Моделирование динамики сердечно-сосудистой системы при пассивной ортостатической пробе



Скачать 26.15 Kb.
Дата13.09.2017
Размер26.15 Kb.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПАССИВНОЙ ОРТОСТАТИЧЕСКОЙ ПРОБЕ
Ю.М. Ишбулатов, С.А. Миронов1, В.И. Гриднев2

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

1Центральный Военный клинический госпиталь, г. Москва

2Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

E-mail: ishbulatov95@mail.ru


Ряд опасных патологий ССС связан с дисфункцией вегетативной регуляции тонуса артериальных сосудов и частоты сердечных сокращений [1-6]. Пассивная ортостатическая проба является хорошо зарекомендовавшим себя не инвазивным методом диагностики подобных патологий. А регулярные ортостатические упражнения также оказывают терапевтическое действие на больного. Однако, в рамках ортостатической пробы возможен непрерывный мониторинг сравнительно небольшого количества параметров человеческого организма, чаще всего фотоплетизмограммы и электрокардиограммы. Технические ограничение и возможный риск для здоровья пациентов не позволяют производить измерения артериального давления, активности контуров вегетативной регуляции, сократимости сердца и других важных параметров. Возможным решением данной проблемы является симуляция ортостатической пробы в численных моделях [7-11]. Это позволит проводить непрерывные измерения большого количества показателей, недоступных в натурном эксперименте. Разработке модели, позволяющей воспроизводить реакцию здорового человека на ортостатическую пробу, и посвящена настоящая работа.

Для достижения данной цели нами была предложена сложная модель вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы, в которой впервые была учтена активность сразу двух нелинейных, автоколебательных контуров барорефлекторной регуляции. Активность первого контура влияет на частоту сердечных сокращений (ЧСС) и зависит от активности барорецепторов в каротидных синусах. Активность второго контура влияет на тонус артериальных сосудов и зависит от барорецепторов в бедренной артерии. При осуществлении пробы пациента переводят из горизонтального положения в вертикальное. При этом изменяющееся гидродинамическое давление кровяного столба оказывает большое влияние на активность бедренных барорецепторов, которые расположены в нижней половине тела. Именно данное сильное воздействие и приводит к запуску регуляторных механизмов в предложенной модели.

Реализация модели сопоставлялась с экспериментальными данными из работы [12], зарегистрированными у 30 здоровых пациентов в возрасте 20-25 лет. Данные записывались до ортостатической пробы и через пять минут после ее завершения. У каждого пациента было измерено артериальное давления и записаны 10 минутные сигналы электрокардиограмм (ЭКГ) во II стандартном отведении по Эйнтховену. По полученным данным был произведен расчет распространенных диагностических параметров ССС, в частности средних значений систолического (СД) и диастолического давления (ДД), ЧСС, а также суммарных мощностей в HF и LF диапазонах. Сопоставление модельных и экспериментальных данных представлено в таблице 1. Из данной таблице видно, что благодаря введению второго контура барорефлекторного контроля предложенная модель позволяет качественно воспроизвести изменения параметров ССС после пассивной ортостатической пробы.
Таблица 1. Спектральные и статистические индексы, рассчитанные по модельным и экспериментальным данным




Горизонтальное положение

Вертикальное положение

ЧСС (Эксперимент)

60 (56, 65)

80 (75, 89)

ЧСС (Модель)

64(63.5, 64,5)

75 (74, 76)

СД (Эксперимент)

117 (110, 125)

115 (110, 120)

СД (Модель)

123 (120, 126)

122(117, 127)

ДД (Эксперимент)

70 (69, 75)

76 (70, 84)

ДД (Модель)

61 (60, 62)

66 (64, 68)

LF/HF (Эксперимент)

0.8 (0.5, 1.3)

3.0 (1.7, 6.3)

LF/HF (Модель)

0.1 (0.07, 0.13)

0,8 (0.2, 1.4)

В работе предложена модель вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы, которая позволяет качественно воспроизводить реакцию здорового человека на ортостатическую пробу. Добиться данного результата удалось благодаря включению в модель сразу двух нелинейных автоколебательных контуров барорефлекторной регуляции, расположенных в бедренной артерии и каротидных синусах.



Работа выполнена при поддержке грантов МД-4368.2015.7 и РФФИ № 15-02-03061.
Библиографический список


  1. Караваев А.С., Киселев А.Р., Гриднев В.И., Боровкова Е.И., Прохоров М.Д., Посненкова О.М., Пономаренко В.И., Безручко Б.П., Шварц В.А. Фазовый и частотный захват 0.1 Гц колебаний в ритме сердца и барорефлекторной регуляции артериального давления дыханием с линейно меняющейся частотой у здоровых лиц // Физиология человека. 2013. –Т. 39. No 4. –С. 105-111.

