда как одним из основных ее достоинств должен быть прогностический потенциал. Действительно для эффективного самоподдержания и адаптации к воздействиям постоянно меняющейся окружающей среды система должна иметь необходимое разнообразие, чтобы реагировать не только на известные, но и на новые впервые встречающиеся раздражители. Поэтому вышеуказанные модели не могут удовлетворительно объяснить многие аспекты реакций поддержания устойчивости сложных систем, в особенности при их столкновении с новыми, ранее не встречавшимися дестабилизирующими факторами. Имеющаяся у живого организма способность к аперцепции, высокое разнообразие возможных реакций, их пластичность предполагают существенно более сложное поведение, чем допускают классические постулаты гомеостатики. Значительный прогресс в понимании изучаемого феномена связан с развитием теории функциональных систем.

Многочисленные исследования в данном направлении указывают на то обстоятельство, что успех адаптации определяется целенаправленным поиском искомого результата гомеокинеза через организацию функциональных систем, представляющих собой динамические ассоциации управляющих, сопрягающих и исполнительных структур (эффекторов), которые возникают при наличии ситемообразующего фактора. Сравнение (вследствие наличия обратной связи) полученного результата гомеокинеза с его ожидаемым информационным образом в акцепторе действия вызывает поиск наиболее приемлемых вариантов функционирования, то есть осуществляется непрерывность регулирования в постоянно изменяющихся условиях.

Вместе с тем, несмотря на общее понимание проблемы, механизмы гомеокинеза, в основе которого лежит активность функциональных систем остаются все еще не достаточно ясными. Существует парадокс высокого разнообразия реакций системы при конечном числе степеней свободы, когда, как указывалось выше, не определено не только число аргументов, но и сама результирующая функция. Разрешение указанного противоречия возможно, если принять во внимание полученные за последние 10-15 лет данные о том, что организму как системному объекту свойственно чрезвычайно сложное случайно-подобное динамическое поведение, для которого достаточно и небольшого числа степеней свободы (минимально - 3-х степеней). Такой системе свойствены нестационарность в функционировании и наличие сплошного спектра присущих ей колебаний и других особых свойств. Математическим образом подобного класса объектов является странный аттрактор. К настоящему моменту времени считается установленным, что странный аттрактор может быть восстановлен по развертке во времени любой одной его оси фазового пространства. Это свойство самовосстановления играет существенную роль при проведении мониторинга поведения сложных систем, поскольку оптимизирует получение искомой информации об изучаемом объекте.

В конкретно материальном виде процесс гомеокинеза находит объективное отражение в динамике доступных нашей регистрации разнообразных биологических параметров. Учитывая их значительное количественное и качественное разнообразие, сложные зависимости в корреляциях их активности на различных иерархических уровнях, описать весь процесс, используя, например, системы нелинейных уравнений, традиционно применяемых для решения аналогичных задач, представляется невозможным. Поэтому следует ограничиться необходимой достаточностью анализируемых переменных, что вызывает существенную проблему выбора, который по своей сути субъективен. Таким образом, в общем виде задача состояла в том, чтобы найти приемлемый интегральный параметр, в эволюциях которого отражаются изменяющиеся взаимоотношения механизмов адаптации организма, а, кроме того, подтвердить случайно-подобный характер таких сдвигов. Искомый результат стал возможен при рассмотрении ситуации с общесистемных позиций. В частности известно, что многообразные базовые субъекты гомеокинеза отражают функциональную активность, по меньшей мере, трех групп подсистем сложной живой макросистемы: управляющей (интегрирующей), сопрягающей и исполнительной. Такой уровень обобщения позволяет выделить в качестве приоритетных для анализа параметры первых двух подсистем, поскольку уже по определению они обладают максимальной информационной насыщенностью.

Формальным подтверждением изложенного положения является тот факт, что многочисленные исследования последних лет выявили наличие случайно-подобной динамики (то есть детерминированного хаоса) в организации основных параметров этих подсистем - электроактивности головного мозга и ритмической деятельности сердца. Действительно, если рассматривать временную организацию кардиоритма как отражение всего многообразия внешних и внутренних влияний на организм в связи с сопрягающим характером деятельности кровообращения, то системный характер феномена становится вполне очевидным. Причем отмеченное свойство в наибольшей степени проявляется при максимально интегральном анализе вариабельности кардиоритма - определении степени его упорядоченности путем расчета информационной энтропии. Возвращаясь к основным теоретическим основам исследования, изложенным выше, можно констатировать, что динамика энтропии кардиоритма представляется тем искомым сигналом макросистемы, который на интегральном уровне отражает такие фундаментальные ее характеристики как уровень структурности и устойчивости в процессе функционирования во времени. Отсюда следует, что наиболее эффективным средством получения диагностической и прогностической информации об особенностях поведения организма как сложной саморегулирующейся системы в условиях дестабилизации является анализ временных сдвигов именно указанного интегрального параметра.

В рамках предложенной концепции в процессе нашего исследования была сформулирована гипотеза о том, что не только некоторые интегральные выходные сигналы системы и, в частности - кардиоинтервалограмма, относится к случайно-подобным процессам, но и сама организация гомео-кинеза построена на тех же принципах. Последнее обстоятельство и обеспечивает ту искомую пластичность в поведении организма, которая позволяет успешно адаптироваться в постоянно меняющихся условиях среды. Отсюда следует, что временные сдвиги энтропии кардиоритма, как системного феномена отражающего процесс гомеокинеза, должны характеризоваться тем же предельно сложным типом динамики (детерминированным хаосом), что и вышеназванные интегральные выходные сигналы функционирующего организма. Проведенные для подтверждения последнего предположения исследования в группах практически здоровых добровольцев и у больных различными нозологическими формами хирургического и терапевтического профиля (более 400 случаев), во время которых осуществлялась идентификация типа динамики энтропии кардиоритма дало однозначный положительный результат. Причем мониторирование кардиоритмограммы и пошаговый расчет энтропии проводились за различные по масштабу промежутки времени, начиная от десятков минут до нескольких суток. Кроме того, дискретные ежедневные определения энтропии осуществлялись у небольшой группы добровольцев непрерывно на протяжении 5 лет. Во всех случаях вне зависимости от временного масштаба (что является еще одним формальным доказательством наличия эффекта самоподобия, характерного для организации поведения детерми-нированно - хаотических объектов) и частных особенностей обследуемых лиц, тип динамики анализируемого параметра определен как случайно-подобный. О наличии детерминированного хаоса в сдвигах энтропии свидетельствовали типичные признаки: математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция и закон распределения, которые не являлись однозначно определенными. Все процессы имели сплошной спектр, а их корреляционная размерность оказалась нецелочисленной. Построение фазовых траекторий и их исследование в многомерном (п-мерном) пространстве состояний параметра также позволило отнести изучаемые процессы к искомому типу, так как им были присущи такие свойства как непересекаемость траекторий в рамках топологического портрета, их локализация в ограниченных областях фазового пространства, сохранение фрактальной размерности при вариациях начальных координат процесса и т.д. Таким образом, динамика энтропии кардиоритма, представленная в фазовом пространстве, демонстрировала основные свойства странного аттрактора. Следовательно, был выявлен новый принципиально важный и достаточно парадоксальный феномен - наличие детерминированного хаоса в организации функционирования разнообразных механизмов влияющих на уровень упорядоченности кардиоритма. В связи с тем, что описанная картина наблюдались у всех обследованных вне зависимости от наличия или отсутствия патологии, разницы в возрасте и других индивидуальных признаков, случайно-подобный характер сдвигов информационной энтропии, приняли как. общебиологическую закономерность. Практическое осуществление исследования организации гомеокинеза путем анализа этого искомого интегрального параметра системы следовало из упоминавшегося выше свойства самовосстановления странных аттракторов, по заданной одномерной развертке фазовой траектории (роль которой в нашем исследовании играет динамика энтропии кардиоритма как функция по времени).

