Текст книги "Клиническая кризология в кардионеврологии. Руководство для врачей"

Каждому врачу известно, что болезнь, однажды продемонстрировав характерный комплекс симптомов или клинических проявлений, часто приобретает затяжной, хронический характер. Нередко, а скорее очень часто, хроническое заболевание сопутствует всей жизни больного, протекая с периодами обострений и ремиссий. Очевидно, что хроническое течение обусловлено существованием патологических процессов, которые могут быть длительное время компенсированы. Под влиянием различных обстоятельств внешней или внутренней природы относительно устойчивое равновесие между силами адаптации и свойствами патологического процесса может нарушаться – возникает обострение. Есть все основания называть такие обстоятельства факторами декомпенсации. Если развитие патологического процесса обусловлено его внутренними свойствами, сложными механизмами его сохранения и развития, то факторы декомпенсации могут носить характер внешнего или внутреннего, в том числе случайного воздействия.

Если бы система кровообращения была закрытой, существующей по своим внутренним законам, без связи с внешней средой, с нервной и эндокринной системой, без обмена информацией и веществами, то поведение патологического процесса определялось бы действием второго закона термодинамики. Этот сценарий предполагает стремление системы к разогреванию, хаосу и разрушению. Поскольку организм человека является открытой системой, сохраняющей непрерывные связи с внешней средой, функционирование этой системы испытывает воздействие как внешних, так и внутренних факторов, способных ускорять или тормозить динамику патологических процессов.

Развитие атеросклероза, например, определяется действием различных патогенетических механизмов. Многочисленные, в том числе наследственные факторы, определяющие особенности обмена веществ и активность ферментов, состояние крови (вязкость, концентрация глюкозы и т. д.), сосудистой стенки, гемодинамики (уровень артериального давления, турбулентные потоки) – способствуют развитию патологического процесса.

Рис. 4.2. Динамика патологического процесса

(-) – отрицательная обратная связь; (+) – положительная обратная связь.

Другие факторы, такие как: нейроэндокринная регуляция, действие лекарственных средств – способствуют уменьшению активности патологического процесса. Равновесие системы, способной смещаться в сторону компенсации или декомпенсации определяется положительной или отрицательной обратной связью (Рис. 4.2.). Существование подобного механизма определяет неравномерность течения болезни. При этом разогрев системы происходит путём вовлечения в движение других звеньев патогенеза, и он возможен при очевидном преобладании положительных обратных связей. Хорошо известный в клинической практике синдром взаимного отягощения – типичная модель такого сценария. Патологические процессы создают многочисленные, сложно взаимодействующие циклы взаимной поддержки, что и определяет хронический, зачастую прогрессирующий характер течения многих заболеваний. В некоторых случаях векторы динамических процессов совпадают, создавая условия для синхронизации и развития обострения. Атеросклероз развертывается во времени медленно, и это часто не позволяет обнаружить момент обострения, за исключением случаев активации атером. Подвижные и быстроизменяющиеся функции системы кровообращения чаще демонстрируют действие законов поведения динамических конструкций, потерявших равновесие. Это особенно заметно при наблюдении за больными, страдающими артериальной гипертонией. В присутствии основных участников патологического процесса (ремоделирования сосудистого русла, нарушения обмена веществ, симпатикотонии и т. д.) сдвиг одного из существенных параметров крови, например, концентрации глюкозы, приводит к изменению поведения болезни. Формирование каузального круга происходит по схеме: увеличение вязкости плазмы крови – увеличение периферического сопротивления – повышение давления – спазм периферических артерий – увеличение периферического сопротивления – повышение артериального давления и так далее. Неизбежные повторения характеризуют цикличность происходящих событий. Отрицательные обратные связи, возникающие под влиянием лечения, безусловно, существуют. Они оказывают существенное влияние на течение болезни. Так, применение антигипертензивных препаратов выключает одно из звеньев патологического процесса.

Структурно-функциональная пластичность системы кровообращения имеет огромный запас прочности и множество механизмов адаптации и компенсации, многие из которых действуют как отрицательные (тормозящие) обратные связи и ограничивают развитие болезни и разогрев системы. Поведение сложных биологических систем, функционирующих в колебательном режиме, неизменно демонстрирует стремление к стабильности, возвращению равновесия, что, несомненно, является одним из проявлений общего свойства – гомеостаза.

