способ корректировки лечебного или физкультурно-спортивного воздействия на организм человека в фазовом пространстве состояний с помощью матриц расстояний

Формула изобретения

Способ корректировки лечебного или физкультурно-спортивного воздействия на организм человека в фазовом пространстве состояний с помощью матриц расстояний, включающий измерение различных параметров, описывающих функции организма пациентов, отличающийся тем, что лечебные или физкультурные воздействия нескольких разных видов проводят в отношении нескольких групп пациентов, находящихся в одинаковых условиях по состоянию функций организма, и регистрируют параметры функций организма каждого человека из группы до воздействия и после воздействия, из этих параметров образуют компартменты диагностических признаков в пределах одной фазовой координаты x_i- из набора всех координат m-мерного фазового пространства с одинаковыми диагностическими характеристиками, где каждый пациент со своим набором признаков задается точкой в фазовом пространстве состояний так, что группа пациентов образует некоторый квазиаттрактор в фазовом пространстве состояний, а разные группы образуют разные квазиаттракторы в фазовом пространстве состояний и расстояния между хаотическими или стохастическими центрами этих разных квазиаттракторов формируют матрицы, задающие все возможные расстояния между хаотическими или стохастическими центрами квазиаттракторов, описывающих состояние разных групп, обследуемых до начала лечебного или физкультурно-спортивного воздействия - нумеруются по вертикали в матрице - и после лечебного или физкультурно-спортивного воздействия - нумеруются по горизонтали в матрице, причем максимальные различия в расстояниях между хаотическими или стохастическими центрами квазиаттракторов движения вектора состояния организма пациентов разных групп до и после лечебного или физкультурно-спортивного воздействия соответствуют максимальной эффективности воздействия, а при их уменьшении проводят дополнительную корректировку в лечебном или физкультурно-спортивном воздействии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины или спортивной физиологии и может быть использовано для корректировки и определения эффективности проведения лечебных или физкультурно-спортивных мероприятий при переходе пациента от патогенеза к саногенезу или с одного уровня саногенеза на другой под действием управляющих лечебно-физкультурных воздействий.

В настоящее время в медицине и в физиологии спорта оценка эффективности проводимых лечебных или физкультурных воздействий производится по характеру изменения отдельных диагностических (физиологических) признаков, характеризующих определенную нозологическую единицу, в рамках измерения некоторых статистических показателей (статистического среднеквадратичного отклонения, статистического математического ожидания и т.д.). Например, известен способ премедикации у пациентов с сердечно-сосудистой патологией в условиях амбулаторного стоматологического приема (патент № 2321335 от 10 апреля 2008 г.), когда производят оценку состояния пациента путем определения диагностического показателя вариабельности сердечного ритма пациента, среднеквадратичного отклонения длительности межсистолических интервалов в рамках стандартной процедуры статистической обработки медицинских данных. В этом отмеченном способе используют только отдельные показатели вектора состояния организма человека (ВСОЧ), а именно отдельные параметры x_i, кардио-респираторной системы (КРС) пациента, которые обрабатываются традиционными методами математической статистики и не учитывают изменчивость (аналог флуктуации в физике) параметров ВСОЧ по всем возможным диагностическим признакам в фазовом пространстве состояний (ФПС).

Известен способ оценки качества жизни для диагностики психического состояния человека (патент RU № 2261045 С1 от 09.06.2004), в котором используются множественные объективные и субъективные показатели, характеризующие качество жизни и оценку их в баллах, и в котором производится расчет различных параметров (СФ, КМ, КО), в частности интерактивного обобщающего коэффициента (КО) и коэффициента диссоциации (КД), по которым (на базе новых методов математического анализа показателей социального функционирования и качества жизни) повышают достоверность получаемых данных, которые удобны и просты в применении. Однако этот способ не учитывает реальную изменчивость измеряемых показателей (они у каждого пациента варьируют с течением времени и данные могут меняться при повторах измерений) и не имеет наглядного графического представления в фазовом пространстве состояний.

