ХАОТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА В НАРУШЕНИЯХ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

Т.В. Истомина, Е.А. Ломтев, О.А. Скотникова

Пензенский государственный университет, г.Пенза

Динамика поведения сердечного ритма, несомненно, является чрезвычайно сложной и в настоящее время не поддается формальному описанию. Однако быстрое развитие новых математических подходов позволяет подойти к поискам закономерностей в сердечных аритмиях с нетрадиционной для медицины точки зрения - на основе исследований их хаотической динамики. В этой связи, несомненно, актуальной является попытка систематизации сердечных аритмий по аналогии со схемой перехода от нерегулярных ритмов к хаосу, существующей в математической теории хаотических колебаний, и поиск закономерностей, связывающих результаты с задачами снижения отрицательных последствий применения технических средств в кардиологии, в частности, для безопасного подбора параметров кардиостимуляторов (КС).

Известны три основных типа перехода от регулярной динамики к хаотической:

1. через изменение параметров (одним из характерных предвестников хаотического состояния при этом является появление субгармонических колебаний);
2. через последовательные удвоения периода (бифуркации);
3. квазипериодический путь к хаосу (в этом случае предвестником хаотической динамики является присутствие двух одновременных периодических колебаний). В ряде биофизических систем при различных значениях параметров можно наблюдать все три указанные типа предхаотических колебаний. В частности, некоторые исследователи проводят аналогии с хаотическими состояниями ряда патологий сердечно-сосудистой системы человека. Характерным примером первого пути является, например, изменение параметров импульса при электрокардиостимуляции, в качестве проявлений второго можно рассматривать явление бифуркации удвоения периода, имеющее место при ряде сердечных аритмий. На третьем пути к хаосу длительные интервалы регулярного поведения перемежаются со вспышками хаоса. Этот эффект называется перемежаемостью, причем временные интервалы между хаотическими всплесками не фиксированы, а непредсказуемы.

Известна обобщенная “классическая” схема перехода от регулярной динамики к хаотической, которая включает в себя основные виды предхаотических состояний, расположенные в порядке нарастания. Авторами статьи разработана аналогичная схема для динамики сердечного ритма, в которой каждому из этапов поставлены в соответствие виды нарушений сердечной деятельности, основанная на анализе представительной выборки аритмий сердца. Преимущество отождествления конкретной структуры предхаотического ритма с одной из “классических” моделей заключается в том, что каждая из них подробно исследована математически, а это способствует лучшему пониманию изучаемого хаотического явления. Дальнейшая проработка этой проблемы путем тщательного наблюдения и выявления предхаотических состояний в сердечной деятельности у пациентов группы риска, по-видимому, позволит предупредить опасные состояний, вплоть до остановки сердца, особенно, у больных с имплантированными КС.

Проблема подбора безопасных параметров стимуляции крайне актуальна, т.к. статистические данные свидетельствуют, что до 30% имплантированных КС не только не улучшают состояния пациентов, но даже приводят к резким ухудшениям. Предложенная систематизация сердечных аритмий в соответствии со схемой перехода от регулярных состояний к хаотической динамике позволяет предположить, что появление у больных с имплантированными КС более опасных нарушений ритма может свидетельствовать об угрозе возникновения хаотических срывов, и рекомендовать изменение параметров стимуляции и даже замену кардиостимулятора. К сожалению, данные рекомендации пока не подтверждены достаточно массовыми клиническими исследованиями, которые авторы призывают провести заинтересованных специалистов медицинского профиля. Вообще вопрос о том, является ли динамика сердечного ритма в норме хаотической или регулярной и что представляют собой опасные патологические ритмы - хаотические процессы или строго периодические колебаний, в настоящее время остается открытым. Однако предложенный подход предполагает обнаружение изменений динамики сердечного ритма и, следовательно, в любом случае будет иметь практическое значение.

В настоящее время авторами проводятся компьютерные исследования предложенного подхода в среде Mat lab. Алгоритм поиска фактов усложнения динамического поведения системы основывается на теории нечетких множеств, которая в настоящее время является наиболее перспективной ля построения кардиологических мониторных систем. Авторы надеются, что в перспективе предложенный подход не только позволит уменьшить риск от некорректного подбора КС и их параметров, но и даст возможность предсказывать возникновение угрожающих состояний у широкого спектра кардиологических больных.