Текст книги "Медицинские информационные системы: многомерный анализ медицинских и экологических данных"
Автор книги: Арсений Лушнов
Жанр: Социология, Наука и Образование
Возрастные ограничения: +12
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 13 (всего у книги 28 страниц)
7.2. Системные методы анализа реакций лейкоцитов крови
Лейкоцитарные элементы в клинических и лабораторных условиях исследуются путем подсчета лейкограммы (ЛГ).
Большой практический интерес представляют реакции лейкоцитарной системы в ответ на воздействие различных раздражителей. Эта система является очень важной при рассмотрении вопросов регуляции и адаптации, так как относительно легко выявляются ее морфологические и количественные изменения, а как известно, функциональные изменения не идут впереди морфологических, но сопутствуют им (Кондратьева Т. М., 1969; Зимин Ю. И., 1974; Горизонтов П. Д., 1981).
Однако в клинических и физиологических исследованиях до сих пор используются описательные характеристики лейкоцитов крови. Так, по эозинофилии, cопровождающейся лимфопенией, являющейся неблагоприятным прогностическим признаком, свидетельствующим об истощении функциональных способностей надпочечников, судят только на основании количественных показателей упомянутых элементов (Мацанов А. К., 1971).
В последние годы формализация и объективизация системы лейкоцитарных элементов и других клинических показателей быстро прогрессируют. Г. И. Марчук (1985) предлагает рассматривать клинический и лабораторный индекс тяжести заболевания. Имеются данные о моделировании динамики форменных элементов крови, производства гранулоцитов, моноцитов, ретикулоцитов и тромбоцитов (Лаугалис Р. В., Швирта Д. И., 1987). Получены модель организации кроветворения в колебательном режиме (Мокичев А. Я., 1987) и модель иммунной системы (Молер Р., 1982). Подобные модели используются в клинической практике (Marder P., 1986) и амбулаторных исследованиях (Yude G., Jiaruo W., 1985; Harnack G., 1986).
C целью исследования интегральной характеристики ЛГ в данной работе предлагается использовать вышеописанный функционал (Куперштох В. Л. с соавт., 1976) и критериальные функции.
Каждая из реакций (тренировки – РТ, зоны спокойной и повышенной активации – ЗСА и ЗПА, острого и хронического стресса – ОС и ХС) характеризуется особым комплексом изменений в центральной нервной системе и эндокринных железах, отличающих эти реакции друг от друга. Сложные нейроэндокринные изменения получают определенное отражение в морфологическом составе лейкоцитарной системы крови. В прогностическом отношении наименее благоприятной является стадия ХС. Развитие реакции тренировки, как правило, благоприятно. Наиболее благоприятным в прогностическом отношении является развитие и длительное поддержание реакции активации. С характером развивающейся адаптационной реакции связаны течение и прогноз патологического процесса (Гаркави Л. Х. с соавт., 1977).
В настоящее время существует распространенное мнение о том, что, согласно теории стресса Г. Селье (1960) и развитой теории адаптационных реакций Л. Х. Гаркави с соавторами (1977), численные границы всех лейкоцитарных элементов описаны в указанных ими пределах достаточно полно. Утверждается, что последовательность переходов функционального состояния организма достаточно строго детерминирована количественными характеристиками каждого из элементов лейкоцитограммы (ЛГ): реакция тренировки (РТ), зона спокойной активации (ЗСА), зона повышенной активации (ЗПА), острый стресс (ОС) и хронический стресс (ХС).
Однако наши исследования, ориентированные на указанные авторами количественные характеристики каждой из этих реакций, показали, что у практически здоровых людей в экспериментальных и клинических выборках лейкоцитограммы в 20–60 % случаев не укладываются в определенные авторами количественные границы либо по всем, либо по одному или нескольким лейкоцитарным элементам и, следовательно, не могут быть отнесены к одной из пяти указанных типов реакций. Кроме того, при прохождении организмом различных стадий адаптации встречаются такие лейкоцитограммы, которые, строго говоря, как с количественных позиций, так и с позиций оценки адаптационных возможностей описаны недостаточно полно (Лушнов М. С. с соавт., 1996). Об этом пишут и сами авторы путем введения все новых терминов и определений для некоторых типов реакций, например реакции ориентировки стресса, реакции тревоги острого стресса (Гаркави Л. Х. с соавт., 1982; 1990) и других. Вместе с тем каких-либо более или менее определенных количественных характеристик таких реакций уже не приводится, и дело заканчивается на этапе примерной качественной характеристики вновь выявляемых типов реакций.