Таким образом, течение патологического процесса характеризуется неравномерным движением, изменяющим вектор в зависимости от действия факторов компенсации и декомпенсации. Принципиально важно, что движение может быть не только «прогрессирующим», но может иметь характер периодических колебаний вокруг равновесного центра (стабильное течение), может демонстрировать регресс симптомов (ремиссия) или стремление к декомпенсации (обострение). Участие в развитии болезни различных механизмов патогенеза создает условия для синхронизации патологических процессов. Этот пространственно-динамический феномен может служить причиной перехода системы в режим, который характеризуется потерей равновесия.

Установив с помощью клинических наблюдений, что колебания от обострения к ремиссии являются характерным признаком течения хронических заболеваний, попробуем понять, к каким конечным точкам стремится этот процесс. Обострения и ремиссии характеризуют лишь динамические фазы процесса, который может находиться в состоянии декомпенсации или компенсации. Регулярное или нерегулярное чередование фаз течения болезни в своей сумме и во времени определяют вектор движения и долговременные тенденции, определяющие исход процесса (Рис. 4.3.).

Рис. 4.3. Динамические типы течения болезни

Несмотря на колебания, характеризующие временное ухудшение, заболевание может протекать вполне доброкачественно – стабильное течение (А). Основная динамическая характеристика стабильного течения – колебания небольшой амплитуды вокруг равновесного состояния. В некоторых случаях, под влиянием лечения или механизмов адаптации, заболевание характеризуется затухающим течением – уменьшением амплитуды колебаний (В). Агрессивное течение (С) проявляется увеличением амплитуды колебаний и отклонением в зону декомпенсации, тогда периоды обострения преобладают над кратковременными периодами ремиссий, а глубина обострений ассоциируется с выраженной декомпенсацией функций.

Оценивая движение патологических процессов, а значит и болезней, мы получаем качественно новый инструмент для анализа. Сопоставление динамических типов течения заболеваний с их исходами демонстрирует любопытные результаты. Динамический тип «А» (стабильное течение) характеризуется сменой обострений и ремиссий, относительно продолжительных по времени, с небольшой амплитудой колебаний, означающей, что в благоприятные периоды пациент не чувствует себя полностью здоровым, однако и обострения протекают без ярких клинических проявлений. Именно такой тип течения характерен для большинства больных, страдающих ишемической болезнью сердца и мозга. Периоды компенсации могут быть настолько продолжительными, что пациенты отмечают устойчивое улучшение своего состояния.

Затухающее течение (тип В) не характерно для сосудистых заболеваний сердца и мозга. Как правило, в этих редких случаях дебют клинических проявлений характеризуется острым началом (транзиторная ишемическая атака, инфаркт миокарда, инсульт). При адекватном лечении и изменении образа жизни заболевание приобретает благоприятное, доброкачественное течение.

Чрезвычайно важен для анализа динамический тип «С» – агрессивное течение заболевания. Не самое частое, но наиболее демонстративное течение сосудистых заболеваний сердца и мозга характеризуется малыми признаками в дебюте и нарастающими по времени и тяжести эпизодами обострений. Периоды обострений становятся глубже и продолжительнее, кривая смещается вниз, в зону декомпенсации, и кратковременные улучшения не меняют общего, неблагоприятного вектора течения патологического процесса. Кроме того, для агрессивного течения характерны пароксизмальные ухудшения, которые проявляются гипертоническими кризами, нарушениями ритма сердца, транзиторными ишемическими атаками. Именно этот тип течения сосудистых заболеваний сердца и мозга служит основным «поставщиком» сосудистых катастроф.

Необходимо отметить, что в относительно благополучное течение болезни всегда может вмешаться случай, так как открытая система подчинена действию законов окружающего мира. Однако действие внешних или внутренних факторов декомпенсации на равновесные и неравновесные системы, находящиеся в фазе компенсации или декомпенсации (обострения или ремиссии с клинической точки зрения), сопровождается разными ответами.

