Программное обеспечение

Введение

Современная медицина располагает огромным числом фармакологических средств, эффективно действующих как на организм в целом, так и избирательно на отдельные системы и органы, неисчислимыми возможностями диагностики и лечения самых сложных заболеваний. Уникальная аппаратура для ядерно-магнитного резонанса и эхографии позволяет на клеточно-молекулярном уровне исследовать живой организм и выявлять нарушения в микроструктуре тканей и органов. Ее фантастические успехи позволяют эффективно излечивать множество заболеваний. Однако, эффективность решения задачи сохранения и укрепления здоровья – одной из базовых человеческих ценностей, являющихся очевидным условием развития личности и осуществления ее многообразных функций, у нее на удивление низка. Парадокс имеет веское обоснование – для решения этой задачи, в первую очередь, необходимы доступные средства диагностики не болезней, а количества здоровья. Необходимы соответствующие измерения качества здоровья – без измерений нет науки, а без научного базиса не может быть и высоких результатов.

В свою очередь, для измерения компонентов именно здоровья (не болезней) необходимы соответствующие средства измерения, а для их создания необходима научная концепция.

Обширные экспериментальные материалы массовых обследований, позволили выработать и, в тоже время подтвердить тезис о том, что снижение адаптационных возможностей выявляется задолго до того, как обнаруживаются первые признаки болезни. Однако такой переход происходит постепенно. Снижение адаптационных возможностей организма служит прогностически неблагоприятным признаком и одной из ведущих причин возникновения и развития заболеваний. В данном случае хорошим примером может быть изучение длительного воздействия на организм психоэмоционального напряжения. При этом сначала возникает специфическая интеграция информационно-регуляторных и энергетических процессов, которая позволяет организму сохранять гомеостаз. Однако по мере нарастания силы и продолжительности психоэмоционального напряжения оно приобретает стрессорный характер, истощаются энергетические и пластические возможности организма, возникает дезинтеграция регуляторных приспособительных механизмов и формируется патология. В частности, нарушение вегетативного и гормонального баланса является одним из важных патогенетических факторов развития и прогрессирования атеросклероза. Аналогичная картина формирования специфических патологических изменений в результате дезадаптации к воздействию определенных факторов среды наблюдается у каждого человека по мере перехода от здоровья к болезни.

Необходимость измерения адаптационных возможностей особенно актуальна для школьников – наиболее чувствительному контингенту к стрессорным воздействиям окружающей среды. Даже во внешне благополучных семьях они имеют много дополнительных факторов риска снижения защитных сил организма, связанных с такими современными аспектами их образа жизни, как сложные взаимоотношения со взрослыми, недостаточность взаимопонимания в семье, неправильное питание и недостаточный уровень физической активности.

Все это приводит к большим нервно-эмоциональным перегрузкам и снижением резервов здоровья. По различным данным уровень здоровья школьников, как и всего населения России, постоянно снижается.

Особого внимания заслуживает эволюция сосудистого тонуса у современных школьников, показывающая явную тенденцию к его повышению. Проблема гипертензивных сосудистых реакций у молодого поколения стала поистине проблемой века. Доказательством тому является тот факт, что уровень артериального давления современных детей и подростков в среднем на 10-20 мм рт. ст. выше, чем у их сверстников 30 и даже 10 лет тому назад. Умственные и эмоциональные перегрузки в сочетании с малоподвижным образом жизни способствуют переходу эпизодических повышений АД в более стабильные нарушения регуляции сосудистого тонуса и создают «контингенты риска» по развитию ранних форм гипертонической болезни уже в школьном возрасте [2].

Анализ вариабельности сердечного ритма является научно обоснованной методологией донозологической диагностики, обеспечивающей получение информации о степени напряжения регуляторных систем, что позволяет судить об адаптационных возможностях организма. Этот метод прост, информативен и достаточно хорошо разработан. При записи ЭКГ имеется также возможность выявлять аритмии, что важно при обследовании детей.

