Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН, 2013, № 2 (90) Часть 1
Бесплатно
Основная коллекция
Тематика:
Медицина. Фармакология
Наименование: Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН
Год издания: 2013
Кол-во страниц: 179
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ÐÎÑÑÈÉÑÊÀß ÀÊÀÄÅÌÈß ÌÅÄÈÖÈÍÑÊÈÕ ÍÀÓÊ ÑÈÁÈÐÑÊÎÅ ÎÒÄÅËÅÍÈÅ ÁÞËËÅÒÅÍÜ ÂÎÑÒÎ×ÍÎ-ÑÈÁÈÐÑÊÎÃÎ ÍÀÓ×ÍÎÃÎ ÖÅÍÒÐÀ N2(90) Часть 1 2013 ÈÐÊÓÒÑÊ
ÁÞËËÅÒÅÍÜ ÂÑÍÖ ÑÎ ÐÀÌÍ, 2013, ¹2 (90) Часть 1 Ãëàâíûé ðåäàêòîð С.И. Колесников Зàм. гëàâíîгî ðåäàêòîðà В.С. Рукавишников Îòâåòсòâåííûé сåêðåòàðь Т.Г. Карпова Ðåäàêöèîííàÿ êîëëåгèÿ С.В. Балахонов И.В. Бычков Е.Г. Григорьев В.В. Долгих Л.И. Колесникова И.В. Малов В.А. Сороковиков В.В. Шпрах А.Г. Щуко Ðåäàêöèîííûé сîâåò И.П. Артюхов (Красноярск), Б.Б. Атшабар (Казахстан, Алматы), Г.И. Бишарова (Чита), А.В. Говорин (Чита), Дж. Анн Гроссман (США, Нью-Йорк), Г.А. Данчинова (Иркутск), В.И. Дубровина (Иркутск), В.В. Захаренков (Новокузнецк), Р. Инагихара (США, Гавайи), В.К. Козлов (Хабаровск), В.В. Кожевников (Улан-Удэ), Ю.М. Константинов (Иркутск), О.Л. Лахман (Ангарск), М.Т. Луценко (Благовещенск), Т. Мазуцава (Япония, Чиба), Л.М. Макаров (Москва), В.В. Малышев (Калининград), В.Т. Манчук (Красноярск), П. Нямдаваа (Монголия, Улан-Батор), А.З. Плюснин (Финляндия, Хельсинки), Н.В. Протопопова (Иркутск), М.Ф. Савченков (Иркутск), Р.К. Саляев (Иркутск), О. Сэргэлэн (Монголия, Улан-Батор), К. Такакура (Япония,Токио), Е.В. Уварова (Москва), Е.А. Шмелева (Москва) Àäðåс ðåäàêöèè: 664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16. ВСНЦ ЭЧ СО РАМН. Тел. (3952) 20-98-05, 20-90-48, факс. 20-98-13. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской Академии медицинских наук зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации СМИ – ПИ № ФС77-47129 от 02 ноября 2011 г. Основан в 1993 году. Учредитель – Учреждение Российской академии медицинских наук Восточно-Сибирский научный центр экологии человека Сибирского отделения Российской Академии медицинских наук (664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16). . . Бюллетень ВСНЦ СО РАМН входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук». . © Восточно-Сибирский научный центр экологии человека СО РАМН, 2013 г. 1 1
RUSSIAN ACADEMY OF MEDICAL SCIENCES SIBERIAN BRANCH BULLETIN OF EASTERN-SIBERIAN SCIENTIFIC CENTER N2(90) Part 1 2013 IRKUTSK
BULLETIN OF ESCC SB RAMS, 2013, ¹2 (90) Part 1 Chief Editor SI Kolesnikov Deputy Chief Editor VS Rukavishnikov Executive secretary TG Karpova Editorial board SV Balakhonov IV Bychkov EG Grigoriev VV Dolgikh LI Kolesnikova IV Malov VA Sorokovikov VV Shprakh AG Shchuko Editorial Council I.P. Artyukhov (Krasnoyarsk), B.B. Atshabar (Kazakhstan, Almaty), G.I. Bisharova (Chita), A.V. Govorin (Chita), J. Ann Grossman (USA, New-York), G.A. Danchinova (Irkutsk), V.I. Dubrovina (Irkutsk), V.V. Zakharenkov(Novokuznetsk),R.Inagikhara(USA, Hawaii),V.K.Kozlov (Khabarovsk),V.V.Kozhevnikov (Ulan-Ude), Yu.M. Konstantinov (Irkutsk), O.L. Lakhman (Angarsk), M.T. Lutsenko (Blagoveshchensk), T. Mazutsava (Japan, Chiba), L.M. Makarov (Moscow), V.V. Malyshev (Kaliningrad), V.T. Manchouk (Krasnoyarsk),P.Nyamdavaa(Mongolia, Ulaanbaatar),A.Z.Plusnin(Finland, Helsinki),N.V.Protopopova (Irkutsk), M.F. Savcheykov (Irkutsk), R.K. Salyajev (Irkutsk), O. Sergelen (Mongolia, Ulaanbaatar), K. Takakura (Japan, Tokyo), E.V. Uvarova (Moscow), E.A. Shmeliova (Moscow) The authors of the published articles account for choice and accuracy of presented facts quotations historical data and other information; the authors are also responsible for not presenting data which are not meant for open publication The opinion of the authors may not coincide with that of editorial board Address of editorial board: H (952) 295 29 29 Bulletin of Eastern-Siberian Scientific Center of Siberian Branch of Russian Academy of Medical Sciences is registered in Federal Service of Supervision in communication sphere, information technologies and mass media. Certificate of Mass Media Registration – ПИ № ФС77-47129 of 2 November 2011. The Bulletin has been founded in 1993. Founder – Eastern-Siberian Scientific Center of Human Ecology of Siberian Branch of Russian Academy of Medical Sciences ( . ). Bulletin is included in Abstract Journal and Data base of All-Russian Institute of Scientific and Technical Information. Information about the Bulletin is published in international questionanswering system of periodicals and continued publications "Ulrich's Periodicals Directory". Bulletin ESSC SB RAMS is included in «List of Russian reviewed scientific periodicals where main scientific results of dissertations for a degree of Candidate and Doctor of Science should be published» Subscription index 24347. EasternSiberian Scientific enter of Human Ecology of SB of RAMS 1 ompart performed by ublishing Department of SRRS SB RAMS 1 tel irculation rinted in SRRS SB RAMS; 1 Bortsov Revolutsii Str Irkutsk
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 Содержание 5 Содержание Клиническая медицина Антипов О.И., Захаров А.В., Неганов В.А. Сравнение скорости и точности фрактальных методов детерминированного хаоса применительно к распознанию стадий сна Бондарь Г.В., Башеев В.Х., Совпель О.В., Мирошниченко Е.Ю. Реконструкция и сохранение удерживающих структур тазового дна при операциях по поводу рака прямой кишки Зайцев Д.Н., Говорин А.В. Вариабельность ритма сердца и структурно-функциональные нарушения миокарда у больных хроническим простатитом Захаров П.И., Тобохов А.В., Николаев В.Н. Из опыта хирургического лечения опухолей сердца Камека А.Л., Леонова С.Н., Рехов А.В. Лечение открытых переломов костей голени, осложненных хроническим остеомиелитом, с использованием новых методов Кастыро И.В. Метод определения цикадианного индекса у пациентов, перенесших септопластику Лаврик С.Ю., Домитрак С.В., Шпрах В.В., Михалевич И.М. Прогнозирование развития и клинического течения минимальной мозговой дисфункции Леонова С.Н., Рехов А.В., Камека А.Л. Традиционное хирургическое лечение пациентов с переломами костей голени, осложненными хроническим травматическим остеомиелитом Маснавиева Л.Б., Тихонова И.В., Кудаева И.В. Содержание аутоантител при хронической патологии верхних дыхательных путей у подростков, проживающих в промышленном центре Мироманов А.М., Гусев К.А., Усков С.А. Значение маркеров резорбции костной ткани в прогнозе развития замедленной консолидации переломов длинных костей конечностей Михайлов И.Н., Пусева М.Э. Отдаленные результаты лечения пациентов с повреждением Монтеджи методом чрескостного остеосинтеза Осипов А.В., Колбаско А.В., Чеченин А.Г., Онищенко А.Л. Частота токсической, компрессионноишемической, диабетической и атеросклеротической полиневропатии у телеутов – коренных сельских жителей Кемеровской области Contents Clinical medicine Antipov O.I., Zakharov A.V., Neganov V.A. Comparison of speed and accuracy of ractal methods of determined chaos applied to recognition of sleep phases Bondar G.V., Basheev V.Kh., Sovpel O.V., Miroshnichenko E.Yu. Reconstruction and preservation of holding structures of pelvic floor at the operations on account of rectal cancer Zaitsev D.N., Govorin A.V. Heart rate variability and structural and functional disorders of myocardium in patients with chronic prostatitis Zakharov P.I., Tobokhov A.V., Nikolaev V.N. The experience of surgical treatment of cardiac tumors Kameka A.L., Leonova S.N., Rekhov A.V. Treatment of open fractures of shin bones complicated with chronic osteomyelitis with use of new methods Kastyro I.V. Method of determination of circadian index in patients after septoplasty Lavrick S.Y., Domitrak S.V., Shprakh V.V., Mikhalevitch I.M. Prediction of development and clinical course of the minimal brain dysfunction Leonova S.N., Rekhov A.V., Kameka A.L. Traditional surgical treatment of patients with shin bones injuries complicated with chronic traumatic osteomyelitis Masnavieva L.B., Tikhonova I.V., Kudaeva I.V. Content of autoantibodies in teenagers with chronic pathology of upper respiratory tract who live in an industrial center Miromanov A.M., Gusev K.A., Uskov S.A. Value of markers of bone tissue resorption in the prognosis of development of slow consolidation of fractures of long bones of extremities Mikhaylov I.N., Puseva M.E. Remote results of treatment of patients with Monteggia injuries by transosseous osteosynthesis Osipov A.V., Kolbasko A.V., Chechenin A.G., Onishchenko A.L. Prevalence of toxic, compressionischemic, diabetic and atherosclerotic polyneuropathy in teleuts – primary population of Kemerovo region 9 15 21 26 30 35 39 45 49 53 57 61
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 6 Содержание Попов В.П., Дружинина Т.В., Каменчук Я.А., Завадовская В.Д., Акбашева О.Е. Лечение переломов при использовании накостного остеосинтеза с биоактивным покрытием Пруткина Е.В., Сепп А.В., Цыбиков Н.Н. Роль HSP70 в патогенезе респираторного дистресс-синдрома на фоне гриппозной пневмонии Родионова Л.В., Кошкарева З.В., Сороковиков В.А., Скляренко О.В., Горбунов А.В. Секреция гормонов гипофиза, половых желез и надпочечников у пациентов с послеоперационными рубцовоспаечными эпидуритами Романова Т.В. Исследование антител к ацетилхолиновым рецепторам у больных миастенией Спиркина Е.С., Матвеева Е.Л., Гасанова А.Г. Сравнительная характеристика биохимического состава синовиальной жидкости коленных и локтевых суставов человека Тюрюмина Е.Э., Чижова Е.А., Шантуров В.А., Гумеров Р.Р. Ультразвуковая диагностика последствий травматических повреждений печени Чикотеев С.П., Ильичева Е.А., Бойко И.К., Бойко Т.Н., Грядасова Л.Н., Корнилов Н.Г. Неинвазивная диагностика внепеченочной портальной гипертензии при пролиферативных процессах в поджелудочной железе Профилактическая медицина Носкова О.А., Загоскина Т.Ю., Субычева Е.Н., Марков Е.Ю., Лекомцева С.Е., Бодрых О.Б., Балахонов С.