Другим следствием определения типа динамики энтропии кардиоритма стало ограничение методов ее изучения определенными рамками, поскольку применение аппарата теории вероятностей, спектрального и иных традиционных видов анализа биологических сигналов не адекватно предмету исследования. Выбор средств характеристики особенностей гомеокинеза функционирующего организма в условиях влияния дестабилизирующих факторов вызывал затруднения и в определенной степени являлся самостоятельной проблемой. Искомые методы должны были обеспечивать высокочувствительную динамическую оценку уровня хаотичности интегрального выходного сигнала организма - энтропии кардиоритма, в том числе, при сохранении общих закономерностей топологического портрета системы в фазовом пространстве. Анализ результативности имеющихся в настоящее время инструментов исследования процессов, характеризующихся наличием детерминированного хаоса (расчет экспонент

Ляпунова, определение корреляционной размерности, энтропии Колмогорова - Синая и т.д.) показал, что все эти уже в достаточной степени рутинные процедуры не эффективны в контексте практического решения поставленной задачи. Отсюда сделан вывод о необходимости разработки нового методического подхода, в наибольшей степени соответствующего условиям проводимого исследования. Такой способ анализа разработан на основе впервые обнаруженной нами, новой базисной закономерности фазовых траекторий биологических странных аттракторов. Она заключается в неравномерности следования принадлежащих данным траекториям точек, понимаемой как варьирование расстояния от предшествующей точки до последующей в заданной числовой последовательности в строгом соответствии с мерностью фазового пространства существования динамического процесса. Как показали дальнейшие исследования, установленная особенность связана с комплексным характером изучаемой системы и ее свойством генерировать в процессе функционирования поток информации о своем состоянии. Причем наиболее выражены информационные сдвиги во время переходных процессов, вызванных действием дестабилизирующих факторов. Исходным шагом предлагаемой методики исследования являлось восстановление странного аттрактора изучаемой динамики по имеющимся экспериментальным данным, полученным при мониторирова-нии кардиоритма. Вышеописанное, новое свойство аттракторных траекторий использовали для вычисления плотности заполнения фазового многомерного пространства точками траектории динамического процесса с последующим анализом топологических особенностей его структуры. Реализация вышеописанного подхода позволила создать новый метод оценки степени хаотичности случайно-подобных процессов (Гос. патент № 2128001), который обладает необходимой чувствительностью, эффективностью и, что наиболее важно, оперативностью. Последнее свойство позволяет регистрировать флюктуации хаотичности в поведении системы, происходящие за относительно короткие промежутки времени. Кроме того, он позволяет оперировать ограниченным числом дат анализируемой переменной, что особенно актуально в условиях сбора и обработки реальных клинических данных.

Практическое применение нового метода для исследования организации процесса гомеостатического регулирования проводили на нескольких реальных клинических моделях. Основным условием их выбора стало наличие в рамках каждой из них острой дестабилизации состояния пациентов вследствие воздействия различных экзогенных и эндогенных возмущающих факторов. Такая дестабилизация выступала как своеобразный тестирующий стимул, который проявлял свойства динамической системы - ее структуру, а также количественные и качественные особенности реагирования. В рамках 1-й модели изучали особенности и устойчивость системного регулирования при оперативных вмешательствах, проводимых по поводу острой хирургической патологии в условиях многокомпонентной неингаляционной анестезии (105 случаев). Привлекательным свойством этой клинической ситуации был управляемый характер интраопераци-онного стресса, воздействующего на организм как экзогенный дозируемый фактор. Кроме того, анестезиологическое пособие во многом нивелировало индивидуальные особенности реакций обследуемых, что позволяло изучать общие, в определенной степени стандартные, реакции системы, выведенной из состояния равновесия. В качестве общепринятых маркеров степени адекватности анестезиологической защиты от операционного стресса приняли интраоперационные отклонения гемодинамических параметров. Одновременно с рутинной диагностикой документировали синхронизированные с ней сдвиги степени хаотичности фазовой траектории энтропии кардиоритма в п-мерном пространстве существования соответствующего ей странного аттрактора, которые интерпретировались как показатель изменений организации гомеокинеза во времени.

Установлено, что плотность заполнения точками траектории локальной области существования математического образа случайно-подобной динамики энтропии (странного аттрактора энтропии), рассматриваемая как функция по времени, представляет собой нерегулярную кривую. Ее пики соответствуют сгусткам фазовой траектории в пространстве состояний и отражают происходящее в данный момент времени усложнение структуры аттрактора. Топологически они представляют собой многоскладчатые структуры, которые возникают в моменты, когда в ответ на текущие изменения внешней и/или внутренней среды оперативно активируются многообразные регуляторные механизмы, образующие определенную констелляцию, необходимую для достижения необходимого приспособительного эффекта в данный конкретный период времени. Разряжения траектории интерпретируются как минимумы функции степени хаотичности. Они возникают при условии ее "вылета" из зоны притяжения предыдущего относительно устойчивого аттракторного режима, что соответствует неустойчивому состоянию системы, ее переходу к иной текущей конфигурации регулирующих механизмов. Таким образом, анализ топологических особенностей изучаемого динамического процесса позволил установить феномен активации или структурирования базового странного аттрактора. Этот феномен характеризует поведение динамической системы в момент неустойчивости и заключается в возникновении микротурбулентностей -аттракторов 2-го порядка (субаттракторов), делящих общее фазовое пространство основного притягивающего множества на локальные зоны притяжения. Определение пространственных координат этих зон - субаттракторов с последующим присвоением им индексов-номеров позволили проследить очередность активирования отдельных аттракторных режимов гомеостатического регулирования, возникающую в процессе функционирования организма. Для удобства дальнейшего изучения закономерностей поведения динамической системы вышеописанные данные представлялись в виде диаграмм, отражавших найденное нами свойство - последовательное активирование субаттракторов во времени. Причем в этих диаграммах точно соблюдались промежутки, соответствующие длительности пребывания фазовой траектории как в каждом из аттракторных режимов, так и в промежуточных состояниях. Изучаемая система - живой организм имеет сложную функционально-морфологическую структуру, для которой характерно протекание на каждом из ее уровней разнообразных процессов жизнедеятельности с отличающейся скоростью, которой соответствуют и разные частоты колебаний. Известно, что по направлению к верхним стратегическим уровням регулирования эти частоты уменьшаются. Принимая во внимание последнее обстоятельство, вышеописанная процедура анализа плотности заполнения фазовой траекторией многомерного пространства ее существования проводилась многократно при постоянном фиксированном наращивании мерности процесса. Исследование осуществлялось до мерности, при которой происходило сглаживание фазовой траектории в 11-мерном пространстве, приводящее к потере ее информативности. Тем самым в выбранном для анализа частотном диапазоне достигался эффект ранжирования - характеристика большого числа функционирующих го-меостатических механизмов, принадлежащих к различным иерархическим уровням системы, что позволяло осуществить исследование структуры объекта в глубину Сравнение диаграмм состояний, полученных для последовательно взятых мерностей процесса показало, что в них появляются достоверные различия. Причем этот процесс является неравномерным, а скачкообразным, в связи с чем мало отличающиеся процессы объедени-лись в семейства, для характеристики которых получили их средние представительные диаграммы, соотнесенные с временными координатами уровней регуляторных процессов в структуре иерархии гомеокинеза. В результате в каждом индивидуальном случае образовался набор временных разверток - диаграмм субаттракторных состояний, которые отражали сдвиги системного регулирования, происходящие в реально существующих дискретных временных диапазонах системы. В частных реализациях в анализируемом секторе гомеокинеза, заданном мерностями исследуемого динамического процесса (20 - 700), их число варьировало от 5 до 22. Таким образом, несмотря на сплошной спектр генерируемого организмом случайно-подобного интегрального сигнала - динамики энтропии кардиоритма, использование нового методического подхода позволило получить достаточно подробное представление об организации временной структуры процесса. Фактически была выявлена информация о иерархичности различных групп регулирующих механизмов, влияющих на характер организации кардиоритма в процессе гомеокинеза в условиях индуцированного стресса. Для упрощения анализа столь сложного феномена как странный аттрактор энтропии кардиоритма, нами был предложен еще один новый методический прием. Структурные особенности объекта отображались в аналитическом виде с помощью числового описания диаграмм, предполагавшего расчет 8 параметров, характеризовавших поведение фазовой траектории на каждом из установленных уровней системы. Гомео-кинетические сдвиги выявляли по горизонтали на избранном уровне, получая кривые эволюций вышеуказанных характеристик, рассчитанных на

• чиная с отрезка аттракторной диаграммы, равного по длительности 5 минутам и далее с постоянным шагом (что соответствовало условиям конкретной клинической модели, поскольку интраоперационные определения АД проводили с той же кратностью). Кроме того, общее усреднение статистических данных в каждом из диапазонов, а затем выявление тенденций интересующих параметров по направлению от высокочастотных к низкочастотным уровням, позволило получить представление о состоянии системы регулирования "в глубину" до уровня, ограниченного максимальной мерностью. Проведенные преобразования существенно упростили изучение и интерпретацию сдвигов топологии странного аттрактора энтропии кардиоритма и, соответственно, обеспечили получение необходимой информации об особенностях гомеокинеза у различных групп обследованных.