В книге Р.М. Баевского и А.П. Берсеневой «Оценка адапационных возожносей организма и риск развиия заболеваний» [2] предложена следующая классификация функциональных состояний организма, основанная на представлениях о гомеостазе и адаптации:

• 
  Физиологическая норма. Состояние удовлетворительной адаптации к условиям окружающей среды. Достаточные функциональные возможности организма. Гомеостаз поддерживается при минимальном напряжении регуляторных систем.
  
• 
  Донозологические состояния. Для поддержания равновесия организма с окружающей средой необходима мобилизация функциональных ресурсов, что требует напряжения регуляторных систем. Развивается различная степень адаптационных механизмов. Функциональные (адаптационные) возможности организма в покое не снижены, способность адаптироваться к нагрузкам уменьшена. Гомеостаз поддерживается только благодаря определенному напряжению регуляторных систем.
  
• 
  Преморбидные состояния. Состояние неудовлетворительной адаптации к условиям окружающей среды. Функциональные возможности организма снижены. Гомеостаз сохранен лишь благодаря значительному напряжению регуляторных систем либо за счет включения компенсаторных механизмов.
  
• 
  Срыв (полом) механизмов адаптации. Резкое снижение функциональных возможностей организма. Гомеостаз нарушен. Развитие специфических патологических изменений на органно-системном уровне.
  

Исследование связи снижения адаптационных возможностей организма с заболеваемостью при массовых осмотрах населения показало, что длительное выраженное напряжение регуляторных механизмов ведет к невосполнимому расходованию функциональных резервов и, в итоге, приводит к развитию патологических состояний или к нарушению сложившихся физиологических компенсаций.

Комплекс факторов пребывания в школе требует от организма школьника постоянного напряжения регуляторных систем. Одновременное действие многих факторов ведет к тому, что в процесс адаптации включаются все более высокие уровни управления физиологическими функциями организма. Это обеспечивает необходимую координацию различных процессов и различных систем в рамках единой цели – уравновешивания организма со средой.

Напряжение регуляторных систем ─ это неспецифический ответ организма на любые неблагоприятные для него воздействия, требующие мобилизации функциональных резервов. Повседневная жизнь и процесс обучения также вызывают определенное напряжение механизмов регуляции. Это "рабочее напряжение" зависит от возраста, пола, индивидуальных особенностей, уровня здоровья, но не выходит за рамки так называемой физиологической нормы. В тех случаях, когда окружающие условия среды требуют от организма повышенных усилий и напряжение регуляторных систем выше обычного, "диагностируют" функциональное напряжение – умеренно, значительно или резко выраженное. Слово "диагностируют" здесь использовано не случайно. Состояния функционального напряжения называют донозологическими, а их оценка обозначается термином "донозологическая диагностика". Донозологические состояния являются пограничными между нормой и патологией. Они предшествуют развитию болезни и отражают снижение адаптационных возможностей организма.

Процесс обучения в школе требует от организма школьника не только высокой устойчивости к экстремальным воздействиям, но и хорошей пластичности, т.е. способности приспосабливаться (адаптироваться) к новым условиям существования.

В ходе такой адаптации происходит формирование новой функциональной системы, что требует определенного напряжения регуляторных систем, дополнительных затрат энергии. Вместе с тем, одним из важнейших профилактических средств неблагоприятного воздействия вредных факторов на организм является не только проведение школьником постоянных физических тренировок, направленных на сохранение высокого уровня физической работоспособности в процессе обучения, но и гармоничное воспитание личности, которое также крайне важно для успешного протекания процесса уравновешивания организма со средой. Этот процесс, наряду с напряжением регуляторных систем, требует и постоянного расходования функциональных резервов. Таким образом, нормальный уровень функционирования основных систем организма может быть сохранен только в случае, если не возникает перенапряжения регуляторных механизмов и не истощается функциональный резерв.