7.3. Многолетняя ритмическая адаптация системы крови к космогеофизическим параметрам
Исследование причин количественных флуктуаций лейкоцитарных параметров и эритроцитов крови во времени около некоторых средних показателей актуально для решения динамической адаптации. Важно иметь сведения об отклонениях показателей гемограмм, в том числе ЛГ, в связи с циклическими изменениями СА и КЛ, которые оказывают влияние на ионосферу Земли. Ионосфера представляется в качестве грандиозного фильтра и модификатора солнечно-космических факторов, параметры которых выступают в качестве биоуправляющих. Известно, что соматические заболевания могут оказывать существенное влияние на показатели крови и что лица с неустойчивыми состояниями нервной системы и психики отличаются повышенной чувствительностью к воздействию природных факторов среды (Nadi N. S. et al., 1984).
Эта гипотеза проверена на примере 915 гемограмм 415 психически больных без соматической патологии (с неврозами, психозами, психастениями, депрессивными состояниями), обследованных в период с 1977 по 1988 г. в клинике психиатрии Военно-медицинской академии. В ЛГ исследовались ЛЕЙК в 1 мм3 и 6 типов клеток в процентах: ЭОЗ, СЕГ и ПАЛ, НЕЙТ, ЛИМ, МОН, БАЗ. Оценивали связь состава ЛГ и ЭРИТ, ГЕМ, СОЭ периферической крови с 3 системами природных факторов – ГМП, а также К-индексами, космическими лучами (ГИКЛ, ВСИКЛ и КЛ220 на высоте 220 м над уровнем моря) и ИП: f0F2, f0ES, fmin, h'F и M(3000)F2 (Лушнов М. С., Кидалов В. Н., 1996; Lushnov M. S., 1996b). Расчитывались МК и основные спектральные гармоники и периоды среднемесячных значений элементов ЛГ и космогеофизических параметров.
При изучении статистических оценок реакций системы лейкоцитарных элементов периферической крови на раздражители принимались во внимание следующие положения: 1) о максимуме корреляционных связей в норме и различной степени их разбалансировки в патологии (Шанин Ю. Н. с соавт., 1978), 2) наличие в литературе описания методов, позволяющих оценивать оптимальную сумму корреляционных связей – функционал лейкоцитограммы с разбиением ее элементов на непересекающиеся классы (Куперштох В. Л. с соавт., 1976), 3) возможности определения критериальных функций (КФ) конкретной лейкограммы через корреляционную оптимизируемую матрицу.
Для каждой из этих реакций выделены группы ЛГ по правилу Л. Х. Гаркави с соавторами (1977), модифицированному нами и основанному на вычислении отношения лимфоцитов к сегментоядерным нейтрофилам. Эти группы не укладываются в «классические» границы по одному или нескольким типам лейкоцитов и названы нами реакциями подобия (РП): подобие реакции тренировки (ПРТ), подобие ЗСА (ПЗСА) и так далее.
Построенная критериальная функция для системы лейкоцитов с соответствующим отбором элементов ЛГ, дающих оптимум этой оценке, во-первых, с точки зрения статистики, полностью покрывает (характеризует) всю исследуемую систему по определению M. S. Ridout (1988), во-вторых, является индивидуальной статистической характеристикой исследуемой системы, в-третьих, для каждого из исследованных типов реакций – имеет свои существенные характеристики, позволяющие достоверно отличать эти 10 типов реакций друг от друга (Лушнов М. С. с соавт., 1996). Примененный статистический подход позволил четко идентифицировать несколько дополнительных состояний лейкоцитов крови, подобных выделенным Л. Х. Гаркави с соавторами (1977), но имеющих свои особенные характеристики, указать один из путей к дальнейшему количественному описанию стрессорных и адаптационных процессов организма конкретного индивидуума – человека. Иллюстрация результатов приведена на рис. 7.1, откуда видно, что обе оценки – функционал и КФЛГ – обнаруживают определенный параллелизм и синхронность. Это говорит об адекватности предлагаемых оптимальных обобщенных корреляционных оценок, за исключением незначительных расхождений в направленности оценок реакций ПЗПА и ПХС.