В результате на первом этапе была установлена эффективность вышеописанного метода в отношении различения состояния практически здоровых лиц контрольной группы, находившихся при мониторинге исходных данных (кардиоритма) в относительном покое и обследованных, подвергавшихся операционному стрессу. Далее удалось выявить достоверные особенности топологической структуры странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма внутри всего множества оперированных больных, разделив его на подгруппы с различными типами реакции организма на оперативное вмешательство с помощью диффееренцирования обобщенных кривых гемодинамики, а также на основе различий подгрупп пациентов с эффективной и неадекватной анестезиологической защитой. Во всех случаях числовые характеристики топологических свойств странного аттрактора являлись базой для процедуры многопараметрического анализа объекта в п-мерном векторном пространстве состояний. Получен положительный результат, заключавшийся в абсолютном (вероятность 1) разделении всех выборок обследованных, что подтвердило высокую чувствительностью метода. Он позволяет обнаружить достоверные качественные и количественные отличия в организации структуры гомеокинеза в статике не только в парах сравниваемых реализаций "покой - стресс", но, что является гораздо более значимым, внутри группы оперированных пациентов в зависимости от градаций уровня стресса, характеризовавшихся разными вариантами гемодинамических профилей. Таким образом, на начальном этапе исследования выявился значимый диагностический потенциал предлагаемого нового подхода к оценке функционального состояния организма.

Информацию об устойчивости гомеокинеза в процессе интраопера-ционного стрессорного воздействия получили не только в статике "по вертикали", но как отмечалось выше в динамике "по горизонтали" исследуемой структуры при анализе диаграмм аттракторных состояний (и характеризующих их числовых показателей) на избранных уровнях иерерхии системы. Установлено, что переключения фазовой траектории динамики энтропии между текущими аттракторными режимами составляющими структуру базового притягивающего множества, происходят во времени неравномерно. В одних случаях наблюдались ее биения вокруг относительно длительно функционирующих субаттракторов, в других - переходы между быстро возникающими новыми режимами, которые обеспечивали большое разнообразие топологической структуры динамического процесса за короткие промежутки времени. Сопоставление графиков, отражавших динамику статистических показателей топологии аттрактора энтропии во времени (в частности, таких как число субаттакторов (параметр М), функционирующих на данном уровне, количество переключений траектории между ними — Мб), с кривыми гемодинамических констант, полученными в ходе оперативных вмешательств позволил установить их четкую взаимосвязь. Оказалось, что в случаях внезапной интраоперационной дестабилизации АД (одного из основных маркеров снижения эффективности анестезиологической защиты), за 3-5 минут до события возникали достоверные перестройки регулирования. Они находили отражение в повышении частоты переключения между функционирующими субаттракторами, так же как и в увеличении их числа. Причем этот процесс скачкообразно происходил только в определенных временных диапазонах, в частности тех, в которых реализовывались сдвиги регулирования с периодами порядка 35 -75 сек. Чем значительней было стрессорное воздействие, тем в большем количестве смежных диапазонов присутствовали подобные возмущения. Более того, выявились связи между смежными иерархическими диапазонами, заключающиеся в возникновении временной синхронизации в моменты старта функционирования их определенных субаттракторов, предварявших клинические симптомы гемодинамической неустойчивости. Это означало, что включение определенных режимов регулирования происходит не только в кооперации механизмов, образующихся в рамках одного уровня "по горизонтали", но и в структуры "по вертикали" иерархии системы. В других случаях перед возникновением гемодинамических расстройств наблюдалось упрощение структуры базовых аттракторов, полученных на малых мерностях, исчезновение их структурирования на локальные притягивающие множества 2-го порядка. В эти моменты фазовая траектория в высокочастотных диапазонах системы находилась достаточно продолжительный период исключительно в области переходного процесса. Одновременно в смежном более высоко расположенном в структуре иерарахии диапазоне, наоборот, наблюдалось синхронное увеличение хаотичности динамики процесса, появление новых режимов и быстрое блуждание фазовой траектории энтропии кардиоритма между ними.

Таким образом, предлагаемая концепция анализа гомеокинеза на основе оценки информационных сдвигов интегральных случайно-подобных сигналов (в частности, динамики энтропии кардиоритма), генерируемых организмом и разработанные для ее практического подтверждения программно-инструментальные средства позволили получить не только диагностическую, но и прогностическую информацию о состоянии объекта. Установленные признаки развивающейся в системе потери устойчивости выявлялись еще на доклиническом уровне. Это обстоятельство позволяет впервые в анестезиологической практике формулировать краткосрочный прогноз поведения организма по ходу операции в промежутки времени, достаточные для коррекции проводимой медикаментозной защиты от ин-траоперационного стресса в конкретных угрожаемых случаях. Вместе с тем, полученные данные характеризуют процессы, происходящие в необычных условиях, на фоне нивелирования индивидуальных особенностей обследованных (что связано с интраоперационным наркозом), когда само стрессорное воздействие является преимущественно экзогенным. Кроме того, они характеризуют прежде всего количественную сторону дестабилизации гомеокинеза и не несут качественной информации о причинно -следственной стороне феномена, которая заведомо известна в данном случае.

В связи с этими обстоятельствами исследование значимости анализа гомеокинетических сдвигов было продолжено в условиях другой модели стрессорного воздействия - ВЭМ пробы. Она позволяла оценить возможности диагностики и дифференциальной диагностики факта и характера неустойчивого состояния организма с учетом всех индивидуальных особенностей обследованных. Как и в предыдущем случае, модель дестабилизации системного регулирования была управляемой, что связано с возможностью дозирования уровня тестирующего фактора - физической нагрузки. Вместе с тем у лиц, страдавших ИБС, с положительным исходом пробы (развитие острого эпизода ишемии миокарда), кроме экзогенного появлялся и естественный эндогенный компонент стрессорного воздействия на систему.

Обследовали 209 больных, поступивших в клинику с подозрением на наличие коронарной болезни сердца и 25 практически здоровых лиц контрольной группы. В процессе наблюдения госпитализированные разделились на 4 группы в зависимости от результатов ВЭМ-теста и окончательного диагноза. В 1-ю группу вошли пациенты с подтвержденной ИБС и положительным результом теста, во 2-ю - с диагнозом ИБС, но парадоксально отрицательными или неопределенными результатами пробы. В остальных 2-х выборках сконцентрировались лица с синдром но сходной клиникой, обусловившей их госпитализацию, но с не подтвердившимся диагнозом коронарной болезни сердца. В 3-й группе ВЭМ дала абсолютно отрицательный результат, а в 4-й - имелся ряд индуцированных нагрузкой ЭКГ - симптомов, квалифицированных как ложноположительные, затруднявшие диагностику признаки. Многофакторный анализ клинических особенностей выборок пациентов дал основание считать, что все они характеризуются набором совершенно определенных признаков, которые зависят от особенностей как устойчивых изменений морфологического и функционального статуса организма, так и от своеобразия динамического фактора - его реактивности. Разнообразие клинического материала позволило детально проанализировать характеристики неустойчивости гомеокинеза, выявить не только количественные, но и качественные феномены.

Установлено, что физическая нагрузка, которая, также как и ранее упоминавшийся интраоперационный стресс являвшаяся по отношению к внутреннему исходному статусу тестируемой системы экзогенным фактором, вызывала феномен активации системного регулирования. Выявленная заключалась в нарастании структурирования фазового пространства динамики энтропии кардиоритма и появлении все новых уровней системы задействованных в ответные реакции на фоне выполнения ВЭМ. Причем процесс в целом был пропорционален выраженности стрессорного воздействия (соответствовал выполненной нагрузке). Вместе с тем, в 1-й группе сдвиги достигали максимальной выраженности, несмотря на умеренную величину физического усилия. Причиной стало включение еще одного дополнительного стрессорного эндогенного компонента - преходящей мио-кардиальной ишемии, которая, возникнув как результат экзогенного воздействия, являлась внутренним дополнительным фактором дестабилизации системного гомеокинеза. В связи с этим обстоятельством у данной категории больных отмечалось максимально выраженное по сравнению в другими обследованными, в том числе лицами 3-й и 4-й групп, вовлечение в процесс структурирования наиболее низкочастотных диапазонов в изучаемом секторе иерархической структуры гомеокинеза. Последнее обстоятельство подтверждало тот факт, что при возникновении транзиторной миокардиальной ишемии развиваются наиболее глубокие перестройки конфигурации системного регулирования, которые на количественном уровне отличают больных ИБС с положительным ВЭМ - тестом от лиц с синромно-сходными рассторойствами.