В. Клинико-эпидемиологические особенности и совершенствование лабораторной диагностики ботулизма в Иркутской области Петрунько О.В., Клименко О.Г. Инвалидность вследствие аффективных нарушений в Иркутской области по обращаемости в бюро медико-социальной экспертизы Экспериментальные исследования в биологии и медицине Дорогова В.Б., Дедкова Л.А. К вопросу фотометрического определения цианидов с применением хлорамина и пиридин – барбитурового реактива Коновалов А.С. Оценка детоксикации гуматами растворов соли мышьяка методами биотестирования Лахтин В.М., Байракова А.Л., Лахтин М.В., Алешкин А.В., Афанасьев С.С., Алешкин В.А. Модулирование биопленок микробными потенциальными консорциумами человека: концепция расширенного пробиотического компартмента биотопа, прогностические паттерны Popov V.P., Druzhinina T.V., Kamenchuk Ya.A., Zavadovskaya V.D., Akbasheva O.E. Treatment of fractures with plate osteosynthesis with bioactive coating Prutkina E.V., Sepp A.V., Tsybikov N.N. The role of HSP-70 in the pathogenesis of respiratory distress syndrome induced by influenza pneumonia Rodionova L.V., Koshkareva Z.V., Sorokovikov V.A., Sklyarenko O.V., Gorbunov A.V. Secretion of hormones of hypophysis, sexual gland and adrenals in patients with postoperative cicatricial-commissural epiduritis Romanova T.V. Research of antibodies to the acetylcholine receptors in patients with myasthenia gravis Spirkina E.S., Matveeva E.L., Gasanova A.G. Comparative characteristics of biochemical composition of synovial fluid of knee and elbow human joints Tyuryumina E.E., Chizhova E.A., Shanturov V.A., Gumerov R.R. Ultrasound diagnostics of consequences of traumatic injuries of liver Chikoteev S.P., Ilyicheva E.A., Boyko I.K., Boyko T.N., Gryadasova L.N., Kornilov N.G. Non-invasive diagnostics of extrahepatic portal hypertension at the proliferative processes in the pancreas Preventive medicine Noskova O.A., Zagoskina T.Yu., Subycheva E.N., Markov E.Yu., Lekomtseva S.E., Bodrykh O.B., Balakhonov S.V. Clinical-epidemiological features and improvement of botulism laboratory diagnostics in Irkutsk region Petrunko O.V., Klimenko O.G. Disability as a result of affective disorders in the Irkutsk region referral to the bureau of medical-social expertise Experimental researches in biology and medicine Dorogova V.B., Dedkova L.A. About photometric determination of cyanides using chloroamine and pyridine-barbituric reagent Konovalov A.S. Evaluation of detoxication arsenic salt solution by humates by biotesting Lakhtin V.M., Bajrakova A.L., Lakhtin M.V., Aleshkin A.V., Afanasiev S.S., Aleshkin V.A. Modulation of biofilms by microbial potential consortia of human: conception of extended probiotic compartment of biotope, prognostic patterns 65 71 76 82 87 90 95 102 107 111 115 120
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 Содержание 7 Лебедь М.Л., Кирпиченко М.Г., Гуманенко В.В., Кинаш И.Н., Бочаров С.Н. Изменение кислородной ёмкости и концентрации лактата крови в условиях экспериментальной множественной скелетной травмы Лепехова С.А., Гольдберг О.А., Апарцин К.А., Прокопьев М.В. Дифференцированный подход к клеточной коррекции острой печеночной недостаточности при остром токсическом повреждении. Морфологическое обоснование выбора способа лечения Соседова Л.М. К вопросу о биобезопасном уровне воздействия условно-патогенных дрожжеподобных грибов-продуцентов Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А., Дремина Н.Н., Каня О.В. Матриксная металлопротеаза 9 и ремоделирование при инфаркте миокарда организация здравоохранения Абделиев З.Ж., Атшабар Б.Б., Сагиев З.А., Мусагалиева Р.С., Ниязбеков Н.Ш., Бегимбаева Э.Ж., Исмаилова А.О., Жунусова Г.С., Аймаханов Б.К., Кожахметова М.К., Майканов Н.С., Бердибеков А.Т., Исаева С.Б., Альжанов Т.Ш., Балибаев М. Краткая пространственная и временная характеристика эпизоотической ситуации по чуме в 2011 году в Казахстане Вишняков В.А., Носков А.К. Санитарная охрана территории субъекта Российской Федерации. Сообщение 3. Трехуровневая система управления эпидемиологическими рисками, ассоциированными с инфекционными болезнями, представляющими опасность для населения, на уровне муниципальных районов Мусагалиева Р.С., Сагиев З.А., Атшабар Б.Б., Казаков С.В., Сагымбек А.А., Абдирасилова А.А., Исмаилова А.О., Жунусова Г.С., Абделиев З.Ж., Бердибеков А.Т., Сайлаубек Р.С., Насырова Г.Б., Маханова Л.Б., Матжанова А.М., Майканов Н.С., Балибаев М. Анализ эпидемиологической ситуации по холере за 2012 год в Казахстане научные обзоры Дмитриева Л.А., Лебедев В.Ф., Коршунова Е.Ю. Осложнения при эндопротезировании тазобедренного сустава и способы их прогнозирования (обзор литературы) Долгих В.В., Хантаева Н.С., Ярославцева Ю.Н., Кулеш Д.В. Эпидемиологическая ситуация по туберкулезу среди детского и подросткового населения (обзор литературы) Корякина Л.Б., Пивоваров Ю.И., Курильская Т.Е., Сергеева А.С., Бабушкина И.