Рис. 7.1. Сравнение интегрально-корреляционных оценок лейкограммы – функционала и критериальной функции – по типам реакций. КФЛГ и функционал ЛГ практически одинаково описывают переходы на различные адаптационные уровни
Адекватность примененных обобщенных корреляционных методик потверждаются и сравнением функционалов и КФ ЛГ для реакций РТ – с физиологическими механизмами напряжения функций и реакции ОС и ХС – с элементами стрессорного повреждения. Во всех трех случаях имеет место мобилизационное напряжение системы лейкоцитов и сопровождается значительно большими величинами суммарных корреляционных оценок по сравнению с зонами активации (ЗСА и ЗПА), когда наблюдаются менее значительные кооперативно-корреляционные соотношения элементов ЛГ (рис. 7.1).
Известно, что 5 классических типов реакций лейкоцитограммы описаны Л. Х. Гаркави (1982; 1984) в основном при исследовании электромагнитных полей. Аналогичным образом кровь реагирует и на другие физические факторы. Проведенный нами анализ свидетельствует о том, что изменения лейкоцитограммы при РТ и ПРТ незначительны и обеспечиваются кооперативными реакциями всех лейкоцитов. В ЗСА и ПЗСА организм поддерживает адаптацию к новым условиям, активно используя эозинофилы, число которых в крови возрастает. В ЗПА и ПЗПА включается следующая линия внутрилейкоцитарной защиты, приводящая к снижению в крови числа сегментоядерных нейтрофилов (возможно, по причине депонирования их тканями) и соответственному увеличению в процентном отношении числа лимфоцитов и других клеток. При ОС и ПОС к усилению защитной реакции организмом привлекаются палочкоядерные формы нейтрофилов. При ХС и ПХС эта линия внутрилейкоцитарной защиты становится неэффективной, резервы лейкоцитарной системы истощаются и число палочкоядерных форм в крови уменьшается. Таким образом, показана возможность количественного изучения типов реакций системы лейкоцитов крови с дополнениями и выделением по крайней мере 5 дополнительных реакций крови, подобных выделенным Л. Х. Гаркави с соавторами (1977), но имеющих свои особенные количественные характеристики. Показано, что дополнительные реакции имеют существенные особенности и отличия в сопряженности с ГМП (Лушнов М. С. с соавт., 1996).
Интегральные количественные критерии, описывающие системные реакции человека при адаптации к внешним условиям, являются важнейшими индикаторами функционального состояния. Для их получения применены методики вычисления множественных корреляций, где зависимыми признаками являлись параметры ЛГ, ЭРИТ, ГЕМ, СОЭ, независимыми – комбинации изучаемых ионосферных параметров, КЛ или ГМП. Это в случае существования значимых связей между наборами признаков дает принципиальную возможность прогнозирования количественных параметров крови – «зеркала» ФС организма по флуктуациям ГМП, СА, КЛ, ионосферным данным и, следовательно, оценки чувствительности конкретного организма к изучаемым космогеофизическим факторам. Такие связи получены по отдельным годам (с 1977 по 1988 г.) и представлены на рис. 7.2, 7.3, 7.4, откуда видны многочисленные варианты годовых корреляционных соотношений гематологических параметров с космогеофизическими факторами во времени.