Исследование статистических показателей топологии странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма, предпринятое "по вертикали" системы, выявило наиболее информативные характеристики его структурных свойств, которых оказалось 8, также как и в случае хирургической модели стресса. Сравнение их средних значений, а затем кривых динамики, отражавших особенности строения системы "в глубину" по направлению к ее все более низкочастотным уровням, выявило наличие достоверных отличий между контрольной и остальными группами. Отсюда следует, что в условиях модели дестабилизации гомеокинеза вследствие предъявления физической нагрузки на фоне сохранения индивидуальных различий в состоянии обследуемых, предлагаемый метод, обеспечивает тот же результат, что при нивелировании таких различий вследствие наркоза. Он позволяет выявить конфигурацию системного регулирования свойственную стрессу, в отличие от состояния гомеокинеза лиц контрольной группы, находившихся в физиологическом покое. Все возможные сопоставления групп с разными диагнозами и результатами ВЭМ также привели к констатации факта их однозначного дифференцирования. Вместе с тем, результативность различных числовых параметров относительно искомого положительного результата процедуры сильно варьировала. Поэтому проводилось многопараметрическое исследование в векторном пространстве состояний. В итоге отличия исследуемого объекта - топологической структуры странного аттрактора энтропии кардиоритма разных группа больных, выполнявших ВЭМ, были установлены, по крайней мере, в каком-либо одном из частотных диапазонов системы гомеокинеза для каждой из исследуемых выборок данных. Наибольшее число отличий приходилось на высокочастотный диапазон, где дифференцировались все группы с вероятностью близкой к 1, т.е. отсюда следовало, что странный аттрактор энтропии синусового кардиоритма адекватно отражает изменения гомеокинеза, происходящие в организме при появлении острой ишемии миокарда. Достоверные различия получены при сравнении обследованных с истинной ишемией миокарда и без таковой (при очевидном отрицательном результате ВЭМ), и, что более важно, в тех случаях, когда при выполнении теста регистрировалась ложноположительная динамика конечной части желудочкового комплекса ЭКГ, затруднявшая диагностику в реальных клинических условиях.

Таким образом, в отличие от первой модели, в случае ВЭМ исследование, характеризовавшее объект "в статике", выявило информацию, которая дала основание для поиска не только количественных, но и появляющихся в динамике качественных сдвигов, имеющих значение для специфической диагностики. Установление уровней гомеокинеза, на которых появление феноменов, дифференцирующих группы, оказалось наиболее вероятным, привело к целенаправленному поиску коррелятов индуцированной миокардиальной ишемии при динамическом исследовании сдвигов регулирования по горизонтали изучаемой системы.

Непосредственное осуществление этой задачи стало возможным в связи с представлениями, согласно которым среди регуляторных механизмов должны присутствовать такие, которые активируются именно в момент развития миокардиальной ишемии, являющейся достаточно специфическим триггером перестроек гомеокинеза. Отсюда следует, что у лиц с положительным результатом ВЭМ при достижении пороговой величины нагрузки появляется некая определенная локальная область в многомерном пространстве состояний, куда обязательно попадает их фазовая траектория динамики энтропии кардиоритма в отличие от других пациентов, выполнявших ВЭМ-тест с отрицательным результатом. Выявление обусловленного ишемией эффекта предполагало создание объединенного пространства существования реализаций, принадлежащих всем группам. В этом объединенном фазовом пространстве в соответствии с их реальными координатами должны присутствовать все субаттракторы, интерпретируемые как режимы регулирования данного высокочастотного диапазона исследуемой совокупности пациентов.

Анализ этих объектов в сопоставлении с групповыми и индивидуальными результатами ВЭМ-теста и являлся искомым методом выделения состояний-коррелятов ишемии. Сравнение временных разверток аттрак-торных режимов разных категорий больных показало, что в моменты перехода на новые этапы нагрузки во время проведения ВЭМ возникает преходящее скачкообразное нарастание числа действующих субаттракторов 2-го порядка, максимально выраженное на финальном этапе исследования при максимальном физическом усилии. Развившиеся сдвиги несут неспецифическую информацию как о факте дестабилизирующего воздействия, так и степени его выраженности. В области этих переходных процессов предприняли поиск качественных диагностических косвенных симптомов, являющихся аттакторными признаками ишемии. В составе всех 4-х групп, удалось выявить две категории аттракторных режимов: объекты, характеризовавшиеся совпадающими координатами в объединенном пространстве состояний, которые поэтому не имели дифференцирующего значения и локальные притягивающие множества 2-го порядка, принадлежавшие исключительно своим группам пациентов.

Такое деление означало, что по ходу теста, несмотря на разное исходное состояние системного регулирования, определяемое несовпадающими диагнозами и прочими характеристиками статуса, у обследованных среди прочих возникали некие стандартные неспецифические реакции в ответ на нагрузку. Тем не менее, в 1- й группе отмечено минимальное количество таких совпадающих режимов, что указывает на очевидную специфику конфигурации системы их гомеокинеза по сравнению с остальными обследованными вследствие развития преходящей миокардиальной ишемии. При исследовании структурирования фазового пространства по направлению к все более низкочастотным уровням, путем масштабирования с помощью увеличения инвариантного коэффициента К (который позволял изменять радиус исследуемых локальных областей притяжения), был обнаружился эффект слияния координат отдельно существовавших в исходе субаттракторов. В связи с этим выявились графы ветвлений, как частных реализаций, так и групп в целом. Они отражали две закономерности - постепенное общее снижение числа действующих субаттракторов- и конвергенцию их координат, вызывающую объединение реализаций, принадлежащих лицам разных групп по направлению к низкочастотному сектору.

Попарное объединение в общем пространстве состояний выборок данных, принадлежащих лицам с различными диагнозами и результатами ВЭМ, обнаружило существенную разницу в иерархическом строении их ветвящихся аттракторных структур. Во всех межгупповых комбинациях наиболее быстро наступало поглощение субаттракторов лиц, не страдавших ИБС 4-й, затем и 3-й групп. В последнем случае описанный эффект отмечался у обследованных с максимально выраженностью экзогенного стрессорного воздействия на систему гомеокинеза, поскольку они выполнили наибольшую СМН по сравнению с другими лицами. Дольше всего дифференцировались состояния 1-й группы, что свидетельствует о существенно большей значимости для дестабилизации системы эндогенного фактора - ишемии миокарда. Во 2-й группе, которую определили как неоднородную еще на этапе анализа клинических особенностей, результаты анализа оказались промежуточными. Сравнение координат субаттракторов пациентов этой выборки, полученных при разной степени масштабирования с аналогичными объектами, принадлежащими 1-й и 3-й группам, привело к ее разделению на 3 самостоятельных подмножества (таксона) в зависимости от степени их пространственного совпадения. Один из полученных таксонов определили, как полностью тождественный 1-й группе, что означало установление факта ложноотрицательного результата ВЭМ-пробы у описываемой совокупности лиц 2-й группы.

Появление индуцированной ишемии, определяющей новое качество организации гомеокинеза в строго определенный момент времени, было использовано в качестве определителя искомых аттракторных режимов -дианостических маркеров такого рассторойства. На аттракторных диаграммах временных - развертках, отражающих активность процессов регулирования в высокочастотном секторе (20 сек. сдвиги), типировали состояния, возникающие у больных 1-й группы с положительным результатом ВЭМ исключительно и непосредственно в момент фиксирования ЭКГ-симптомов, а в некоторых случаях и клинических проявлений ишемии. Как правило, в каждой из индивидуальных реализаций удалось обнаружить один, как правило, однократно появляющийся в процессе теста специфичный аттракторный режим. Аналогичные состояния соответственно выявились и в объединенном фазовом пространстве. Оказалось, что внутри таксона 1-й группы координаты таких субаттакторов, являясь индивидуальными данными разных пациентов, совпадают или находятся в ближайших окрестностях друг друга, образуя особый сектор в объединенном фазовом пространстве, названный "ишемическим". В него не проецировался ни один из субаттракторов, принадлежащих другим группам обследованных. Исключение составляют упоминавшиеся выше лица, представлявшие часть 2-й группы с предполагавшимся после анализа характера аттрактор-ных ветвлений ложноотрицательным результатом ВЭМ, что подтвердило сделанный вывод и позволило констатировать у них скрытой характер ЭКГ-негативных коронарных расстройств. Более того, режимы - маркеры конфигурации системного гомеокинеза, точно соответствовавшие моменту развития индуцированной миокардиапьной ишемии, прослеживались как отдельно дифференцируемые объекты до финальных значений масштабирующего исходные данные коэффициента К. Это означает, что выявленные в ходе исследования субаттракторы, выступающие в роли маркеров, действительно являются косвенными коррелятами транзиторной миокар-диальной ишемии, поскольку она как мощный эндогенный фактор, как уже отмечалось выше, приводит к перестройкам системного регулирования на максимальную, по сравнению со всеми другими случаями, глубину иерархии системы. Все остальные субаттракторы, принадлежащие иным обследованным, не просто давали межгрупповые пересечения в процессе масштабирования, но и относительно быстро сливались в одно общее состояние.

Таким образом, исследование организации топологической структуры странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма в рамках данной ВЭМ - модели стрессорного воздействия позволило установить не только количественные, но и специфические качественные отличия в функционировании системы регулировния у лиц с ИБС при возникновении ишемиче-ских изменией в миокарде. Это впервые дало возможность верифицировать результаты ВЭМ в отношении ложноотрицательных (часть лиц 2-й группы) и ложноположительных результатов (4-ая группа) используя совершенно независимый альтернативный подход анализа активности сердца, основывающийся на анализе только ритмических особенностей процесса и теоретических представлениях о системной природе феномена. В результате информация уточняющего характера была получена дополнительно в 39 из 219 случаев, что составляет 18% и приближает ВЭМ - тест, дополненный характеристикой сдвигов топологической струтктуры странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма по результативности к группе технически сложных и дорогостоящих методов оценки состояния коронарного кровообращения (таких как стресс-эхокардиография, радио-нуклидные исследования и т.д.).

В целом следует отметить, что в вышеописанном разделе исследования в рамках выдвигаемой концепции и при условии применения вновь разработанных средств анализа случайно-подобных процессов, генерируемых организмом, показана практическая осуществимость нозологической и дифференциальной диагностики, основанной на принципе выявления типичных конфигураций гомеокинеза, поставленных в соответствие тем или иным заболеваниям, в частности, коронарной болезни сердца.

Основываясь на полученных результатах, на заключительном этапе оценивали эффективность системного подхода в диагностике и прогнозировании острых клинических проявлений сердечно-сосудистых заболеваний в реальных условиях блока интенсивной терапии. Здесь фактор, возмущавший систему, , являлся исключительно эндогенным, и в отличие от предыдущей модели дестабилизации гомеокинеза (ВЭМ - тестирования) он проявлялся в процессе наблюдения спонтанно, в отсутствие явной причинно-следственной связи. Закономерности поведения системного регулирования в условиях БИТ изучали у 45 больных острым коронарным синдромом и 20 пациентов с ОНМК, госпитализированных по экстренным показаниям. Больные ИБС по принципу наличия обратимых и необратимых расстройств в миокарде, а также исходу заболевания разделились на 3 группы. В них входили лица с прогрессирующей стенокардией, пациенты, выжившие и умершие от ОИМ. Данные мониторирования кардиоритма, продолжавшегося 1-3 суток, и результаты синхронного с ним определения сдвигов организации топологического строения странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма соотносили с клинической картиной болезни и другими результатами обследования.

Основная задача заключалась в подтверждении возможности диагностики особой качественной конфигурации гомеокинеза, соответствующей возникновению эпизодов миокардиальной ишемии в спонтанных условиях. Предполагалось, что несмотря на отличия в условиях появления дестабилизации состояния организма, вследствие специфики самого возмущающего фактора - ишемии, системные реакции будут аналогичны, тем которые развиваются у лиц, страдавших ИБС в момент пороговой нагрузки при положительном результате ВЭМ. Для сопоставимости данных всю эпоху анализа кардиоритма поделили на последовательные временные участки близкие к средней продолжительности ВЭМ - теста (30-45 мин). Анализ топологической структуры притягивающего множества странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма выявил 2 типа реализаций - с минимально выраженным структурированием фазового пространства на субаттракторы 2-го порядка, и участки, характеризовавшиеся появлением значительного количества аттракторных режимов (до 30-40, при начальном коэффициете их радиуса равном 0,2). Последние рассматривались как корреляты эндогенного стресса и поиск конфигурации гомеокинеза, соответствующей эпизодам спонтанной миокардиальной ишемии, проводился именно на таких участках динамического процесса. Сравнение наборов координат их субаттракторов с обучающей выборкой, состоявшей из таковых, принадлежащих пациентам с установленным диагнозом и не вызывающим сомнение результатом ВЭМ в объединенном пространстве состояний, показало наличие совпадений исключительно с сектором 1-й ВЭМ - группы (в 87% случаев). Среди совпадающих режимов были идентифицированы локальные области притяжения фазовой траектории динамики энтропии, которые появлялись непосредственно в момент возникновения ЭКГ- симптомов индуцированной ВЭМ ишемии миокарда. Наибольшее количество периодов с наличием подобных маркеров преходящих коронарных расстройств закономерно отмечалось в группе больных с неблагоприятным течением ОИМ„ умерших в БИТ. Установлено, что вне зависимости от групповой принадлежности все клинически явные повторные ишемические эпизоды, возникавшие во время наблюдения в БИТ и зарегистрированные традиционными методами, сопровождались вышеописанными количественными и, что более важно, качественными сдвигами организации динамики энтропии кардиоритма. Вместе с тем, по аналогии с результатами непрерывного суточного мониторинга больных ИБС, когда при отсутствии какой-либо клинической симптоматики нередко выявляются периоды скрытого нарушения коронарного кровообращения (находящие выражение в изменениях конечной части желудочкового комплекса на ЭКГ), и в случае анализа аттакторных особенностей корреляты миокарди-альной ишемии диагностировались чаще, чем явные приступы болевого синдрома.

Разработанная методика позволяет в динамике мониторинга объективного состояния больных осуществлять диагностику, в том числе скрытых сдвигов, вызванных спонтанными преходящими расстройствами коронарного кровообращения. Причем альтернативность подхода представляется наиболее привлекательной. Искомую информацию о динамике статуса больных можно получить в тех случаях, когда имеются сведения только о ритмической составляющей активности сердца, а результаты рутинного кардиомониторинга оценить затруднительно, например, при значительных исходных изменениях картины ЭКГ вследствие блокады левой ножки пучка Гиса или в связи с выраженной устойчивой исходной деформацией кривой при трансмуральном ОИМ, развитии безболевой ишемии в ЭКГ-негативной зоне и т.д.

В связи с успешным выявлением острых спонтанных динамических проявлений коронарной болезни на следующем этапе исследования осуществили поиск устойчивых признаков, которые количественно и качественно отличали больных острым коронарным синдромом, сопровождающимся развитием ОИМ от лиц с обратимым состоянием - прогрессирующей стенокардией. Материалом для анализа служили числовые параметры, характеризующие особенности топологического строения странного аттрактора динамики энтропии в 1-е сутки пребывания больных в БИТ. Они использовались для многопараметрического исследования в 3-х отдельных диапазонах иерархической структуры гомеокинеза на уровне 20, 60 и 90 секундных сдвигов. Отличия групп больных в векторном пространстве существования интегральных координат, характеризовавших их особенности, удалось получить во всех случаях (вероятность =1). Последующий ретроспективный анализ совпадения заключительного клинического диагноза и результатов идентификации устойчивых изменений конфигурации гомеокинеза за 1-е сутки пребывания в БИТ выявил их полное тождество.

Высокая качественная информативность изучаемого параметра - энтропии кардиоритма, обладающего как диагностической, так и дифференциально - диагностической значимостью, определяется его системной, интегральной природой. Он дает представление об устройстве организма на наиболее обобщающем уровне, позволяющем уйти от частной симптоматики патологии, которая не всегда достаточно специфична и информативна. В то же время развитие ОИМ однозначно приводит к стойкому изменению конфигурации системы гомеокинеза в целом, ее глубокой устойчивой перестройке. Этот эффект связан с тем, что грубые морфологические расстройства происходят в органе, который имеет богатые разнообразные связи с различными уровнями и структурами ЦНС зи с различными уровнями и структурами ЦНС и является своего рода коммутатором информационно - энергетических потоков в организме, осуществляя сопряжение и материальное подкрепление всех актов жизнедеятельности. Таким образом, анализ системных сдвигов, имеющих как установлено и на данном этапе исследования качественную специфичность, является дополнительным эффективным методом верификации нозологических вариантов течения острого коронарного синдрома уже на ранних стадиях его развития и в условиях неопределенной клинической картины.