В. Дисфункция сосудистого эндотелия при артериальной гипертонии и ишемической болезни сердца (обзор литературы) Lebed M.L., Kirpichenko M.G., Gumanenko V.V., Kinash I.N., Bocharov S.N. Change of oxygen capacity and lactate concentration in blood in conditions of experimental multiple skeletal trauma Lepekhova S.A., Goldberg O.A., Apartsin K.A., Prokopyev M.V. Differentiated approach to cell correction of acute hepatic failure at the acute toxic injury. Morphological basis of choosing the way of treatment Sosedova L.M. To the question of biosafe level of exposure of relatively-pathogenic yeast-like mycotic substances Shurygin M.G., Shurygina I.A., Dremina N.N., Kanya O.V. Matrix metalloprotease 9 and remodeling after myocardial infarction Organization of public health service Abdeliev Z.Zh., Atshabar B.B., Sagiev Z.A., Musagalieva R.S., Niyazbekov N.Sh., Begimbaeva E.Zh., Ismailova A.O., Zhunusova G.S., Aymakhanov B.K., Kozhakhmetova M.K., Maykanov N.S., Bedribekov A.T., Isaeva S.B., Alzhanov T.Sh., Balibaev M. Brief space and time characteristics of epizootic plague situation in Kazakhstan in 2011 Vishnyakov V.A., Noskov A.K. Sanitary protection of the territory of Russian Federation. Report 3. Threelevel control system of epidemiological risks for infectious diseases, dangerous for humans, at municipal level Musagalieva R.S., Sagiev Z.A., Atshabar B.B., Kazakov S.V., Sagymbek A.A., Abdirasilova A.A., Ismailova A.O., Zhunusova G.S., Abdeliev Z.Zh., Berdibekov A.T., Saylaubek R.S., Nasyrova G.B., Makhanova L.B., Matzhanova A.M., Maykanov N.S., Balibaev M. Analysis of epidemiologic situation of cholera in 2012 in Kazakhstan Scientific reviews Dmitrieva L.A., Lebedev V.F., Korshunova E.Yu. Complications at the hip replacement and ways of their prediction (review of literature) Dolgikh V.V., Khantaeva N.S., Yaroslavtseva Y.N., Kulesh D.V. Epidemiological situation on tuberculosis among the children and teenage population (review of literature) Koryakina L.B., Pivovarov Yu.I., Kurilskaya T.E., Sergeyeva A.S., Babushkina I.V. Dysfunction of vascular endothelium at arterial hypertension and coronary disease (literature review) 124 128 133 138 142 145 149 153 159 165
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 8 Содержание Титова Ж.В., Бодиенкова Г.М. Роль цитокиновой сети в механизмах нейроиммунного взаимодействия (обзор литературы) Краткие сообщения Стальмахович В.Н., Дуденков В.В., Кайгородова И.Н. Клинический случай секвестрации легкого Правила оформления статей в «Бюллетень ВСНЦ СО РАМН» Titova Zh.V., Bodienkova G.M. Cytokine net role in mechanisms of neuro-immune interaction (literature review) Short reports Stalmakhovich V.N., Dudenkov V.V., Kaygorodova I.N. Clinical case of lung sequestration Rules of publication of articles in «Bulletin ESSC SB RAMS» 171 176 178
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 Клиническая медицина 9 КлиничесКая медицина УДК 621.3.082.9 О.и. антипов 1, а.В. Захаров 2, В.а. неганов 1 Сравнение СкороСти и точноСти фрактальных методов детерминированного хаоСа применительно к раСпознанию Стадий Сна 1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (Самара) 2 ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ (Самара) В данной работе приводятся результаты применения различных фрактальных методов и их авторских модификаций применительно к автоматизированному распознанию фаз сна по компьютерным электроэнцефалограммам. Представлены результаты применения метода Грассбергера – Прокаччиа, метода нормированного размаха Хёрста, авторской модификации метода ближайших ложных соседей и метода аппроксимационной энтропии к распознанию стадий сна при полисомнографии и произведено их сравнение по относительной скорости и точности. Дано краткое описание особенностей применяемых фрактальных методов. Показано, что применение фрактальных методов детерминированного хаоса в рамках синергетического подхода позволяет производить дифференцирование стадий сна с относительно высокой точностью при значительно сокращенных временных рамках, используя при этом только один канал электроэнцефаллограммы. Достоверность полученных результатов оценивалась путем сравнения с результатами, полученными сертифицированными специалистами в области нейрофизиологии. Ключевые слова: сомнология, полисомнография, электроэнцефалография, фракталы, хаос, синергетика, гипнограмма Comparison of speed and aCCuraCy of raCtal methods of determined Chaos applied to reCognition of sleep phases O.I. Antipov 1, A.V. Zakharov 2, V.A. Neganov 1 1 Volga State University of Telecommunications and Informatics, Samara 2 Samara State Medical University, Samara The article presents the results of use of various fractal methods and their author modifications applied to the automated recognition of sleep phases by computer electroencephalograms. The results of the application of the Grassberger – Procaccia method, Hurst rescaled range method, the author’s modification of the method of false nearest neighbors and the method of approximating entropy for recognition of