Обострение болезни в большинстве клинических случаев является лишь фазой течения патологического процесса, который носит характер периодических колебаний между зоной компенсации и декомпенсации. Катастрофическое течение болезни (криз, острое нарушение коронарного или мозгового кровообращения) принципиально отличается от обострения синхронизацией патологических процессов, активизацией положительных обратных связей и разогревом системы. Такое развитие болезни протекает с потерей равновесия и нарастающей декомпенсацией функций, включением автокаталитических механизмов обострения, стремлением системы к разрушению.

Анализ типов течения болезни позволяет говорить о динамической самоорганизации патологических процессов.

1. Dickerson К., Berlin J.A. Meta-analysis: State of the Science. Epidemiol Rev. 1992; 14:14–76.

2. Jackson C.F., Hutchison A., Dennis M.S. et al. Differing riskfactor profiles of ischemic stroke subtypes: evidence for a distinct lacunar arteri-opathy? Stroke. 2010;41(4):624-9.

3. Патофизиология. Курс лекций: Учебное пособие. Под редакцией П.Ф. Литвицкого. М.: Медицина, 1997.

4. Давыдовский И.В. Проблема причинности в медицине (этиология). М.: Государственное издательство медицинской литературы, 1962.

5. Halliday A., Harrison М., Hayter Е., Kong X, Mansfield A.et al. 10-year stroke prevention after successful carotid endarterectomy for asymptomatic stenosis (ACST-1): a multicentre randomised trial Lancet. 2010 Sep 25; 376(9746): 1074-84.

6. Bedi U.S., Singh M., Singh P.P. et al. Effects of statins on progression of carotid atherosclerosis as measured by carotid intimal-medial thickness: a meta-analysis of randomized controlled trials. J Cardiovasc Pharmacol Ther. 2010 Sep; 15(3):268-73.

7. Липовецкий Б.М. Инфаркт, инсульт, внезапная смерть. Факторы риска, предвестники, профилактика. – СПб: «Специальная литература», 1997.

8. Широков Е.А. Гемодинамические кризы. – М.: Издательство КВОРУМ, 2011.

9. Блехман И.И. Синхронизация в природе и технике. М.: Наука, 1981.

10. Суслина З.А., Фонякин А.В., Гераскина Л.А. с соавт. Практическая кардионеврология. – М: ИМА-ПРЕСС, 2010.

Глава 5
Основания клинической кризологии

В середине прошлого века в разных областях фундаментальной науки: физике, химии, математике, биологии стало формироваться новое мировоззрение, в рамках которого быстро оформились попытки объяснить поведение сложных процессов, развитие которых зависит от воздействия множества внутренних и внешних факторов¹. Изменилась научная парадигма и за короткий период времени стало ясно, что устройство мира оказалось сложным, хаотичным, далеким от наивных механических моделей и линейных зависимостей, подчиненным закономерностям, которые нельзя объяснить в рамках одной научной дисциплины². Оказалось, что классическая механика убедительно объясняла устройство мира только на простейших моделях неживой природы.

Революция началось с прикладной математики, в недрах которой созрело убеждение в том, что описать сложные явления окружающего мира с помощью уравнений с одним неизвестным невозможно. Статистическая физика и механика с их прямолинейными методами исследования и экспериментами, направленными на выявление элементарных связей между действующей причиной и последующим событием, не способны объяснить сложные изменения в природе биологических объектов. Наблюдение за живыми биологическими объектами свидетельствует о том, что сложные открытые биологические системы способны к самоорганизации, развитию, сохранению стабильности и усложнению. Сложность биологических живых структур заключается не только в многообразии их химического состава и форм, но и в многомерности пространственно-временной организации. Поведение такой системы всегда нелинейное, оно подвержено непрерывным изменениям, колебаниям, флуктуациям, которые позволяют ей сохранять высокий запас прочности в изменяющемся мире. По мнению С. Курдюмова – одного из авторов математического метода описания функций сложных систем – наиболее глубокие следствия последних достижений в математике состоят в том, что эта наука стала ближе к изучению живой природы³. Методами математического моделирования показано, что явления, происходящие в сложных биологических системах, могут быть описаны нелинейными дифференциальными уравнениями, которые имеют несколько решений, приводящих к фазовым переходам^4,5. Другими словами, функция, имеющая определённый вектор, может сохраниться, а может измениться на противоположное направление. Непрерывные колебания, которым подвержены все функции открытой системы, не монотонны, они подчинены закономерностям, которые проявляются только в совокупности. Сложные нелинейные системы не подчиняются и принципу суперпозиции. Нельзя утверждать, что действие на систему факторов «А» и «В» равно сумме воздействий этих факторов по отдельности⁴. Как ученик, получивший в школе двойку или тройку, не является отличником, так и биологическая система, подверженная действию двух факторов, не отвечает суммой изменений качества или количества. Даже действия линейных факторов, последствия которых легко прогнозируются в отношении субстанций неживой природы, проявляются совершенно по-другому при их применении к сложным биологическим структурам. Принципиально важным оказалось понимание роли динамической организации систем для сохранения их стабильности.