Наличие высокоинформативных, как динамических, так и относительно устойчивых изменений в организации динамики энтропии кардио-ритма при остром коронарном синдроме, послужило отправным моментом поиска путей разрешения одной из важнейших практических проблем в области неотложных состояний - оперативного прогнозирования предвестников летального исхода сердечно-сосудистых катастроф. В группе умерших от ОИМ больных среди последовательно исследованных 30-45 минутных участков динамического процесса в каждом из индивидуальных случаев оказалось 75 - 95%% таких, которые свидетельствовали о неустойчивом состоянии гомеокинеза. На временных развертках - диаграммах в высокочастотном диапазоне им соответствовали относительно длительные, повторявшиеся периоды быстрого перехода фазовой траектории во все новые появляющиеся субаттракторы 2-го порядка. Среди этих режимов идентифицированы также косвенные маркеры транзиторной миокардиаль-ной ишемии. Масштабирование исходных данных умерших больных и выявленные в его итоге графы ветвлений аттракторных состояний, позволили установить феномен деформации фазового пространства динамического процесса в высоко- и среднечастотном секторе иерархически построенной системы их гомеокинеза. Сравнение реализаций, принадлежавших выжившим больным ОИМ, и данных умерших пациентов в объединенном пространстве показало, что ветвящиеся аттракторные структуры первых перестают дифференцироваться и поглощаются графами обследованных с неблагоприятным исходом болезни уже на уровне первых 15-30 шагов наращивания масштабирующего коэффициента (К). Это свидетельствует о достоверно более глубоких, стратегических нарушениях системного регулирования пациентов в период, предваряющий развитие клинических рас-сторойств, непосредственно ведущих к летальному исходу заболевания, чем это происходит у лиц, выживших в БИТ. Причина - максимально выраженное нарушение информационно-энергетического обмена в системе в первом случае, делающее успешную адаптацию невозможной. Конкретным проявлением указанных фатальных расстройств является упоминавшийся выше феномен деформации фазового пространства, который характеризовался аномально большим, чем в других группах обследованных, уровнем структурирования базового аттрактора и потере дифференциации высоко- и среднечастотных секторов иерархической системы, радиус суб-аттакторов которых становился одинаково мал. Это обстоятельство объясняло парадоксально меньшие финальные значения масштабирующего коэффициента (К), выявляющиеся при исследовании индивидуальных графов ветвлений аттракторных режимов умерших больных и, наоборот, его возрастание при анализе техже данных в объединенном фазовом пространстве вместе с реализациями выживших пациентов. В числовом виде феномен деформации фазового пространства был выражен как коэффициент дестабилизации Кс1, представляющий собой отношение числа возникших на фоне неустойчивости гомеокинеза локальных притягивающих областей 2-го порядка в исходном высокочастотном секторе системы ветвлений аттракторных режимов (при К=1) к финальному значению масштабирующего коэффициента, соответствующему моменту полного исчезновения структурирования фазового пространства динамической системы на ее низкочастотных уровнях. Предложенная характеристика функционирования организма с высокой степенью обобщения выражает степень системной диза-даптации, угрожающей летальным исходом. Это подтверждали исследования средних значений предложенного параметра, рассчитанные в группах, которые достоверно увеличивались по мере утяжеления течения и исхода острого коронарного синдрома от прогрессирующей стенокардии к ОИМ с летальным исходом. Та же закономерность установлена для дисперсии коэффициента дестабилизации (Кё). Динамика параметра позволяла однозначно регистрировать процесс развития финального состояния организма в случаях ОИМ, продолжавшийся в течение 4-12 часов вплоть до летального исхода заболевания. Отмечались нарастание, как самих значений абсолютных величин К(1, так и амплитуды их колебаний, а кроме того, экспоненциальный рост значений тренда процесса. Указанные сдвиги оказались специфичны только для группы умерших от ОИМ и не отмечались в выборках выживших обследованных. Это обстоятельство позволило оценить особенности изменений К<1 в качестве имеющих прогностическую значимость оперативных предикторов летального исхода ОИМ. Вместе с тем их характер, обусловленный фатальными нарушениями информационно-энергетического обмена в организме, представляется неспецифичным. Такого рода расстройства вследствие своей интегральной природы являются отражением общих механизмов умирания. Доказательством стали результаты исследования особенностей динамики энтропии кардиоритма в группе обследованных (20 чел.), умерших в БИТ вследствие другого типа сосудистой катастрофы - ОМНК, тождественные данным, полученным в группе ИБС.

Обобщение конкретных закономерностей, полученных при исследовании различных групп обследованных, и тот факт, что такой базисный параметр функционирующего организма как степень его упорядоченности, реализующаяся через информационный обмен, демонстрирует во времени случайно-подобный характер динамики, привело к необходимости сформулировать новую концепцию явлений гомеостаза в рамках его новой модели, построенной на основе парадигмы детерминированного хаоса.

В дальнейшем для удобства изложения понятие "система со случайно-подобным поведением" заменили на термин " хаотический процессор", который служит расширением понятия "странный аттрактор", поскольку он отражает и структуру, генерирующую подобное сложное поведение. В качестве измеряемых параметров использовались аттракторные траектории. Биологические объекты, как уже упоминалось, по определению представляют собой неравновесные открытые системы, поэтому главной отличительной характеристикой предлагаемого нами хаотического гомеостата является множество взаимодействующих открытых хаотических процессоров, каждый из которых моделирует работу некоторого странного аттрактора, т.е. генерирует случайно-подобный процесс. Открытый хаотический процессор характеризуется тем, что он имеет внешний вход, значение которого суммируется с текущим значением странного аттрактора, являясь по отношению к нему управляющим сигналом. Известно, что любое внешнее приращение текущего значения странного аттрактора переводит его на другую траекторию по отношению к предшествующей или ведет к выбросу процесса за бассейн притяжения. В этом случае возникает два сценария поведения объекта. В первом из них, когда сумма управляющего и текущего значений случайно-подобного процесса принадлежит бассейну притяжения, переходной процесс завершается так, что после его непродолжительной динамики в бассейне притяжения в виде некоторого переходного процесса, странный аттрактор "захватывает" все последующие значения. Второй сценарий характеризуется переходом хаотического процессора в особое "перевозбужденное" состояние, в котором он прекращает генерацию случайно-подобного поведения и выключается на некоторое время из заданной схемы взаимодействия с внешней средой или с другими хаотическими процессами. Таким образом, наблюдаемый случайно-подобный процесс каждого отдельного открытого хаотического процессора и их совокупности в составе модели сложной открытой системы будет состоять как из чередующихся переходных процессов в бассейне притяжения, так и собственно аттракторных траекторий, которые характеризуются принадлежностью всех значений процесса телу странного аттрактора.

Гомеостат, элементами которого являются взаимодействующие открытые хаотические процессоры, условимся называть ХАОТИЧЕСКИМ ГОМЕОСТАТОМ (ХГ). Каждый из входящих в его структуру хаотических процессоров моделирует работу соответствующего странного аттрактора, формирует управляющее воздействие на него и оценивает его состояние в условиях воздействии внешней среды. В установившемся состоянии ХГ сохраняет низкоамплитудные хаотические колебания, проявляющиеся относительно однородным перемешиванием фазовой траектории системы в пространстве ее существования. Таким образом, хаотическое движение, характеризующее макросистему, в данном случае может быть определено как "стабильное", которому соответствует строго определенная локализация в фазовом пространстве и соответствующий топологический портрет. Однако имеющаяся в заданных рамках вариабельность поведения данного объекта, присутствующая по определению, обеспечивает оптимальную адаптацию и выживание. Она позволяет реагировать не только на известные воздействия внешней среды, но и на новые паттерны воздействий, ставя им в соответствие также некие новые устойчивые конфигурации гомеокинеза. Кроме того, использование в качестве элемента ХГ открытых хаотических процессоров позволяет иметь теоретически бесконечное множество конфигураций как устойчивых, так и неустойчивых, что, по нашему мнению снимает парадокс несоответствия ограниченного набора реагирующих механизмов, функционирующих в условиях бесконечного разнообразия дестабилизирующих стимулов и возможность эффективной адаптации. Вместе с тем сам ХГ вследствие комплексности системы по своей сущности также является составным открытым хаотическим процессором.