Рис. 7.2. Динамические статистические соотношения значений функционала и критериальной функции лейкограммы, гематологических параметров циркулирующей крови в период с 1977 по 1988 г. с параметрами космических излучений – ГИКЛ, ВСИКЛ, КЛ220, – определенные методом множественных корреляций. Стрелки, соединяющие обозначения гематологических параметров с кривыми функционала и ГИКЛ указывают на наличие в определенный годовой промежуток статистически значимых множественных корреляций каждого из них с комплексом параметров космических излучений: ГИКЛ, ВСИКЛ, КЛ220
Рис. 7.3. Динамические статистические соотношения значений критериальной функции лейкограммы, гематологических параметров циркулирующей крови в период с 1977 по 1988 г. с параметрами солнечной активности – ППСР3000, ОЧСП, – определенные методом множественных корреляций. Стрелки, соединяющие обозначения гематологических параметров с кривыми КФЛГ и ППСР3000, указывают на наличие в определенный годовой промежуток статистически значимых множественных корреляций каждого из них с комплексом параметров деятельности Солнца: ППСР3000 и ОЧСП
Рис. 7.4. Динамические статистические соотношения значений критериальной функции лейкограммы, гематологических параметров крови в период с 1977 по 1988 г. с параметрами ионосферы: f0ES, f0F2, fmin, h'F, M(3000)F2, – определенные методом множественных корреляций. Стрелки, соединяющие обозначения гематологических параметров с кривыми КФЛГ и частоты f0ES электронного слоя Е ионосферы, указывают на наличие в определенные годовые промежутки статистически значимых множественных корреляций каждого из них с комплексом ионосферных данных: f0ES, f0F2, fmin, h'F, M(3000)F2
Выше упоминалось, что критериальные функции и функционал ЛГ могут служить индивидуальными системными показателями. Они отражают системную организацию ЛГ и указывают на различную степень закоррелированности (управляемости), гибкости ее реагирования и адаптивности. Применение их позволило оценить место в динамике системы лейкоцитов каждого пациента в течение 12-летнего периода исследований, а усредненные ежемесячные КФЛГ – среднегодовую и сезонную динамику. Этот параметр также вошел в набор зависимых параметров при вычислениях МК (рис. 7.2, 7.3, 7.4).
Важно отметить, что достоверные МК для ионосферы или ГМП в отношении КФЛГ (вычисленные на основе «внутренних» корреляций элементов ЛГ) означают определенную синхронность смещения всей системы регуляции с воздействующими факторами, переход ее на новый уровень функционирования, в отличие от МК с отдельными элементами ЛГ. Получены сведения, указывающие на периоды дисбаланса – «рассогласования» корреляционных связей, проявляющегося через увеличение количества классов разбиения лейкоцитов и уменьшение величины функционала ЛГ. Причем сглаженная динамика функционала ЛГ и КФЛГ синхронна.
Таким образом, функционал ЛГ способен описывать групповую динамику адаптации ЛГ, а КФЛГ характеризовала усредненную индивидуальную динамику ЛГ.
В корреляционных достоверных соотношениях элементов гемограммы с ионосферными данными участвуют практически все показатели крови (рис. 7.4) с уровнем множественных корреляций от 0,31 (ГЕМ в 1987 г.) до 0,66 (ПАЛ в 1977 г.). Уровень МК показателей гемограммы оказался равным величине около 0,4, то есть составил среднюю степень причинной обусловленности их вариаций ионосферными процессами.
Уровень многолетних множественных корреляций гематологических показателей с параметрами космических излучений (рис. 7.2) оказался несколько ниже по сравнению с корреляциями с ионосферными процессами. Наименьшие величины МК = 0,26 – 0,28 зарегистрированы для ЭОЗ (1988 г.), ЛЕЙК (1988 г.), ЭРИТ (1988 г.), ЛИМ (1987 г.), наибольшие МК = 0,48 – 0,49 – для ГЕМ, ПАЛ, СОЭ (1980 г.).
Еще ниже степень корреляционной зависимости гематологических показателей обнаружена с параметрами солнечной активности (рис. 7.3). Наименьшая МК, равная 0,25, выявлена для МОН в 1988 г., наибольшие МК, равные 0,44, получены для СЕГ в 1977 г. и ЛЕЙК в 1980 г. Остальные корреляции для всех показателей гемограмм в данном случае изменялись в указанных пределах – между наибольшей и наименьшей величинами МК.
Необходимо отметить, что корреляционные зависимости гематологических показателей с изменениями вектора ГМП оказались выше по сравнению с таковыми при изучении космических излучений и солнечной активности, но немного ниже, чем в случае с ионосферными данными. Так, минимальная МК = 0,28 получена для СОЭ в 1987 г., максимальная, равная 0,57, – для ЛЕЙК в 1977 г.
Таким образом, сравнительный анализ МК для 4 видов внешних воздействий показал наибольшую биотропность ионосферных процессов в отношении гематологической системы.