Наиболее совпадает с заявленным способом известный способ определения качества жизни пациента в раннем послеоперационном периоде (патент RU № 2004101317А от 15.01.2004), включающий оценку здоровья врачом по полученным объективным данным (в том числе и путем опроса) с последующим построением диаграммы и определением клинически значимых изменений (некоторых изменений параметров вектора состояния организма - x_i,) после оперативного вмешательства, что выражается в баллах на основе анализа рассчитанных x_i по отдельным клиническим признакам, которые можно рассматривать как некоторые компоненты x_i, вектора состояния организма человека ВСОЧ. Однако этот способ также не учитывает реальную изменчивость (вариабельность) измеряемых показателей x_i, что отсутствует и на графических диаграммах, в которых используются отдельные точки и линии, но нет учета вариаций (изменчивости) измеряемых показателей x _i в фазовом пространстве состояний.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение эффективности лечебного или физкультурно-спортивного воздействия на пациента (спортсмена) на основе количественного определения влияния на пациента лечебного или спортивно-физкультурного мероприятия на базе измерения расстояний между центрами квазиаттракторов в многомерных фазовых пространствах, с более высокой достоверностью, интегративностью и возможностью реализации в скрининг диагностике.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что лечебные или физкультурные воздействия нескольких видов (типов) проводят в отношении групп испытуемых (пациентов), находящихся в приблизительно одинаковых условиях по состоянию функций организма (например, группы людей с одинаковыми нозологическими единицами) и регистрируют параметры функций организма каждого человека из группы до воздействия и после воздействия, эти параметры образуют наборы (компартменты) диагностических признаков в пределах одной фазовой координаты x_i - из набора всех координат m-мерного фазового пространства с одинаковыми диагностическими характеристиками, а каждый человек со своим набором признаков (компоненты вектора состояния организма данного человека - ВСОЧ) задается точкой в этом фазовом пространстве состояний (ФПС) так, что группа испытуемых образует некоторое "облако" (квазиаттрактор) в фазовом пространстве состояний, а разные группы (из-за разных воздействий на них) образуют разные "облака" - квазиаттракторы в ФПС и расстояния Z _kf (здесь k и f - номера групп обследуемых) между хаотическими или стохастическими центрами этих разных квазиаттракторов формируют матрицу Z, которая задает все возможные расстояния между хаотическими или стохастическими центрами квазиаттракторов, описывающих состояние разных групп обследуемых до начала лечебного (или физкультурного) воздействия (нумеруются по вертикали, например, в такой матрице Z) и после лечебного (физкультурного) воздействия (нумеруются по горизонтали в матрице Z), причем максимальные различия в расстояниях между хаотическими или стохастическими центрами квазиаттракторов z_kf движения ВСОЧ разных групп испытуемых (до и после определенного воздействия) соответствуют максимальной эффективности лечебного или физкультурно-спортивного мероприятия, а их уменьшение требует дополнительной корректировки в лечебном (или физкультурном) воздействии.

Решение задачи достигается за счет того, что, получаемые данные от группы пациентов или от одного пациента путем повторов измерений в виде набора m блоков данных (компартментов), где m - число измеряемых диагностических признаков, переносят в виде точек в m-мерное фазовое пространство состояний.

Способ реализуется для групповых сравнений (разных групп людей или разных видов воздействий, например разные виды лекарств, виды лечебно-оздоровительных мероприятий, разные виды физических нагрузок или разные виды спорта), когда имеются несколько кластеров данных (каждый кластер для каждой группы обследуемых, или для каждого типа воздействий на группы обследуемых) и эти кластеры описываются своим вектором состояния организма человека (ВСОЧ), входящего в обследуемую k-ю группу в виде , где i=1, 2, , m - номер диагностического признака (параметра организма обследуемого), а k - номер кластера (номер группы испытуемых или номер конкретного воздействия - лекарства, физического упражнения и т.д., т.е. k=1, 2, , p). При этом для каждого вектора x^k в одном и том же фазовом пространстве состояний размерностью m имеются одинаковые наборы компонент (диагностических признаков) , которые в свою очередь имеют наборы (общим числом n, где n - число пациентов в группе, a j - номер пациента в группе, j=1, 2, , n) конкретных множеств значений самих диагностических признаков по каждой из координат , которые описывают состояние каждого (f-го) пациента (из кластера k) в виде точек на соответствующих i-х осях в m-мерном фазовом пространстве состояний (ФПС). Таким образом, каждая группа обследуемых на i-й оси x_i имеет свою совокупность точек, из которой выделяются крайне левые координаты и крайне правые координаты Разность этих величин образует отрезок в ФПС, а совокупность для k-й группы обследуемых всех отрезков (граней) в m-мерном фазовом пространстве образует w-мерный параллелепипед, который представляет в ФПС определенный квазиаттрактор, внутри которого движется ВСОЧ (всех обследуемых, составляющих определенную группу или на которых действуют определенным типом воздействия (вид лекарства, вид спорта и т.д.)). Каждый такой квазиаттрактор имеет свои параметры: объем k-го квазиаттрактора , хаотический центр k-го квазиаттрактора

где

(или координаты стохастического центра

где - значение величины диагностического признака для j-го пациента по i-й координате из кластера k обследуемых групп) и свое положение в ФПС. Все p объемов (k=1, 2, , p) всех КА образуют вектор объемов КА

где p - число кластеров (групп пациентов, видов лечебного воздействия или видов физических нагрузок), для которых (объемов КА) рассчитывается матрица расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов (между k-м и f-м квазиаттракторами в ФПС) по формуле

т.е. берется разность между соответвующими координатами центра f-го квазиаттрактора и j-го квазиаттрактора, возводится в квадрат, суммируется по всем i-м и из полученной суммы извлекается квадратный корень. Аналогично считается и матрица Z расстояний между статистическими центрами (статистическими математическими ожиданиями), т.е.

Полученные расстояния между центрами k-го и f-го КА или статистическими центрами (статистическими математическими ожиданиями) количественно представляет степень близости (или, наоборот, удаленности) этих двух сравниваемых квазиаттракторов в фазовом пространстве состояний, что является интегративной мерой оценки эффективности лечебного или физкультурно-спортивного воздействия. Если z_kf дает наибольшее расстояние между КА (или статистическим центрами при неравномерных распределениях) до и после лечения, например, для конкретного k-го лекарственного препарата (или физкультурно-спортивного воздействия) из общего набора p препаратов (воздействий), действующих на приблизительно одинаковую группу испытуемых (пациентов с одинаковой нозологической единицей) при переборе всех f (f=1, 2, , p) и k f, то этот k-й препарат считается наиболее эффективным из всех p препаратов (воздействий).

Пример 1. Производились измерения биохимических показателей 3-х групп больных вирусным гепатитом А, В, С в разгар заболевания и в период реконвалесценции. Обработка данных в ФПС производилась до построения матриц. Было проведено попарное сравнение расстояния между центрами для всех пар квазиаттракторов движения вектора состояния организма - ВСО больных гепатитом А, В и С в период разгара заболевания. На основе этих расчетов была построена матрица межаттракторных расстояний движения ВСОЧ. При сравнении гепатита А и В, в период разгара заболевания, Z₁₂=604.21; гепатита А и С, Z₁₃ =277.67; гепатита В и С, Z₂₃=872.67. Анализируя полученные данные, отмечается, что при сравнении гепатита В и С межаттракторное расстояние движения ВСОЧ наибольшее и составляет Z₂₃ - 872.67, при сравнении гепатита А и В этот показатель Z ₁₂ - 604.21, тогда как при сравнении гепатита А и С Z ₁₃ - 277.67.

После проведенного попарного сравнения расстояния между центрами двух квазиаттракторов движения ВСО больных гепатитом А, В и С в период реконвалесценции, была также построена матрица межаттракторных расстояний движения ВСОЧ. При сравнении ВСО больных гепатитом А и больных гепатитом В, в период реконвалесценции имеем Z₁₂ равно 86.72. Для гепатитов А и С, Z₁₃ - 77.17; а для гепатита В и С, Z₂₃ - 20.45.

Используя полученные данные, была построена матрица расстояний между центрами всех возможных квазиаттракторов для вирусных гепатитов А, В, С в период разгара заболевания и реконвалесценции.

Таблица 1
Матрицы расстояний Zij между центрами квазиаттракторов для трех нозологических единиц (гепатиты А, В и С) для двух периодов измерений (разгар заболевания и период реконвалесценции)
	Реконвалесценция
Разгар		Гепатит А	Гепатит В	Гепатит С
Гепатит А	Z 11=1853.81	Z12=1769.96	Z13=1784.81
Гепатит В	Z 21=2433.61	Z22=2351.53	Z23=2367.43
Гепатит С	Z 31=1585.41	Z32=1500.91	Z33=1515.59

Из построенной матрицы (см. табл.1) видно, что расстояние между центрами квазиаттракторов имеет абсолютное наибольшее значение при сопоставлении вирусного гепатита В в период разгара заболевания с вирусным гепатитом А в период реконвалесценции и составляет Z₂₁ - 2433.61, при сопоставлении с ВГВ и ВГС получаем Z - 2351.53 и 2367.43 соответственно. Наименьшее расстояние имеем между центрами квазиаттракторов при сопоставлении вирусного гепатита С в период разгара с реконвалесценцией гепатитов А, В, С, так Z₃₁ - 1585.41, Z₃₂ - 1500.91, Z₃₃ - 1515.59 (см. табл.1). Среднее положение занимает сопоставление периода разгара при ВГА и ВГА, ВГВ, ВГС в период реконвалесценции Z₁₁ - 1853.81, Z₁₂ - 1769.96, Z₁₃ - 1784.81. Отметим, что все эти расстояния значительно превосходят расстояния между центрами квазиаттракторов для трех типов вирусных гепатитов (А, В, С) в разгар заболевания и особенно в период реконвалесценции. В последнем случае эти расстояния Z становились менее 100 условных единиц, в то время как сравнение Z для разгара заболевания и для периода реконвалесценции измеряется в тысячах условных единиц (почти на два порядка).

Из таблицы видно, что наибольший лечебный эффект мы получили для вирусного гепатита В (здесь Z₂₂=2352 у.е.) и наименьший для вирусного гепатита С (Z₃₃=1516).

Пример 2. В исследовании принимали участие 180 школьников (мальчики) 9 и 11 лет, а также спортсмены соответствующего возраста, занимающиеся плаванием и тхэквондо в специализированных спортивных учреждениях.

Таблица 2
Расстояние (Z) между центрами двух квазиаттракторов движения вектора состояния организма детей, занимающихся тхэквондо и плаванием.
Нагрузка (вид спорта)	До тхэквондо	После тхэквондо	До плавания	После плавания
До тхэквондо	-	3121.6957	387.2668	2756.0721
После тхэквондо	3121.6957	-	3199.3623	1036.4121
До плавания	387.2668	3199.3623	-	2900.0157
После плавания	2756.0721	1036.4121	2900.0157	-

Сравнивались показатели состояния кардио-респираторной системы занимающихся тхэквондо и плаванием до и после тренировочной нагрузки между собой и со школьниками. Сравнив расстояния между центрами квазиаттракторов Z движения ВСО у занимающихся тхэквондо и плаванием при разных физических нагрузках, было установлено, что меньший показатель Z возникает у занимающихся тхэквондо и пловцов до нагрузки, где Z=387, что свидетельствует о небольших различиях в ФПС этих двух групп перед тренировками. Наибольший показатель Z=3122 был при определении расстояний между центрами квазиаттракторов до нагрузки и после нагрузки тхэквондо, а для плавания эти величины меньше (Z=2900) (см. табл.2). Таким образом, плавание (z до и после) вызывает меньший сдвиг квазиаттрактора и, следовательно, дает меньшую нагрузку на ВСОЧ, чем занятия тхэквондо (плавание - 2900.0157, тхэквондо - 3121.6957). В этом отношении тхэквандо является более эффективным управляющим воздействием на организм детей и способствует их более интенсивному развитию.

Источники информации

1. Способ премедикации у пациентов с сердечно-сосудистой патологией в условиях амбулаторного стоматологического приема (патент № 2321335 от 10.04.2008 г.).

2. Способ оценки качества жизни для диагностики психического состояния человека (патент RU № 2261045 С1 от 09.06.2004).

3. Способ определения качества жизни пациента в раннем послеоперационном периоде (заявка на изобретение RU № 2004101317А от 15.01.2004 - прототип).