Сложная организация (структура) скорее всего лишь метастабильно устойчива. Чтобы поддерживать свою целостность, периодически преодолевать тенденцию к стохастическому распаду, она должна существовать в колебательном режиме, позволяющем замедлять процессы и устанавливать общий темп развития внутри системы.

Таким образом, новое междисциплинарное направление в фундаментальной науке обнаружило свой интерес к изучению поведения сложных открытых неравновесных колебательных систем, к которым с уверенностью можно отнести биологические объекты, в том числе и организм человека. Существенная особенность новой идеи заключается в том, что предметом её изучения становится совокупность структуры и функции в непрерывном движении. Исследование пространственно-временной организации сложных систем (структур) определяет и сложившееся название синтетического научного направления – синергетика.

Термин «синергетика» (совместное действие) предложил немецкий физик Герман Хакен (1969). Развитие идеи началось с того, что специфические и далекие от биологии исследования, развивавшиеся в области теории когерентных лазеров, стали выявлять общие закономерности самоорганизации динамических систем, изучение которых оказалось полезным в самых разных областях человеческих знаний. Сегодня синергетику определяют как науку о самоорганизации, самопроизвольной пространственно-временной упорядоченности неравновесных систем. В России синергетика получила мощное продвижение среди последователей С. Курдюмова, вместе с разработкой методов математического моделирования поведения сложных структур. Распространению нового мировоззрения в различных областях науки способствовали многочисленные публикации отечественных исследователей (Д. Чернавский, Ю. Романовский, Г. Малинецкий, Е. Князева и др.). Фундаментальные работы, открывающие важные закономерности динамики открытых неравновесных систем, принадлежат брюссельской школе И. Пригожина. Группы исследователей в Германии и Швейцарии развивают прикладные направления синергетики в области психологии и психиатрии (Гюнтер Шипек, Вольфганг Чахер). В течение одного-двух десятилетий идеи и методы синергетики распространились из области теоретической физики и прикладной математики в сферу социологии и биологии. В 1970 году синергетика обособилась как научное направление, а в 1977 году группе исследователей во главе с И. Пригожиным за выдающиеся исследования в области поведения сложных структур была присуждена Нобелевская премия по физике. Менее известными широкой публике, но не менее важными в формировании нового научного направления, были работы великих математиков XX века: А. Пуанкаре, А. Андронова, А. Колмогорова, исследования которых были далеки от прикладной науки, но легли в основу современных представлений об устройстве мира⁶.

Сегодня новая обширная область междисциплинарных исследований, которую принято именовать нелинейной наукой, включает нелинейную термодинамику, теорию катастроф, теорию динамического хаоса и фрактальную математику^2,5,6. Н арубеже веков возникли специализированные журналы, отражающие новые разработки в теории поведения сложных систем. Nonlinear World, Nonlinearity, Journal of Nonlinear Science, Nonlinear Phenomena, Chaos – эти и другие издания активно популяризируют фундаментальные знания, изменившие традиционные взгляды на законы мироустройства, которые казались незыблемыми сотни лет. К сожалению, научная революция в философии, математике и физике, возбудив такую область естественных наук как биология, еще совсем не затронула медицину.

Весьма перспективными представляются возможности применения синергетических моделей поведения сложных неравновесных систем в нормальной и патофизиологии. Зачатие, рождение, развитие, морфогенез, старение, адаптация, здоровье и болезнь – эти и другие динамические процессы протекают по сложным закономерностям, которые почти неизвестны медицинским специалистам, мышление которых формировалось на основе материалистического детерминизма и статистических методов анализа. Между тем, само начало жизни обусловлено не только смешиванием набора белков, жиров и углеводов в определённом объеме, но совпадением биологических процессов во времени, пространстве и движении.

