МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПАССИВНОЙ ОРТОСТАТИЧЕСКОЙ ПРОБЕ

, 1, 2

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им.

1Центральный Военный клинический госпиталь, г. Москва

2Институт радиотехники и электроники им. РАН

E-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 вчисленных 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 былаучтена активностьсразу 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.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

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 давленияи записаны10 минутные сигналы электрокардиограмм (ЭКГ) во II стандартном отведении по Эйнтховену. По полученным даннымбыл произведен расчет распространенных диагностических параметров ССС, в частности средних значений систолического (СД) и диастолического давления (ДД), ЧСС, а также суммарных мощностей в HFи LFдиапазонах. 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 грантовМД-4368.2015.7 и РФФИ № 15-02-03061.

Библиографический список


, , Шварц 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. , , Безручко 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. , , Рогожина показателей вегетативной регуляции кровообращения и вариабельности сердечного ритма у женщин в перименопаузе // Анналы аритмологии. ‑2014. ‑Т. 11. ‑No. 2. –С. 98-108. , , Безручко 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. , , Прохоров диагностики синхронизованности 0,1 Гц ритмов вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы в реальном времени // Анналы аритмологии. –2014. –Т. 11 ‑No. 2. –P. 129-136. 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. , , Прохоров моделей скалярных систем с запаздыванием по временным рядам // Письма в ЖТФ. ‑2001. ‑Т. 27. ‑В. 10. ‑С. 43-51. , , Шварц реконструкции модели системы симпатической барорефлекторной регуляции артериального давления по экспериментальным временным рядам // Технологии живых систем. –2007. –Т. 4. –No 4. –С. 34-41. , , Рубан 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. , , Безручко частотного захвата в условиях воздействия сигналом переменной частоты // Известия РАН. СерияФизическая. ‑2011. –Т. 75. ‑No 12. –С. 1704-1708. , , Прохоров 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. 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

ИшбулатовЮрийМихайлович – студент, датарождения 29.12.1994г

ХоревВладимирСергеевич – к. ф.-м. н., ассистент, датарождения07.12.1987г

– к. м.н., врач, г

‑д. м.н., профессор, г

Виддоклада: Cтендовый