sleep phases at polysomnography are presented in the work and compared by relative rate and accuracy. Brief description of peculiarities of used fractal methods is given in the article. It was showed that use of fractal methods of determinate chaos in synergic approach allows to realize differentiation of sleep stages with relatively high accuracy at significantly reduced time limits with use of only one canal of encephalogram. Reliability of obtained results was estimated by comparison with the results obtained by certified neurophysiological specialists. Key words: somnology, polysomnography, electroencephalography, fractals, chaos, synergetics, hypnogram В современной медицине анализ и интерпретация электроэнцефалографических сигналов широко используются для диагностирования широкого спектра неврологических расстройств [19]. Однако до перехода к электронной форме записи анализ и интерпретация записей ЭЭГ сигналов производились в основном без использования вычислительной техники и носили субъективный характер. Подобная интерпретация зачастую бывает неоднозначной и противоречивой [27]. Впервые возможность применения мер детерминированного хаоса и фрактального анализа к анализу биоэлектрической активности мозга рассмотрел основатель синергетики Герман Хакен [29]. В зарубежных работах относительно недавно стало развиваться направление применения данного математического аппарата для анализа процесса сна при полисомнографии [30, 32, 33, 34, 36]. У нас в стране данная методология тоже набирает обороты в сомнологии для автоматизированного распознания стадий сна при полисомнографии [20, 21, 22, 23, 24, 25, 28]. Однако эти работы не используют непосредственное вычисление фрактальных характеристик для идентификации стадий сна. В отличие от известных работ из данной области, авторы предлагают свою методику анализа
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 10 Клиническая медицина электроэнцефалограмм. Она содержит собственный специализированный алгоритм, основанный на модификациях известных фрактальных методов для коротких и нестационарных рядов, таких, как метод Грассбергера – Прокаччиа, метод нормированного размаха Хёрста, метод аппроксимационной энтропии и авторская модификация метода ближайших ложных соседей (МЛБС). Метод Грассбергера – Прокаччиа ранее авторами применялся для анализа проявлений самоорганизации технических и биологических систем (анализ работы желудочно-кишечного тракта) [6, 10, 15]. Метод нормированного размаха Хёрста авторами также применялся для анализа и диагностирования как биологических, так и технических систем [6, 7, 8, 11]. Метод аппроксимационной энтропии в недавних зарубежных работах был специально адаптирован для коротких временных рядов [30, 32, 33, 34, 37], в частности, для коротких ЭЭГсигналов, состоящих из 10–30-секундных эпох. Авторы также с успехом применяли его для выявления стадии сна у нездоровых пациентов [2, 4, 9]. Авторская модификация МЛБС была с успехом апробирована не только для выявления временного лага фрактальных сигналов [9, 10, 12, 13, 14, 31], но и для анализа и диагностирования биологических [2] и экономических систем [1, 5]. Цель работы: применение фрактальных методов детерминированного хаоса к автоматизированному распознаванию стадий сна и их сравнение друг с другом на предмет точности и скорости распознания. материалы и методы В данной работе для распознания стадий сна применялись следующие фрактальные методы детерминированного хаоса: метод нормированного размаха Хёрста, метод вычисления корреляционной размерности Грассбергера – Прокаччиа и метод аппроксимационной энтропии. Все эти методы и особенности их применения к электроэнцефалографическим сигналам уже описывались нами ранее [2, 4, 10]. Применение авторской модификации метода ближайших ложных соседей к распознанию стадий сна описывается в данной работе впервые. Данный метод основан на теореме Такенса о вложении, из которой следует, что при соответствующем выборе временной задержки τ и размерности пространства вложения m оригинальный и реконструированный псевдофазовый аттракторы должны быть топологически эквивалентны (гомеоморфны). Основы метода изложены D. Kugiumtzis [35]. Поскольку траектории оригинального аттрактора не имеют самопересечений, то и в реконструированном аттракторе траектории также не должны пересекаться. Самопересечение траекторий реконструированного аттрактора означает, что размерность вложения меньше фрактальной размерности аттрактора, то есть соответствующая псевдофазовая реконструкция не является биекцией. Условием того, что самопересечения будут отсутствовать, является то, что все соседние точки аттрактора, восстановленного в Rm, будут также являются соседними в Rm + 1. Метод ложных ближайших соседей позволяет определить наименьшее значение размерности m пространства вложения, так, что при переходе к размерности (m + 1) количество ложных соседей (точек аттрактора, близких друг к другу в Rm и отстоящих далеко в Rm + 1) будет