Совершенно очевидно, что построенная на элементарных линейных связях концепция факторов риска, лежащая в основе современной системы профилактики инсульта и инфаркта миокарда, никогда не станет убедительной теоретической основой превентивной кардионеврологии. Просто потому, что открытые биологические системы по таким законам не функционируют. Болезнь возникает, развивается и приводит к сосудистым событиям по другим, более сложным законам. Познание этих законов необходимо и для понимания причин обострения болезни. Без этих знаний невозможно прогнозирование течения заболевания. Формально, закономерности поведения сложных систем находятся в далеких от медицины категориях физики, математики и философии, но в современном информационном мире все быстро перемешивается, так что не будет лишним добавить в этот коктейль кое-что из юриспруденции: незнание законов не освобождает от ответственности.

Сама мысль о том, что все процессы, в том числе патологические, нужно рассматривать в развитии, не нова. По меткому выражению Д. Чернавского, человечество более двух тысяч лет знает, что все течет и все изменяется. Для анализа оказались важными свойства динамических процессов: как течет, когда и в какую

сторону изменяется, как эти изменения сопрягаются с другими процессами. Разработка этих особенностей динамических систем часто приводит к решению важнейших проблем, в том числе проблем, связанных с переходом процесса в режим обострения. Возможно, что методология синергетических моделей поможет понять не только биохимические механизмы, но и динамическую организацию болезненного процесса.

Один из основополагающих выводов, который был получен методами математического моделирования нелинейных систем, заключается в том, что динамика сложных природных организаций, их самоорганизация связаны с периодическим чередованием режимов убыстрения процессов и их замедления^2,6,7. Колебания всех звеньев системы вокруг положения равновесия являются не только её необходимым свойством, но важным механизмом сохранения структуры. Как аналог второму началу термодинамики для неравновесных самоорганизующихся систем И. Пригожин обосновал принцип минимизации энтропии. Основной вывод, который следует из этого положения, заключается в том, что сложная система в процессе самоорганизации стремится к стационарному состоянию с наименьшей диссипацией.

Диссипация – процесс рассеивания энергии, превращения структуры в менее организованные формы.

Следовательно, эволюция сложных систем направлена не на разрушение (растворение, упрощение, уплощение), а на сохранение и усложнение. Поведение подобных структур в процессе усложнения и сопряжения функций представляет особый интерес для медицины, поскольку именно таким закономерностям подчиняется не только нормально функционирующая система, но и патологический процесс. Согласно этому фундаментальному положению болезнь как новая структурно-динамическая организация стремится к усложнению, созданию новых патологических конструкций⁸. Новые динамические системы в меньшей степени подчинены иерархической организации резонансных структур, и их поведение определяется собственными закономерностями.

Основная особенность функционирования неравновесных систем заключается в их способности к скачкообразным качественным переходам (Рис. 5.1.).

Рис. 5.1. Изменения качества при потере равновесия

Предположим, функция «Б» характеризует кислотно-щелочное состояние биологической среды – плазмы крови. Показатель pH среды не является величиной постоянной, он непрерывно колеблется в диапазоне от 7,34 до 7,43. Амплитуда этих колебаний изменяется в пределах физиологических отклонений (pH в зоне устойчивого равновесия с незначительными отклонениями от оси «А»). Колебания функции вокруг равновесного состояния являются необходимым условием сохранения стабильности всей системы и её приспособления к изменяющимся условиям (I.). Патологические процессы часто протекают за пределами компенсации. Увеличение амплитуды колебаний (раскачивание) приводит функцию «Б» ближе к горизонтальной оси «В» – предельным значениям pH, при которых ещё возможно существование и нормальное функционирование системы. Достижение оси «В» характеризуется фазовым переходом, в результате которого среда теряет «Б» (II.). По мере приближения к оси «В» система становится неравновесной, а переход в другое качество осуществляется скачкообразно. Математические эксперименты демонстрируют важное качество динамических моделей²³:

чем ближе колебательная система к неравновесному состоянию, тем меньшие воздействия необходимы для её возбуждения и дестабилизации.