Комплексное действие неблагоприятных факторов может привести к развитию как неспецифических, так и специфических изменений. Общий адаптационный синдром, который возникает в ответ на любое стрессорное воздействие, является неспецифической реакцией организма. На ее фоне, в условиях неправильного образа жизни, у школьников могут развиться также и такие специфические для процесса обучения изменения, как физическая детренированность, нервно-психическая напряженность, утомление. Однако специфическим преморбидным изменениям предшествуют неспецифические донозологические, что позволяет эффективно прогнозировать вероятность возникновения неблагоприятных отклонений в состоянии здоровья.

Для распознавания различных градаций функционального состояния организма в зоне, пограничной между нормой и патологией, в условиях пребывания в школе, целесообразно использовать показатели, характеризующие реакции системы кровообращения. В.В. Парин с соавторами [9] выдвинул концепцию о системе кровообращения как индикаторе адаптационных реакций целостного организма. Система кровообращения наряду с нейроэндокринной системой играет существенную роль в процессах адаптации, что связано, прежде всего, с ее функцией транспорта питательных веществ и кислорода, основных источников энергии для клеток и тканей. Энергетический механизм занимает ведущее место в процессах адаптации. Дефицит энергетического обеспечения клеток и тканей является сигналом, запускающим всю цепь регуляторных приспособлений [6]. Переход от неустойчивого механизма кратковременной (срочной) адаптации к устойчивому механизму долговременной адаптации связан с усилением мощности клеточных систем синтеза белков и нуклеиновых кислот, обеспечивается увеличением их митохондриального аппарата. Как известно, важную роль в регуляции сердца и сосудов, в их приспособлении к текущим потребностям организма, играет вегетативная нервная система. Вместе с тем, вегетативный гомеостаз зависит от состояния более высоких уровней регуляции и отражает результаты адаптивного поведения всего организма.

Адаптация организма к измененным условиям среды обитания и социальным условиям требует затрат энергетических, метаболических и информационных ресурсов. В зависимости от предъявляемых к организму требований внешней среды, управление этими ресурсами, осуществляется через нервные, эндокринные и гуморальные механизмы, которые условно можно разделить на автономные и центральные (Баевский Р.М.1976, 1998, 2005). Переход на центральные механизмы управления происходит только в том случае, если автономные механизмы регуляции перестают оптимально выполнять свои задачи, (Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Семенов Ю.Н., 2000).

Как известно, выделяются три типа взаимодействия центрального и автономного контуров управления физиологическими функциями: саморегуляция, активация и мобилизация. Согласно современным представлениям, адаптационные реакции организма можно считать оптимальными, когда в их основе лежит деятельность механизмов саморегуляции (Баевский Р.М., 2009).

В соответствие с полученными данными, по мере возрастания интенсивности внешних воздействий активизируются определенные функциональные системы, вовлекая в адаптационные реакции дополнительные энергетические и метаболические резервы. Такой тип взаимодействия между центральным и автономным контурами управления может быть назван уровнем активации.

На уровне мобилизации функциональных резервов организма осуществляется стратегия максимальной активации автономных систем, и, при наступлении полного истощения их резервов, управление в организме целиком обеспечивается центральными механизмами регуляции. Подобный тип управления характерен для большинства нозологических форм заболеваний. Процессы выздоровления и реабилитации, так же как и процессы адаптации к экстремальным воздействиям, могут быть охарактеризованы как постепенный переход от уровней мобилизации и активации к уровню саморегуляции. Именно для этого уровня характерны самообновление и самовосстановление структурно-функциональных элементов живой системы, выработка и накопление энергетических и метаболических резервов организма (И.В. Давыдовский, 1969).

Определение типов регуляции, которые проявляются в процессе приспособления, можно осуществлять методами анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР), которые, в настоящее время, является общепризнанными методами изучения вегетативной регуляции кровообращения. Ежемесячно в ведущих медицинских журналах на Западе публикуются десятки статей на эту тему [10,12,13,14].

Вариабельность сердечного ритма – одно из фундаментальных физиологических свойств нашего организма. Организма, а не просто сердечно-сосудистой системы (ССС), и, тем более – сердца. ВСР с большой точностью отражает состояние именно регуляторных процессов в нашем организме, и ее изучение, поэтому, доставляет действительно неоценимую для качественных диагностики, прогнозирования, лечения и предупреждения болезней информацию.