  2. Киселев А.Р., Караваев А.С., Гриднев В.И., Посненкова О.М., Шварц В.А., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Безручко Б.П. Сравнение динамики показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы на фоне лечения эналаприлом и метопрололом у больных артериальной гипертонией // Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. –Т. 6. No 1. –С. 061-072.

  3. Нейфельд И. В., Киселев А. Р., Караваев А. С., Прохоров М. Д., Бобылева И. В., Гриднев В. И., Киричук В. Ф., Рогожина И. Е. Особенности показателей вегетативной регуляции кровообращения и вариабельности сердечного ритма у женщин в перименопаузе // Анналы аритмологии. 2014. Т. 11. No. 2. –С. 98-108.

  4. Киселев А.Р., Гриднев В.И., Караваев А.С., Посненкова О.М., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Безручко Б.П. Сравнительная оценка влияния фозиноприла и атенолола на синхронизацию колебаний с частотой около 0,1 Гц в ритме сердца и микроциркуляции крови у больных артериальной гипертонией // Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2010. –Т. 6. No 6. –С. 803-811.

  5. Боровкова Е.И., Караваев А.С., Киселев А.Р., Шварц В.А., Миронов С.А., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д. Метод диагностики синхронизованности 0,1 Гц ритмов вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы в реальном времени // Анналы аритмологии. –2014. –Т. 11 No. 2. –P. 129-136.

  6. Kiselev A.R., Gridnev V.I., Karavaev A.S., Posnenkova O.M., Prokhorov M.D., Ponomarenko V.I., Bezruchko B.P. The dynamics of 0.1 Hz oscillations synchronization in cardiovascular system during the treatment of acute myocardial infarction patients // Applied Medical Informatics. 2011. –V. 28. –No. 1. –P. 1-8.

  7. Караваев А.С., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д. Восстановление моделей скалярных систем с запаздыванием по временным рядам // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. В. 10. С. 43-51.

  8. Караваев А.С., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Гриднев В.И., Киселев А.Р., Безручко Б.П., Посненкова О.М., Струнина А.Н., Шварц В.А. Методика реконструкции модели системы симпатической барорефлекторной регуляции артериального давления по экспериментальным временным рядам // Технологии живых систем. –2007. –Т. 4. –No 4. –С. 34-41.

  9. Безручко Б.П., Гриднев В.И., Караваев А.С., Киселев А.Р., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Рубан Е.И. Методика исследования синхронизации колебательных процессов с частотой 0.1 Гц в сердечно-сосудистой системе человека // Изв. ВУЗов «ПНД». 2009. –Т. 17. –No 6. –С. 44-56.

  10. Боровкова Е.И., Караваев А.С., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д, Безручко Б.П. Диагностика частотного захвата в условиях воздействия сигналом переменной частоты // Известия РАН. Серия Физическая. 2011. –Т. 75. No 12. –С. 1704-1708.

  11. Боровкова Е. И., Караваев А. С., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д. Сопоставление методов диагностики фазовой синхронизованности по тестовым данным, моделирующим нестационарные сигналы биологической природы // Известия Саратовского Университета. Новая серия. Серия Физика. 2015. –No. 15. В. 3. С. 36-42.

  12. Kiselev A.R., Mironov S.A., Karavaev A.S., Kulminskiy D.D., Skazkina V.V., Borovkova E.I., Shvartz V.A., Роnomarenko V.I., Prokhorov M.D. A comprehensive assessment of cardiovascular autonomic control using photoplethysmograms recorded from earlobe and fingers // Physiological Measurement. 2016. –V. 37. –P. 580-595.


Сведения об авторах

Ишбулатов Юрий Михайлович – студент, дата рождения 29.12.1994г

Хорев Владимир Сергеевич – к.ф.-м.н., ассистент, дата рождения 07.12.1987г

Миронов Сергей Алексеевич – к.м.н., врач, дата рождения 04.06.1978г

Гриднев Владимир Иванович  д.м.н., профессор, дата рождения  02.12.1955г
Вид доклада: Cтендовый
Каталог: articles
articles -> Гипертонический криз. Причины, симптомы, лечение
articles -> Клинических проявлений чаще всего отмечаются слизисто-гнойные бели, боли при мочеиспускании, боли внизу живота, болезненные ощущения при половом акте. При распространении инфекционного процесса может возникать воспаление желез преддверия влагалища
articles -> За пределами мозга
articles -> Классификация чаёв
articles -> Современные аспекты вакцинации собак. Нобивак® новая эра вакцинации
articles -> Блюда из рыбы
articles -> «Часуйма» тибетский способ приготовления чая
articles -> Табакокурение — один из ведущих факторов риска раковых и нераковых заболеваний. Медицинская помощь в профилактике и отказе от табакокурения


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница