К.П.БУТЕЙКО, Д.В.ДЕМИН

  Развитие биологии и медицины ведет к увеличению количества информации, по­лучаемой в исследованиях, и нередко создает большие трудности в отыскании новых законов и причинно-следственных связей между изучаемыми явлениями. Проведение Развитие биологии и медицины ведет к увеличению количества информации, по­лучаемой в исследованиях, и нередко создает большие трудности в отыскании новых законов и причинно-следственных связей между изучаемыми явлениями. Проведение Развитие биологии и медицины ведет к увеличению количества информации, по­лучаемой в исследованиях, и нередко создает большие трудности в отыскании новых законов и причинно-следственных связей между изучаемыми явлениями. Проведение косвенных сложных исследований на грани разрешающей возможности методов с вы­ходом большого объема нередко скрытой шумами информации часто не позволяет обычными методами расчетов или сравнений выявить закономерные связи между явлениями.

  Подобные трудности встретились в нашей работе при попытке расшифровать исследования, проводимые на «комплексаторе» (комбайне) в лаборатории функциональ­ных методов исследований для выявления зависимости между различными процессами в организме человека. Одно такое исследование, продолжающееся около часа, дает примерно 2000 записей 40 основных процессов дыхания, кровообращения, что состав­ляет около 100 тысяч чисел. Детальная обработка этого количества информации воз­можна только при помощи автоматизированной новейшей вычислительной техники.

  Разработанный в теории информации корреляционный метод выделения регуляр­ной компоненты случайного сигнала позволяет определить степень функциональной свя­зи, временные и причинно-следственные соотношения между процессами [1]. Кросскорреляционная функция может служить средством исследования динамики физиологи­ческих процессов и их взаимных регуляций.

  Нами была вычислена функция линейной корреляции между двумя физиологиче­скими процессами: парциальным давлением углекислоты (рСО2) альвеолярного воздуха и амплитудой пульсовых волн пальцевой плетизмограммы (рис. 1), записанными у человека синхронно в течение часового кли­нического исследования на «комплексаторе» лаборатории функциональной диагностики ИЭБиМ СО АН СССР. рСО2 фиксировалось инфракрасным анализатором «Годарт», плетизмограмма измерялась пальцевым плетиз-модатчиком «Элема». Вычисление корреля­ционной функции проведено на электрон­но-цифровой вычислительной машине. Про­грамма выполнена Б. Н. Борзенко по сле­дующему алгоритму.
Исходными числовыми рядами xi и yi; (i=1,2,…, N) служат значения рСО2 и амплитуды пульсовых волн плетизмо­граммы, взятые с шагом Δτ=10 сек с усред­нением за предыдущий интервал. Коэффи­циент линейной корреляции rк вычисляется по формуле

значения rк, рассчитанные для всех инте­ресующих нас k, составляет функцию кросс корреляции. Результат, вычерченный автоматическим устройством, представлен на рис. 2 для Δτ=10 сек, k=(—20,… —1,0 , +20); по оси абсцисс отложен временной сдвиг kΔτ, по оси ординат—-коэффициент линейной корреляции r (kΔτ). Положительным значениям k соответствует положитель­ная задержка значений функции х по отношению к функции у.

  Максимум r(kΔτ) сдвинут влево, что свидетельствует о предшествовании функции pCO2. Эффективная задержка составляет 70 сек. Относительно высокий коэффициент линейной корреляции (rmax = О,l6 при σr =0,05) может указывать на причинно-след­ственную связь между процессами, причем роль первичного управляющего процесса принадлежит изменению рСО2 альвеолярного воздуха. Произведенный расчет под­тверждает вывод работы [2] относительно влияния альвеолярного рСО2 на тонус пери­ферических артериальных сосудов.

ВЫВОДЫ

1. Кросскорреляционный анализ позволяет объективно выявить величину и на­
правление скрытой шумом или сложностью процесса причинно-следственной связи
между физиологическими функциями.
2. Величина максимального коэффициента линейной корреляции может указывать
на достоверность и прочность связи между амплитудой плетизмограмм и рСО2 в альвеолах и достигает гmaх = 0,16 при σr=0,05.
3. Сдвиг максимума r(kΔτ) влево указывает, что амплитуда плетизмограмм зави­сит от первичного управляющего изменения рСО2 в альвеолах и запаздывает от пос­леднего на 70 сек.
4. Кросскорреляционный анализ плетизмограмм и рСО2 в альвеолах подтвержда­ет найденную в работе [2] зависимость тонуса периферических артериальных сосудов
от рСО2 в альвеолах.

Институт экспериментальной биологии и медицины Поступила в редакцию
Сибирского отделения АН СССР, 23/V 1963

Новосибирск

ЛИТЕРАТУРА

1. В.В.Солодовников, А.С.У с ко в, Статистический анализ объектов регу­лирования. Машгиз, 1960.
2. К.П.Бутеико, Д.В.Демин, М.П.Одинцова, Зависимость между легоч­ной вентиляцией и тонусом периферических артерий у больных гипертонической
болезнью и стенокардией по данным плетизмографии. (В печати).