Регуляционная модель сердечно сосудистой системы
Современные методы исследования сердечно-сосудистой системы (ССС) базируются на использовании традиционных моделей механизма кровообращения, недостатком которых является отсутствие учета, регуляции кровотока. Поэтому предложена модифицированная модель ССС, основанная на методике, учитывающая следующие процессы регуляции: саморегуляцию левого и правого желудочков сердца, саморегуляцию транспорта жидкости, кислорода и углекислоты через стенки, саморегуляцию потока крови через сосуды, перераспределение кровотока по сосудистому руслу в соответствии с функциональными нагрузками тканей и органов, и непосредственное воздействие центральной нервной системы.
Математическая модель ССС базируется на системе уравнений:
где
где е - жесткость, U - расправляющий объем, ρ - проводимость, q – кровоток, Р - давление, V- объем, i, j – номера резервуаров сердечно-сосудистой системы, r– некоторая подсистема ССС, включающая один (r=i) или несколько (r={i, ν, …,m) элементарных участков, Crо – вектора управляемых параметров r-й подсистемы нулевого уровня субординации, z – возмущение, Xr0 – управляющее воздействие нулевого уровня субординации, Xr1 определяется: значениями функций Wrо, гдеWi'= {qji, Pi, Vi, fi(Pi Vi, qji)} (f - обозначение функции), параметрами системы саморегуляции Cri(Xr2) и задающими воздействиями W*ri'(Xr2) от второго уровнясубординации; n-й уровень – некоторый уровень управления (генерирующий XRn, n=1, …,m), выполняющий задающие воздействия n +1-го уровня [W*rn (Xr, n+1,Crn(Xr, n+1))] и контролировать функции n-1-го уровня (Xr,n-1); (Xr,n+1) – высшие вегетативные центры, (Xrn) - функциональная активность управления, (Xr,n-1) – функция управляемой подсистемы.
Структура модели сердечно-сосудистой системы, учитывающая регуляторные процессы, имеет вид:
Рисунок 1 - Блок-схема модели регуляции сердечно-сосудистой системы
МКК - малый и БКК - большой круг кровообращения; ССЦ - сердечно-сосудистый центр; ВВЦ – высшие вегетативные центры, СР - спинальная регуляция, СС – системы саморегуляции, AT – артерии туловища, ТТ – капилляры и ВТ - вены нижней части тела и ног, АГ - артерии, ТГ – капилляры и ВГ - вены головы и рук; ПЖ - правый желудочек; ПП - правое предсердие; ЛА – легочная артерия; ЛК - легочные капилляры; ЛВ - легочная вена; ЛП - левое предсердие,ЛЖ – левый желудочек; кроме того, модель отображает дугу аорты (А).
Использование модели позволяет учитывать основной патологический процесс, сопутствующие ему, в том числе, осложнения, компенсаторные, защитные и гомеостатаческие реакции организма, а также составляющие, вносимые лечением, что необходимо для выбора адекватной терапии.
Практическая часть:
Ответьте на вопросы по теории:
1. Назовите и охарактеризуйте основные факторы регуляции сердца.
2. Назовите и охарактеризуйте основные факторы регуляции сосудов.
3. Опишите основные принципы построения модели движения крови в сосудах с упругими стенками.
4. Каким образом находятся неизвестные константы интегрирования в случае построения модели движения крови в сосудах с упругими стенками?
5. На чем базируются современные методы исследования сердечно-сосудистой системы? Чем это обусловлено?
6. Рассмотрите и постарайтесь объяснить блок-схему модели регуляции сердечно-сосудистой системы. Для чего она может быть использована?
Разделившись на группы, подготовьте рефераты на следующие темы:
1. Саморегуляция функций сердечно-сосудистой системы.
2. Построение математической модели саморегуляции сердечно-сосудистой системы.
Список используемой литературы:
1. Шумаков В.И., Новосельцев В.И., Сахаров М.П., Штенгольд Е.Ш. Моделирование физиологических систем организма. - М.:Медицина,1971г. – 352с.
2. Лищук В.А., Газизова Д.Ш., Сазыкина Л.В., Бокерия Л.А. Аппаратная реализация математической модели регуляции для кардиологии. - М.: Электроника и связь. Тематический выпуск «Проблемы электроники»,ч. 2, 2008г.
3. Газизова Д.Ш. Оперативный анализ расстройств сердечно-сосудистой системы с помощью мониторно-компьютерных средств: Дис. ... докт. мед. наук: 14.00.06. М., 1998.-250 с.
4. Лищук В.А, Сазыкина Л.В. Математические модели сердечно-сосудистой системы / /Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Бионика. Биокибернетика. Биоинженерия. 1990. -Т. 7.-140 с.
5. Wagner R. Feedback principle in regulation of the circulation//Circulat. Res.- 1957. - Vol. 5, N 5. - P. 469-471.