относительно мало. Полученное таким образом значение m определяет наименьшую размерность пространства, где возможна реконструкция аттрактора без самопересечений. Согласно методу, для каждой точки временно го ряда ) (i x || ) ( ) ( || j x i x || )1 ( )1 ( || j x i x . || ) ( ) ( || || )1 ( )1 ( || j x i x j x i x Ri ) ( j x находится ближайший «сосед» ) ( j x в m-мерном пространстве. Вычисляется расстояние . Находится расстояние || ) ( ) ( || j x i x || )1 ( )1 ( || j x i x . || ) ( ) ( || || )1 ( )1 ( || j x i x j x i x Ri ) ( j x между данны ми точками на следующем шаге || )1 ( )1 ( || j x i x . || ) ( ) ( || || )1 ( )1 ( || j x i x j x i x Ri ) ( j x и определяется согласно формуле [18]: . || ) ( ) ( || || )1 ( )1 ( || j x i x j x i x Ri Если Ri<Rt, где Rt – подходящий порог, то точка ) ( j x является ложным ближайшим соседом по от ношению к точке ) (i x || ) ( ) ( || j x i x || )1 ( )1 ( || j x i x . || ) ( ) ( || || )1 ( )1 ( || j x i x j x i x Ri ) ( j x . В результате производится подсчет количества ложных ближайших соседей P для каждой точки ) (i x || ) ( ) ( || j x i x || )1 ( )1 ( || j x i x . || ) ( ) ( || || )1 ( )1 ( || j x i x j x i x Ri ) ( j x . Вычисляется соотношение P / N и алгоритм повторяется для m = m + 1. Алгоритм продолжается до тех пор, пока частное P / N не станет близким к нулю. Рекомендуемое значение порога Rt, согласно данным В.А. Головко [18], равно 2. Авторская модификация метода заключается в том, что рассчитывается не максимальная размерность пространства вложения m, а количество ближайших ложных соседей при переходе из двумерного в трехмерное псевдофазовое пространство. Для реализации вычислений всеми вышеперечисленными методами на компьютере авторами была разработана программа с использованием среды Borland C++ Builder [16]. Правильность работы программы проверялась путем сравнения результатов ее работы с результатами, полученными авторами в других работах, и с результатами других авторов [30, 33, 34, 36]. Данные фрактальные методы применялись к распознанию стадий сна у добровольцев с формой инсомнии, сопровождающейся трудностью инициации и поддержания сна. Перед проведением регистрационной ночи добровольцам проводилась адаптационная ночь с наложенными электродами, при этом запись не регистрировалась, что позволяло испытуемым адаптироваться к дискомфорту, создаваемому установленными электродами. Ночь регистрации назначалась на следующие сутки после проведённой адаптационной ночи. Расположение ЭЭГ электродов проводилось по системе «10–20», устанавливалось 6 каналов; в противофазе устанавливались ЭОГ электроды (2 канала). Электроды ЭМГ устанавливались в проекции жевательной мышцы, регистрация проводилась по 2
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 Клиническая медицина 11 каналам с симметричных участков. Длительности записей составляли 8–10 часов, точкой отсчёта начала записи являлось выключение света в комнате где находился доброволец. результаты и обСуждение В результате применения всех вышеперечисленных методов было выявлено, что при анализе только лишь одного канала ЭЭГ выявить парадоксальную стадию сна нельзя. Это связано с тем, что значения всех без исключения фрактальных мер, используемых в работе, для фазы с БДГ совпадают со значениями для поверхностного сна и для РБ. Подобные результаты были получены как российскими, так и зарубежными коллегами [30, 33, 34, 36, 37]. Причем между собой I и II стадии сна, а также фаза РБ хорошо дифференцируются. В этой связи, поскольку в данной работе для автоматизированного распознания фаз сна ставилась цель проанализировать только один канал ЭЭГ, было решено проигнорировать наличие фазы с БДГ. Это привело к тому, что на результирующей гипнограмме фаза БДГ распознавалась программой либо как фаза РБ, либо как I или II стадия сна. В данной работе также не производилось распознание фаз ВД, вызванных двигательными артефактами [26]. На рисунке 1 показаны внешние виды зависимостей различных фрактальных размерностей и их сопоставление с гипнограммой полученной специалистами. Как видно из полученных результатов, использование всех четырех методов, позволило увидеть общую картину сна, поскольку четко дифференцированы фазы глубокого дельта-сна и выход в фазу РБ. Распознание поверхностных стадий сна, как видно из рисунка, осложнено только лишь отсутствием отделения фазы парадоксального сна. Гипнограммы, полученные с помощью всех четырех используемых в данной работе методов, представлены на рисунке 2 в виде пунктирных линий. Гипнограмма, полученная специалистами, рис. 1. Сопоставление гипнограммы с различными значениями фрактальных мер для соответствующих эпох: а – значение показателя Хёрста; б – значение корреляционной размерности; в – значение аппроксимационной энтропии; г – значение количества БЛС; д – гипнограмма полученная специалистами. Для фрактальных мер тонкими линиями показаны значения без обработки, толстыми линиями – данные значения после использования метода усреднения.
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 12 Клиническая медицина показана на этом же рисунке в виде сплошной линии. На данном рисунке по оси абсцисс отложены номера эпох со времени начала регистрации ЭЭГ. По оси ординат отложены следующие фазы [17]: ВД – время движения (нераспознаваемая фаза, связанная с наличием двигательных артефактов, длительность которых составляет минимум 25 % времени эпохи); РБ – расслабленное бодрствование; БДГ – фаза с быстрым движением глаз (фаза парадоксального сна); I, II, II, IV – 1-я, 2-я, 3-я и 4-я фазы сна соответственно. Наиболее просто сравнить данные методы по скорости вычисления. Для этого были взяты одни и те же ЭЭГ записи и разбиты на эпохи одинаковой длительности, и, соответственно, было просчитано одинаковое количество рядов одинаковой длины. Это достаточно важное замечание, несмотря на его очевидность. Здесь имеет место тот факт, что методы Грассбергера – Прокаччиа и показателя Хёрста не рассчитаны на применение к коротким временным рядам, а для данной задачи длина рядов заранее детерминирована. Следует отметить, что для данных методов разбиение рядов на более длительные участки не только не приводит к увеличению точности результатов распознавания, но и заметно их зашумляет. Самым быстрым оказался метод показателя Хёрста, и поэтому скорость расчета представим относительно него. Авторская модификация метода БЛС в 5,4 раза медленнее, метод аппроксимационной энтропии – в 14,8, метод Грассбергера – Прокаччиа – в 304,5 раза медленнее метода показателя Хёрста. Тут следует отметить, что методы аппроксимационной энтропии и МЛБС можно использовать без особых изменений и с вдвое меньшими рядами, и тогда они всего лишь в 5,6 и 2,55 раза медленнее метода показателя Хёрста соответственно. Как видно из полученных результатов (рис. 2), использование всех четырех методов позволило увидеть общую картину сна, поскольку четко дифференцированы фазы глубокого дельта-сна и выход в фазу РБ. Распознание поверхностных стадий сна, как видно из рисунка, осложнено только лишь отсутствием отделения фазы парадоксального сна. Количественные характеристики совпадения гипнограмм, полученных с помощью различных методов, используемых в программе, и гипнограммы, составленной специалистами вручную, представлены в таблице 1. Из полученных результатов можно сделать следующие выводы. Наиболее быстрыми оказались метод нормированного размаха Хёрста и авторская модификация метода ближайших ложных соседей. Несмотря на большее совпадение количества фаз у метода нормированного размаха, метод БЛС дает более качественную картину сна. Это следует из того факта, что стадия расслабленного бодрствования хорошо дифференцируется от остальных рис. 2. Сравнение гипнограммы полученной специалистами (сплошная линия) с гипнограммами, полученными с помощью следующих фрактальных методов детерминированного хаоса (пунктирные линии): а – методом нормированного размаха Хёрста; б – методом Грассбергера – Прокаччиа; в – методом аппроксимационной энтропии; г – авторской модификацией метода БЛС.
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 Клиническая медицина 13 стадий только у последнего метода, что также хорошо видно из рисунка 2. Использование данных методов для распознания стадий сна позволило создать портативный полисомнограф, авторские права на который были оформлены в виде заявки на патент [3]. литература 1. Антипов О.И., Добрянин А.В., Неганова Е.В., Неганов В.А. Фрактальный анализ динамики цен на нефть // Экономические науки. – 2010. – № 5 (66). – С. 260–271. 2. Антипов О.И., Захаров В.А., Неганов В.А. Особенности применения фрактальных мер детерминированного хаоса к автоматизированному распознанию стадий сна при полисомнографии // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2012. – Т. 15, № 3. – С. 101–109. 3. Антипов О.И., Захаров А.В., Неганов В.А. Устройство для выявления стадий сна при полисомнографии: Заявка на патент № 2012100807/14 (001144) от 11.01.2012 г. 4. Антипов О.И., Захаров В.А., Повереннова И.Е., Неганов В.А. и др. Возможности различных методов автоматического распознавания стадий сна // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2012. – Т. 8, № 2, Прил. (Нервные болезни). – С. 374–379. 5. Антипов О.И., Ивахник В.В., Неганова Е.В., Неганов В.А. Фрактальный анализ динамики цен на драгоценные металлы // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2011. – Т. 14, № 2. – С. 110–116. 6. Антипов О.И., Куляс М.О., Нагорная М.Ю., Неганов В.А. и др. Результаты применения фрактальных методов анализа к электрогастроэнтерографическим сигналам // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2011. – Т. 14, № 4. – С. 113–119. 7. Антипов О.И., Нагорная М.Ю. Показатель Херста биоэлектрических сигналов // Инфокоммуникационные технологии. – 2011. – № 1 (9). – С. 75–77. 8. Антипов О.И., Нагорная М.Ю. Фрактальный анализ электрогастроэнтерографического сигнала // Биомедицинская радиоэлектроника. – 2010. – № 10. – С. 40–44. 9. Антипов О.И., Неганов В.А. Анализ и предсказание поведения временных рядов самоорганизованных экономических и биологических систем с помощью фрактальных мер // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2011. – Т. 14, № 3. – С. 78–89. 10. Антипов О.И., Неганов В.А. Анализ и прогнозирование поведения временных рядов: бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети. – М.: Радиотехника, 2011. – 350 с. 11. Антипов О.И., Неганов В.А. Применение метода нормированного размаха Хёрста к анализу стохастических временных рядов в импульсных стабилизаторах напряжения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2009. – Т. 12, № 3. – С. 78–85. 12. Антипов О.И., Неганов В.А. Прогнозирование и фрактальный анализ хаотических процессов дискретно-нелинейных процессов с помощью нейронных сетей // Доклады Академии наук. – 2011. – Т. 436, № 1. – С. 34–37. 