Сведения таблицы 7.1 показывают полусуточную статистическую сопряженность ЭРИТ, ГЕМ и СОЭ при интервалах и частотах К-индексов в 1977 г. соответственно – 0–4/6, 4–8/12, 8-16/16. Таким образом, результаты свидетельствуют о сопряженности ЭРИТ, СОЭ, ГЕМ – параметров, косвенно характеризующих реологические и оксигенные свойства крови, – с качественной характеристикой ГМП, включая наличие кумулятивного эффекта.
Таблица 7.1
Результаты изучения сопряженности ЭРИТ, ГЕМ и СОЭ с полусуточными (0 – 12 ч) К-индексами в период с 1977 по 1988 г.
Разработанные методики оценки функционального состояния по ЛГ обнаружили отсутствие монотонности, строгого возрастания адаптационных возможностей лейкоцитов крови и, соответственно, изменения функционального состояния организма, когда, казалось бы, адаптационные возможности организма и лейкоцитов крови должны возрастать или уменьшаться. Переходы из одного функционального состояния в другое неоднозначны. Они говорят о немонотонности (непостепенности) скачков и изменений в системе крови в условиях стресса. Это подтверждается характером корреляций КФЛГ и сопряженностью отдельных показателей гемограмм при воздействии параметров ионосферы, СА, ГМП и КЛ (рис. 7.2, 7.3, 7.4 и таблица 7.1).
Получено множество разновидностей статистических динамических связей системы лейкоцитов крови с космогелиогеофизическими параметрами, в которое попеременно входят как отдельные элементы, так и весь набор элементов гемограммы, а также критериальная функция с низкими, средними и высокими уровнями частных корреляций. Это указывает на возможность существенных межсистемных регуляторных сдвигов крови и других биологических систем, что может привести к дисбалансу ФС организма от воздействия комплекса КЛ, СА, ионосферы и ГМП. Вероятно обострение некоторых хронических заболеваний, например в периоды значимой корреляции с ЭОЗ или БАЗ возможна активизация аллергических заболеваний в силу содержания в них медиаторов и наличия в норме регуляторных связей с электрическими процессами головного мозга. Одной из причин феномена флуктуаций содержания лейкоцитов и эритроцитов в крови могут быть ритмические свойства изучаемых внешних факторов.
7.4. Сезонные соотношения лейкограммы с геомагнитным полем и ионосферой
Выше были приведены сведения о сезонных вариациях параметров ЛГ. Однако о вероятных физических причинах таких флуктуаций, как правило, в литературных источниках не упоминается, и результаты исследований не опираются на многолетние наблюдения. В таблице 7.2 представлены результаты статистического изучения влияния 3 составляющих вектора ГМП на отдельные параметры ЛГ методом МК, показано, что наиболее часто с высоким уровнем МК и значимости ЛГ подвержена воздействию магнитного поля Земли в осенние периоды, хотя и в другие сезоны года могут быть существенные изменения ее параметров за счет вариаций ГМП.
Выше приводились сведения о значительных сезонных вариациях параметров ионосферных слоев. Поэтому на основании достаточного статистического материала проверена гипотеза о сезонном синергизме параметров циркулирующей крови с ИП. Результаты дают положительный ответ на поставленный вопрос. Кроме того, имеются существенные отличия в характере «откликов» осенне-весенних периодов от летне-зимних. Весной и осенью корреляционных связей значительно больше, их значения выше, более выражен системный, синергичный характер, о чем свидетельствует наличие корреляций с системно-корреляционным параметром КФЛГ (0,63 – осень 1979 г., 0,76 – осень 1982 г., 0,97 – весна 1977 г.). Это дает основания предполагать, что в весенне-летний период не только ГМП может способствовать развитию таких патологических проявлений организма, как обострение аллергических реакций, иммунопатологий и некоторых других. Нужно отметить, что такие показатели крови, как СОЭ, ГЕМ и ЭРИТ, также проявляют периодические ответные реакции на флуктуации ионосферы (Лушнов М. С., 1995а).
Таблица 7.2
МК между гематологическими признаками и параметрами ГМП в различные сезоны года в период с 1977 по 1988 г.
Правообладателям!
Это произведение, предположительно, находится в статусе 'public domain'. Если это не так и размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.