ВСР находит все более широкое применение, и бум приходится именно на последние годы. Более того, в клинику внедряются методы анализа вариабельности и других периодических процессов, как-то систолического и диастолического артериального давления, ударного объема крови, частоты дыхания, волновых явлений в головном мозге.

В результате проведенных нами исследований было установлено, что вариабельность сердечного ритма является адекватным методом оценки функциональных резервов организма и обеспечивает контроль за процессом включения в адаптационную реакцию механизмов саморегуляции. Этот метод особенно широко применяется при скрининговых исследованиях в профилактической медицине для выявления скрытых и ранних форм заболеваний (Ушаков И.Б., 1994).

Математический анализ сердечного ритма [6], характеризуя на основе данных о вариативности кардиоинтервалов состояние симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, а также высших вегетативных центров, определяет не только реакцию системы кровообращения, но и напряжение регуляторных механизмов. В работах Р.М. Баевского и его сотрудников [2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] установлена связь вариабельности ритма сердца с нейрогуморальной регуляцией и адаптивными реакциями организма человека на стресс.

Как известно из многих публикаций (Н.А. Агаджанян, Р.М. Баевский, Семенов Ю.Н., и др. 2006, Шлык Н.И., 2006), в последнее время такие осмотры из года в год выявляют все больше и больше детей с разнообразными нарушениями здоровья. В связи с этим, принципиальное значение приобретает развитие методов, направленных на изучение процессов адаптации детского организма к условиям окружающей среды и выделение групп риска. Снижение адаптационных возможностей организма детей и подростков является главной причиной нарушения приспособительных механизмов и появления патологических реакций.

Варикард-Экспресс реализует технологию выявления состояний, предшествующих развитию болезни. Технология предназначена не для определения нозологических форм (от греч. nosos – болезнь и …логия) патологии, а для оценки неспецифических механизмов адаптации и риска развития заболеваний практически здоровых людей и лиц, с начальными формами патологии и выдачи заключения об уровне адаптационных возможностей организма и степени напряжения регуляторных систем (Таблица 1). Обнаружение состояния, предшествующего развитию патологического процесса во многих случаях позволяет предупредить его возникновение.

Таблица 1. Соотношение функциональных состояний организма с уровнем напряжения регуляторных систем.

При подготовке медицинской технологии мы считали, что впервые серийно выпускаемая система Варикард-экспресс для анализа и оценки ВСР не только взрослых, но и детей, школьников должен обеспечивать, прежде всего, реализацию известных и хорошо зарекомендовавших себя методик, и основан на накопленном в нашей стране опыте с учетом последних достижений зарубежных ученых.

В настоящее время разработаны математические методы донозологического контроля состояния здоровья космонавтов и взрослого населения, позволяющие осуществлять динамическое наблюдение и оценивать функциональные состояния организма на основе анализа ВСР. Определение оптимальных границ деятельности функциональных систем является одной из важнейших задач современной физиологии и медицины. Особенно это актуально для детей в связи с процессами роста и развития организма и той социальной ролью, которую играет подрастающее поколение в развитии нашего государства.

Однако, при разработке данной медицинской технологии, нам пришлось впервые применять методы ВСР для обследования различных возрастных и гендерных групп, при этом мы столкнулись с определенными затруднениями, так, как не изучена возрастная динамика границ параметров ВСР, соответствующих оптимальным режимам регуляции сердечно-сосудистой системы на различных уровнях ее функционирования. Отдельные аспекты этой проблемы были рассмотрены в рамках комплексных динамических обследований !Формула не в таблице человек, проведенных нами при подготовке данного программного продукта. Возрастная классификация обследуемых проводилась в соответствие с рекомендациями Института возрастной физиологии РАО. Общая характеристика и объем исследований приведены в Таблица 2.

Таблица 2. Общая характеристика, объем и методы исследования

На основе проведенных исследований нами были разработаны динамические границы нормативных диапазонов основных показателей ВСР.