Другим аспектом предлагаемой концепции является то положение, что хаотический гомеостат представляет собой как структурно-функциональную, так и когнитивную модель организмической системы. С ее помощью можно найти новые объяснения наблюдаемых феноменов функционирования и поведения систем исследуемого класса, т.е. организмов. Предлагаемая модель дает возможность вводить новые трактовки традиционно используемых понятий на основе максимально обобщенных понятий. В частности, на основании сказанного, патологию можно представить в качестве динамического состояния хаотического гомеостата с недостижимой устойчивой конфигурацией. Другими словами, функционирование организмической системы при патологии (в особенности острой, как показали проведенные исследования) представляет собой, как правило, быстрое и также хаотическое чередование квазиустойчивых конфигураций, приводящее к диссипации энергии, чему соответствует феномен деформации фазового пространства существования объекта. В некоторых критических состояниях (например, при развитии тяжелой миокардиальной ишемии, сосудистых катастроф - ОНМК) возможно появление гиперхаоса переходных процессов от одних квазиустойчивых состояний к другим. Причем данный феномен охватывает уровни иерерхически построенного (составного) ХГ не только по горизонтали, но и последовательно от высокочастотных к низкочастотным по вертикали структуры. Представляется, что в подобных случаях процесс изменения структуры фазового пространства аналогичен сценарию перехода к высокоразмерному хаосу описанным М.Фейгенбаумом в рамках закона всеобщности. Гиперхаос знаменует возникновение столь значительных потерь энергии, что происходит не только деформация, но и коллапс фазового пространства с полным прекращением движения, то есть смертью системы (по аналогии с процессами в миокарде при фибрилляции желудочков). Вместе с тем, при наличии энергетического шунта, питающего систему в момент дестабилизации, возможен скачкообразный переход к единственному строго устойчивому состоянию (гашение случайно-подобного поведения наблюдаемого процесса). В свою очередь, нормальным состоянием (здоровая система) следует считать совокупность устойчивых конфигураций с низкоразмерным хаосом перехода между ними или в ряде случаев строго детерминированными переходами.

Как показали проведенные исследования, динамика переходных процессов от одной конфигурации к другой может служить эффективным индикатором нормы или патологии с учетом индивидуальных свойств каждого конкретного организма. В предлагаемой модели каждой его подсистеме ставятся в соответствие отдельные саморегулирующиеся ХГ, в свою очередь, организованные в целостную иерархическую структуру. Для решения проблемы медико-биологических измерений свойство целостности организма является фундаментальным, но в рамках этой стратегически важной особенности общее фазовое пространство функционирования может быть разбито на непересекающиеся области притяжения каждого из существующих элементарных хаотических процессоров. Их поведение остается стабильным, когда все значения динамического процесса принадлежат бассейну притяжения и нестабильным при существовании текущих значений траектории не принадлежащих данной области. При этом ХГ последующего верхнего уровня организма и уровень хаотичности его элементов чутко реагирует на динамику конфигураций совокупности ХГ предшествующего уровня компонентов системы и т.д. по иерархии. В этой связи существенное значение приобретает понимание механизмов межу-ровневого взаимодействия в системе. Представляется, что не все "срывы" устойчивости конфигураций иерархически упорядоченных и связанных ХГ нижнего уровня приводят к возникновению квазиустойчивых конфигураций ХГ с высоким уровнем хаоса его переходных процессов на очередном верхнем уровне иерархии. Следует полагать, что вертикальные взаимодействия различных ХГ разных уровней имеют эволюционный смысл и включаются в работу только тогда, когда изменение хаотичности динамики угрожает существованию самой системы. Триггером их включения по нашему мнению является дефицит энергии в ХГ нижнего уровня, снижающей их возвращающую силу, если интенсивность действия внешнего возмущающего фактора такова, что они не могут адекватно парировать дестабилизацию и обеспечить колебания параметра в заданной области. Возможно в данном случае выполняется закон Вебера - Фехнера о полулогарифмической зависимости между силой воздействия и ответом системы. При отклонении от нее наблюдается, уже упоминавшийся ранее эффект прекращения работы хаотических процессоров нижнего звена и одновременное активирование вышестоящих механизмов с переадресованием энергии из зоны диссипации к этим структурам. Тем самым эволюционные процессы создают основу (платформу) для селекции значимых изменений хаотической динамики "нижних" ХГ и их представительности на уровне ХГ, соответствующем организму в целом. В то же время значимые изменения хаотической динамики "нижних" ХГ должны вызывать адекватную конфигурацию ХГ, соответствующего организму как целостной системе. Следовательно, при необходимости объективной оценки состояния устойчивости организма, эффективности его адаптации к действию дестабилизирующего фактора, например острой сердечно-сосудистой патологии, открывается возможность измерять только уровень хаотичности всей систем в целом, то есть характеризовать ее в максимально интегральном виде, что значительно уменьшает число измеряемых параметров системы.

Конкретную организацию гомеокинеза на базе описанных выше представлений можно представить в виде нового класса автоматов - хаотического автомата с переменным числом состояний. Каждому отдельно существующему во времени состоянию такого автомата соответствует бассейн притяжения одного из хаотических процессоров. Множество состояний хаотического автомата взаимно однозначно соответствует множеству хаотических процессоров. Переходы автомата определяются приращениями значений переменных принадлежащих хаотическому процессору. Теоретически при устойчивом функционировании организма хаотический автомат находится в единственном стационарном состоянии, которому соответствует устойчивая конфигурация хаотического гомеостата, характеризующаяся отсутствием в его составе хаотических процессоров с нестабильным поведением. На практике такое состояние макросистемы недостижимо. Приводимая выше модель является лишь обобщающей упрощенной схемой изучаемого явления. Поэтому в составе гомеостата в ограниченном объеме фазового пространства системы при фиксированных значениях ее параметров присутствуют притягивающие множества разного рода, в том числе - регулярного характера. Реально существуют не строго хаотические, а комплексные структуры, так называемые квазиаттракторы. Эти объекты чрезвычайно затруднительно исследовать, поскольку им свойственна исключительно сложная структура вложенных в пространство их существования бассейнов притяжения составляющих элементов. Другой особенностью, поведения биологических систем, как свидетельствуют проведенные исследования реальных случайно-подобных сигналов, является то, что в анализируемых объектах (ХП) не наблюдаются фазовые траектории, строго соотнесенные с телом странного аттрактора, как следует из описания предлагаемой теоретической модели гомеокинеза. В реальной действительности имеют место и измеряются процессы, являющиеся переходными в области (бассейне) притяжения странных аттракторов, поскольку генерирующие их живые системы перманентно находятся под воздействием разнообразных возмущающих факторов. Теи не менее указанные переходные процессы наследуют от аттракторов свойство восстановления, что подтверждается многочисленными экспериментами, как с математическими моделями странных аттракторов, так и с реальными результатами измерений (в том числе в нашей работе). Переходные процессы в бассейнах притяжения странных аттракторов также как и свми аттрак-торные траектории не имеют пиков в частотной области и являются нестационарными процессами. Они в точности воспроизводятся при заданном шумовом воздействии и экспоненциально "разбегаются" при меняющихся начальных условиях. Вместе с тем важным наследованием свойств странных аттракторов, как уже подчеркивалось, следует считать свойство восстановления. Полученные нами результаты по указанному направлению являются оригинальными и принципиальными в рамках предлагаемой концепции. Поскольку имеются разработанные нами эффективные алгоритмы восстановления фазового пространства странных аттракторов мы использовали эти же алгоритмы для восстановления переходных процессов.

