В данной статье исследуется процесс кровообращения с помощью спроектированной программы, представляющей виртуальную программу оценки состояния кровообращения на основе четырехкамерной математической модели сердечно-сосудистой системы, написанная в среде LabVIEW.
Исследуемые показатели кровообращения — это усредненные показатели, полученные перед экстубацией пациентов, в качестве нормы (опорного значения) берем усредненные результаты группы пациентов перед кожным разрезом. Средняя площадь поверхности по группе пациентов равна 1,7 м2 [1].
В программу вводятся первоначальные показатели функции, нормы показателей функции и свойств, общий порог отклонения и дополнительные показатели масса и рост человека (рис. 1). Общий порог отклонения был задан 15 %.
Рис. 1. Ввод необходимых данных
После первого цикла расчета программа выявляет максимально отклонившуюся функцию от нормы (напротив данного показателя функции кровообращения и его относительного отклонения загорается соответствующая индикация).
Наиболее отклонившейся функцией является венозное давление (ВД), об этом свидетельствует загоревшаяся индикация. Далее после нахождения программой максимально отклонившейся функции находится свойство, которое оказало на эту функцию наибольшее воздействие (напротив данного показателя свойства кровообращения и его относительного отклонения загорается соответствующая индикация) (рисунок 2).
Рис. 2. Значения функций после поочередной подстановки свойств
По рисунку 2 видно, что загорелась индикация свойства индекса эластичности вен (ИЭВ). Результаты значений функций кровообращения после нормализации по свойству ИЭВ (рис.3).
Рис. 3. Значения функций и их отклонения после нормализации модели по свойству ИЭВ
Горящая зеленая индикация свидетельствует о максимально отклонившейся функции Fj (ВД), а красная индикация загорается напротив той функции Fj+1 (АД), которая максимально отклонилась после нормализации по свойству Di (ИЭВ).
После расчета программа определяет характер изменения ВД ─ как патологический или адаптивный. Программа выявила, что изначальное изменение ВД так серьезно, что не может быть компенсировано никакими другими изменениями, и поэтому, возможно, носит патологический характер.
Отклонения функция больше заданного порога. Продолжим анализ для выявления сопутствующих патологических и адаптивных реакций кровообращения.
За текущую наиболее изменившуюся функцию принимаем артериальное давление (АД). И все действия первого цикла повторяются, с учетом, что за место венозного давления (ВД) берется артериальное давление (АД).
Наиболее отклонившейся функцией является артериальное давление (АД), об этом свидетельствует загоревшаяся индикация (рисунку 4). Свойство, которое на АД максимально повлияло, также определяется индикацией. Это свойство индекс общего периферического сопротивления (ИСС).
Рис. 4. Значения функций после нормализации по свойствам
Программа выявила наиболее отклонившуюся функцию после нормализации и наиболее отклонившуюся функцию до нормализации (рис. 5).
Рис. 5. Значения функций и их отклонения после нормализации модели по свойству ИСС
По красной индикации видно, что наиболее изменившийся показатель после нормализации по свойству ИСС является легочное венозное давление (ЛВД), так как его отклонение от опорного значения больше чем у остальных.
После расчета программа определяет характер изменения АД ─ как патологический или адаптивный. Программа выявила, что изменение артериального давления (АД), возможно, носит адаптивный характер.
Отклонения функций больше заданного порога. Продолжим анализ для выявления сопутствующих патологических и адаптивных реакций кровообращения.
За текущую наиболее изменившуюся функцию принимаем легочное венозное давление (ЛВД). И все действия первого цикла повторяются, с учетом, что за место артериального давления (АД) берется легочное венозное давление (ЛВД).
Наиболее отклонившейся функцией является легочное венозное давление (ЛВД), об этом свидетельствует загоревшаяся индикация. Свойство, которое на ЛВД максимально повлияло, также определяется индикацией (рис. 6). Это свойство индекс левого желудочка (ИЛЖ).
Рис. 6. Значения функций после нормализации по свойствам
Программа выявила наиболее отклонившуюся функцию после нормализации и наиболее отклонившуюся функцию до нормализации (рис. 7).
Рис. 7. Значения функций и их отклонения после нормализации модели по свойству ИЛЖ
По красной индикации видно, что наиболее изменившийся показатель после нормализации по свойству ИЛЖ является венозное давление (ВД), так как его отклонение от опорного значения больше чем у остальных.
Теперь программа определяет характер изменения ЛВД ─ как патологический или адаптивный. Программа выявила, что существующая гиперфункция левого желудочка является причиной ухудшения состояния сердечно-сосудистой системы, и поэтому изменение ЛВД, возможно, носит патологический характер.
По рисунку 7 видно, что процентные отклонения всех показателей функций не превышают заданного порога отклонения в 15 %, поэтому на этом этапе можно прекратить анализ.
Заключение
Была реализована программа оценки состояния кровообращения в программной среде LabVIEW. На основе реальных показателей сердечно-сосудистой системы произведено исследование процесса кровообращения и получены результаты исследования.
Таким образом, на основе полученного анализа и проведения трех этапов нормализации, получаем, что для нормализации кровообращения необходимо воздействовать на эластичность вен и насосную способность левого желудочка, учитывая, что ключевой патологией и первоначальной причиной нарушения является нарушение венозного давления и соответственно изменение эластичности вен. Это может быть медикаментозное воздействие, либо оперативное вмешательство.
Литература:
1. Блохина О. В. Разработка биотехнической системы оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения: дис. канд. техн. наук.─ М., 2008.-173 с.
2. Применение четырехкамерной модели сердечно-сосудистой системы человека / Фролов С. В., Синдеев С. В., Алиев Н. Э. и др.// II Международная конференция «Актуальные проблемы энергосбережения и энергоэффективности в технических системах»