13. Антипов О.И., Неганов В.А. Фрактальный анализ дискретно-нелинейных систем на примере импульсного стабилизатора, работающего в хаотическом режиме, и построение на его основе прогнозирующих нейронных сетей // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2010. – Т. 13, № 2. – С. 7–23. 14. Антипов О.И., Неганов В.А. Фрактальный анализ нелинейных систем и построение на его основе прогнозирующих нейронных сетей // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2010. – Т. 13, № 3. – С. 54–63. 15. Антипов О.И., Неганов В.А., Потапов А.А. Детерминированный хаос и фракталы в дискретнонелинейных системах / Под ред. и с предисловием акад. Ю.В. Гуляева и чл.-корр. РАН С.А. Никитова. – М.: Радиотехника, 2009. – 235 с. 16. Антипов О.И., Повереннова И.Е., Неганов В.А., Захаров А.В. Программа автоматического распознавания стадий сна: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012614865 от 31.05.2012 г. 17. Белов А.М. Анализ процесса сна при полисомнографии. – М.: ТГТПС, 2000. – 81 с. 18. Головко В.А. Нейросетевые методы обработки хаотических процессов // VII Всероссийская научно-техническая конференция «Нейроинформатика 2005»: Лекции по нейроинформатике. – М.: МИФИ, 2005. – С. 43–91. 19. Гусев Е.И., Коновалов А.Н., СкворцоваВ.И., Гехт А.Б. Неврология. Национальное руководство. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 1035 c. Таблица 1 Количественная оценка совпадения гипнограмм, полученных различными фрактальными методами, с гипнограммой, полученной специалистами. Используемый метод Кол-во эпох, имеющих полное совпадение фаз сна (%) Метод нормированного размаха Хёрста 52,2 Метод корреляционного интеграла Грассбергера – Прокаччиа 47,8 Метод аппроксимационной энтропии 48,5 Модифицированный метод ближайших ложных соседей 47,9
Áþëëåòåíü ÂÑíÖ ÑÎ ÐÀÌí, 2013, ¹2(90) Часть 1 14 Клиническая медицина 20. Дорошенков Л.Г. Методы и алгоритмы обработки электрофизиологических сигналов для автоматического распознавания стадий сна: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2009. 29 с. 21. Дорошенков Л.Г., Конышев В.А., Селищев С.В. Исследование фаз сна по ЭЭГ человека на основе скрытых моделей Маркова // Медицинская техника. – 2007. – № 1. – C. 24–28. 22. Захаров Е.С. Автоматизированное распознание стадий сна // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2008. – № 5. – С. 117–120. 23. Захаров Е.С. Разработка метода и алгоритмов автоматического распознавания стадий сна и построения гипнораммы: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Таганрог, 2008. – 19 с. 24. Захаров Е.С., Кравченко П.П., Скоморохов А.А. Метод автоматизированного построения гипнограммы // Известия ТПУ. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2007. – Т. 311, № 5. – С. 136–139. 25. Захаров Е.С., Кравченко П.П., Скоморохов А.А. О решении задачи классификации стадий сна // Вест. компьютерных и информационных технологий. – М.: Машиностроение, 2000. – № 5. – С. 48–53. 26. Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. – М. : МЕДпресс-информ, 2004. – 187 с. 27. Семенова Н.Ю., Захаров В.С. Анализ корреляционной размерности данных ЭЭГ при эпилепсии у детей // Нелинейный мир. – 2010. – № 3, Т. 8. – С. 180–188. 28. Скоморохов А.А., Захаров Е.С. Полисомнографические исследования и задача автоматизированного построения гипнограммы // Известия ТРТУ. Тематический выпуск. «Медицинские информационные системы». – Таганрог: ТРТУ, 2006. – № 11 (66). – С. 135–138. 29. Хакен Г. Принципы работы головного мозга: Синергетичнский подход к активности мозга, поведению и когнитивности деятельности. – М.: ПЕР СЭ, 2001. – 351 с. 30. Acharya U.R., Faust O., Kannathal N., Chua T. et al. Non-linear analysis of EEG signals at various sleep stages // Computer Methods and Programs in Biomedicine. – 2005. – Vol. 80 (1). – P. 37–45. 31. Antipov O.I., Neganov V.A. Neural network prediction and fractal analysis of the chaotic processes in discrete nonlinear systems // Doklady Physics. – 2011. – Vol. 56, N 1. – P. 7–9. 32. Burioka N., Kaplan D. et al. Approximate entropy of human respiratory movement during eyeclosed wake and different sleep stages // Chest. – 2003. – Vol. 123 (1). – P. 80–86. 33. Burioka N., Miyata M., Cornélissen G., Halberg F. et al. Approximate entropy in the electroencephalogram during wake and sleep // J. Clin. EEG & Neuroscience. – 2005. – Vol. 36 (1). – P. 21–24. 34. Kobayashi T., Madokoro S., Ota T., Ihara H. et al. Analysis of the human sleep electroencephalogram by the correlation dimension // Psychiatry Clin. Neurosci. – 2000. – Vol. 54 (3). – P. 278–279. 35. Kugiumtzis D. State space reconstruction parameters in the analysis of chaotic time series – the role of the time window length. – 1996. 36. Madaeva I., Shevyrtaova O., Dolgikh V., Kolesnikova L. Obstructive sleep apnea/hypopnea syndrome in adolescents with essential hypertension // Sleep Medicine. – 2009. – Vol. 10 (10). – P. 1167–1168. 37. Röschke J., Aldenhoff J. The dimensionality of human’s electroencephalogram during sleep // Biol. Cybern. – 1991. – N 64 (4). – P. 307–313. Сведения об авторах Антипов Олег Игоревич – доктор физико-математических наук, профессор кафедры основ конструирования и технологий радиотехнических систем ФГОБУ ВПО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, д. 23; тел.: 8 (846) 332-58-53; e-mail: oleg1307@mail.ru) Захаров Александр Владимирович – кандидат медицинских наук, ассистент кафедры неврологии и нейрохирургии ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ Неганов Вячеслав Александрович – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой основ конструирования и технологий радиотехнических систем ФГОБУ ВПО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»