Таким образом, выявление такой общей закономерности как случайно-подобный характер сдвигов информационной энтропии организм и че-ских систем, отражающей состояние системного гомеокинеза, а также феномена неравномерности следования точек фазовой траектории случайно-подобной динамики в многомерном пространстве состояний как одной из базисных характеристик биологических странных аттракторов, позволило сформулировать новый подход к описанию интегрального гомеостаза. Он объединяет классические представления о жизнедеятельности организма, изложенные в рамках теории функциональных систем и достижения нелинейной динамики в ее части, посвященной детерминированному хаосу. Согласно разработанной концепции гомеостаз представляется в виде иерархически построенной совокупности взаимосвязанных между собой потоками информации и энергии хаотических процессоров, генерирующих странные аттракторы, что в итоге образует хаотический автомат с неопределенным числом позиций, обеспечивающий желательный приспособительный эффект. Он реализуется в условиях непрерывно меняющейся среды согласно концепции П.К.Анохина путем построения необходимой конфигурации комплексного объекта, включающего необходимые хаотические процессоры. Поскольку данная структура является по своей сути иерархией объединенных в единое целое функциональных систем, возникновение необходимой в текущий момент констелляции субъектов регулирования определяется системообразующим фактором, а конкретный переход активности между аттракторами - наличием соответствия или несоответствия силы возмущающего стимула и энерговооруженности их притягивающих режимов. Последняя обуславливает эффективность притягивающей силы, возвращающей траектории контролируемых биологических параметров на тело аттрактора или в соответствующий им бассейн притяжения, а в противном случае - их притяжение к иным режимам, которым соответствует отличающийся набор регулирующих механизмов, принадлежащим к более высокому в общей иерархии уровню управления.

В заключение можно констатировать, что предлагаемый подход открывает возможность восстановления фазового пространства организма человека через его кардиоритмографическую информационную модель, которая может с успехом использоваться с целью получения необходимой диагностической и прогностической информации для решения конкретных практических медицинских задач.

1. Энтропия кардиоритма представляет собой высокоинформативный интегральный параметр, аккумулирующий информацию не только о количественном, но и качественном состоянии макросистемы - функционирующего организма, и может служить основой нозологической и дифференциальной диагностики острых сердечно-сосудистых расстройств коронарного генеза.

2. Динамика энтропии кардиоритма во времени является случайно-подобным процессом, отражающим генерацию организмом в процессе жизнедеятельности потока информации о своем структурном и функциональном состоянии.

3. Случайно-подобные сдвиги энтропии кардиоритма, представленные в фазовом пространстве в виде странного аттрактора, служат основой информационной модели системы интегрального гомеокинеза.

4. Иерархически построенная система гомеокинеза функционирует как хаотический автомат с неопределенным числом состояний, характеризующийся комплексной организацией упорядоченных по "вертикали" и "горизонтали" хаотических процессоров, что обеспечивает широкие возможности адаптации организма к меняющимся условиям внешней и внутренней среды.

5. Метод оценки степени хаотичности динамики энтпропии кардиоритма, основывающийся на вновь выявленной закономерности неравномерного следования точек фазовой траектории хаотических процессов в пространстве существования и определении в рамках данной закономерности количественного критерия степени хаотичности (КСХ), позволяет с помощью анализа топологических свойств аттрактора энтропии описать его комплексную организацию, поставить ей в соответствие известные сдвиги системного регулирования и установить иерархическую структуру гомеокинеза.

6. Дестабилизация гомеокинеза находит отражение в нарастании структурирования фазового пространства существования хаотического аттрактора динамики энтропии кардиоритма на притягивающие множества меньшего порядка, функционирующие короткие промежутки времени, а также - в появлении деформации данного пространства, вследствие нарушения информационно-энергетического баланса организма.

7. Развитие неустойчивой конфигурации гомеокинеза, проявляющейся быстрой сменой аттракторных состояний и прогрессированием деформации фазового пространства динамики энтропии кардиоритма, обладает прогностической значимостью, поскольку предваряет появление клинической симптоматики сердечно-сосудистых расстройств на фоне дестабилизации состояния организма на временной период порядка минут (острая интраоперационная дестабилизация АД, острая индуциро-ваная ВЭМ ишемия миокарда) или часов (наблюдение за спонтанными сдвигами сердечной активности при угрозе острой сердечной смерти).

8. Анализ топологических особенностей хаотического аттрактора энтропии кардиоритма, представленных в виде совокупности числовых характеристик в многомерном векторном пространстве, позволяет выявить устойчивую конфигурацию гомеокинеза, соответствующую развитию эндогенной стрессорной реакции, количественно оценить уровень напряжения системного регулирования, а также получить информацию о ее причинно-следственном характере, на основе которой осуществить качественную диагностику обратимых и необратимых повреждений сердечной мышцы на фоне развития острого коронарного синдрома.

9. Острая ишемия миокарда приводит к возникновению в структуре хаотического аттрактора динамики энтропии кардиоритма больных ИБС локальных притягивающих множеств 2-го порядка со строго определенными координатами, формирующими в объединенном пространстве существования динамического процесса сектор, соответствующий по времени появлению однозначных ишемических ЭКГ-симптомов, что делает возможным на альтернативной основе верифицирование острых транзиторных спонтанных расстройств коронарного кровообращения и увеличивает результативность диагностики и дифференциальной диагностики индуцированной ВЭМ ишемии миокарда дополнительно на 18%.

10.Коэффициент дестабилизации (К<1), оторажающий степень деформации фазового пространства системы позволяет в процессе мониторинга состояния больных острыми сердечно-сосудистыми расстройствами (ОИМ, нестабильная стенокардия, ОНМК) осуществлять прогнозирование летального исхода заболевания с вероятностью близкой к 1, если его (К<3) средняя величина превышает 0,1; дисперсия возрастает свыше 0,01 и наблюдается дальнейшее повышение абсолютных значений коэффициента в течение ближайших 4-12 часов.

11.Впервые созданные алгоритмические и программно - инструментальные средства оценки состояния сложных систем (организмов) со случайно-подобным поведением являются эффективным инструментом получения адекватной информации об их структурно - функциональных особенностях.

1. С целью установления неустойчивого переходного состояния системного гомеостатического регулирования в период острой дестабилизации состояния больных хирургического и кардиологического профиля рекомендуется с помощью предлагаемого в работе алгоритма исследовать динамику критерия степени хаотичности энтропии кардиоритма в фазовом пространстве состояния системы.

2. Диагностика скрыто протекающей дестабилизации состояния больных в состоянии покоя предполагает оценку степени структурирования фазового пространства существования странного аттрактора динамик энтропии кардиоритма. Заключение о наличии эндогенного стресса делается при возникновении в рамках получасового мониторинга более чем 10-12 вторичных притягивающих множеств (суб-атгракторов) при 11=0,3

3. Для анализа гомеостатической устойчивости и контроля адекватности анестезии необходимо непрерывное интраоперационное монито-рирование синусового кардиоритма с расчетом его относительной энтропии в динамике, начиная с массива кардиоциклов общей длительностью 5 мин. и далее со сдвигом в 1 дату, представление полученных данных п- мерном фазовом пространстве существования с последующим анализом топологии странного аттрактора в диапазоне околоминутных сдвигов. Параллельно проводится мониторинг среднего АД и сравнение его значений с показателями нелинейной динамики организации кардиоритма. Прогностическое заключение о неустойчивости системного гомеокинеза, предваряющей клинические симптомы неадекватности анестезии делается в случае, если

4. Верификация ИБС при проведении ВЭМ тестирования и дифференциальной диагностики синдромно-сходных заболеваний реализуется по вышеприведенному алгоритму, при начальном шаге расчета относительной энтропии кардиоритма по массиву ИЛ- интервалов длительностью 1-2 мин. Анализ особенностей топологии странного аттрактора динамики энтропии кардиоритма проводится в высокочастотном диапазоне сдвигов гомеокинеза (10-20 сек.). В его рамках необходимо определять пространственные координаты субаттракторов, выявленных в процессе теста, и по мере их появления сравнивать с обучающей выборкой, состоящей из аттракторных состояний, предварительно установленных у больных с подтвержденным диагнозом ИБС и положительным результатом ВЭМ. Диагностическое заключение о наличии острой ишемии миокарда на фоне ВЭМ делается в случае, когда сдвиги кривой КСХ превышают свои текущие значений более чем на 20%, и появляется субаттрактор с координатами в объединенном фазовом пространстве состояний, проецирующимися в "ишемический сектор".

5. Краткосрочное прогнозирование угрозы летального исхода больных с острыми сердечно-сосудистыми заболеваниями реализуется по алгоритму диагностики острой ишемии миокарда на последовательных участках непрерывно мониторируемого кардиоритма длительностью не менее 30-45 мин. Общая продолжительность предварительного накопления данных составляет не менее 4 часов. Проводится расчет коэффициента дестабилизации (Кс1), динамика последовательно и непрерывно получаемых дат которого, служит основой прогнозирования вероятного летального исхода в ближайшие 4-12 часов наблюдения. Решение о неблагоприятном прогнозе принимается при текущих абсолютных значениях параметра превышающих 0,1 на фоне увеличении их разброса (дисперсии более 0,01) и выходе тренда процесса из "коридора" допустимых значений.