Синергетическое моделирование позволяет сделать качественный вывод: устойчивость системы к воздействиям зависит от амплитуды колебаний. Чем дальше параметры динамической конструкции отклоняются от равновесной точки, тем менее устойчивой становится вся система. Устойчивое состояние возможно только в зоне, близкой к равновесию. Самоорганизация структуры, находящейся в устойчивом состоянии, характеризуется стремлением к стабильности и возвращению равновесия, поэтому такое состояние называют стационарным решением¹⁶.

Стационарное решение – устойчивая неразвивающаяся динамическая структура, представляющая собой один из аттракторов эволюции открытой нелинейной системы.

Таким образом, стационарное решение это не только мета-стабильное состояние, но и динамическая организация, притягивающая элементы системы, имеющие функциональное единство. Важно отметить, что в динамических моделях структурой может быть устойчивая резонансная система, а не привычное морфологическое понятие, объединяющее различные ткани в единый орган или группу органов. Ключ к пониманию закономерностей поведения таких структур лежит в осознании положения о том, что нелинейные системы могут иметь несколько стационарных решений (Рис. 5.2.).

Рис. 5.2. Неравновесное состояние и стационарные решения

Увеличение амплитуды колебаний может перевести функцию «f» в неравновесное положение 8, которое отличается противоположными от стационарного состояния динамическими свойствами: нестабильностью и возможностью под действием незначительных сил попасть в зону притяжения другого аттрактора – «d». Более того, новых стационарных решений, возникших на фоне нестабильности системы, может быть много – поле решений «k».

Поведение решений, применительно к задачам медицинской теории и практики, может рассматриваться как изменение состояния здоровья или как особенность течения болезни. Для примера рассмотрим состояние системы кровообращения, которое можно обозначить как здоровье «h»: камеры сердца не расширены, работа клапанного аппарата эффективна, сосуды эластичны, микроциркуляция не нарушена, ритм сердца правильный, давление в сосудах в пределах нормы. Несмотря на незначительные колебания гемодинамических показателей, связанных с физическими и эмоциональными нагрузками, – это стационарное решение со всеми признаками устойчивости и стремления к восстановлению равновесия. Такое состояние вполне можно назвать биодинамической моделью здоровья. Следовательно, состояние здоровья и нормального функционирования структуры с позиций биодинамики является аттрактором – областью стабилизации, притяжения и подчинения других динамических процессов, которые могут носить случайный, регулярный или нерегулярный характер.

Рассмотрим поведение динамической системы при патологии: изменение размеров камер сердца, уплотнение сосудистых стенок, повышение артериального давления, аритмия. В новых условиях утратившие когерентность функции f подвержены значительным флуктуациям. Увеличение амплитуды колебаний различных функций динамической системы может быть связано с совпадением (синхронизацией) движений по фазе, резонансным возбуждением^6,7. Если в зоне «А» для вывода системы из равновесия требуются значительные стимулы, то в зоне «В» (область выраженных колебаний), силы небольшой энергии могут перевести функцию в положение «s» (неустойчивое равновесие). Если функция «B» попадает в поле решений «k», то она становится подвержена влиянию аттракторов, разнообразие которых зависит от набора и качества патологических процессов, чем их больше, тем шире поле решений. Весьма вероятно, что новое стационарное решение для динамической биологической системы будет означать устойчивое состояние в пределах патологического процесса. В новом стационарном решении можно будет видеть все признаки течения хронического заболевания, включая обострения и ремиссии. Представления о поведении системы, оказавшейся в состоянии неустойчивого равновесия, корреспондируется с теорией бифуркаций, сущность которой заключается в необходимости выбора решений в процессе развития процесса^4,7. Этот на первый взгляд очевидный вывод многое объясняет в развитии и течении заболеваний. У здорового человека существенные отклонения в работе различных систем, вызванные острым заболеванием, травмой, инфекцией, не приводят к возникновению нового качества системы (переходу в область влияния патологического аттрактора). Возвращение функции в область «й», в этом случае, наиболее вероятно. Если только острый патологический процесс не создаст свою динамическую структуру, которая станет сильным аттрактором.