Представлені результати математичного моделювання шлуночкових аритмій, які супроводжують тріпотіння і мерехтіння передсердь. Модель заснована на припущенні, що при мерехтінні передсердь електрична імпульсація, що надходить на вхід атріовентрикулярного вузла, є сумою N незалежних імпульсних потоків з різними амплітудно-частотними і фазовими характеристиками. Модель дозволяє досліджувати залежність нелінійної динаміки PP і RR інтервалів від кількісних характеристик складових імпульсних потоків. Результати комп'ютерного моделювання зіставляються з результатами реальних фізіологічних експериментів, виконаних на кроликах. Ідентифікація моделі здійснюється за допомогою методу найменших квадратів.

Анотація наукової статті за медичними технологіями, автор наукової роботи - Мезенцева Лариса Валентинівна


The present study presents the results of mathematical and computer modeling of ventricular disturbances following atrial fibrillation. The model is based on the assumption, that electric impulsation arriving on the atrioventricular node during atrial fibrillation is sum N of independent pulse streams with various amplitude-frequency and phase characteristics. With this model it becomes possible to investigate the dependence of nonlinear dynamics of PP and RR intervals on amplitude-frequency and phase characteristics pulse streams. Results of computer experiments are compared with real physiological experiments on rabbits. Identification of model was carried out by means of least-squares procedure.


Область наук:
  • Медичні технології
  • Рік видавництва діє до: 2015
    Журнал: Євразійський Союз Вчених

    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ миготливою аритмією серця МЕТОДОМ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ миготливою аритмією серця МЕТОДОМ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ»

    ?Уздовж кордонів бічних тіл, передніх і задніх рогів бічних шлуночків були візуалізовані субепен-дімарние осередки зміненого МР-сигналу - більш ймовірно, гамартоми (рис 1, б, в, г), візуалізованими у всіх послідовностях. На отриманих томограммах визначалася асиметрія і помірне розширення шлуночкової системи. В цілому, описана МР-картина за даними літературних джерел відповідає тубероз-ному склерозу [3, с. 59]. Зіставивши дані клініко-інструментального дослідження і магнітно-резонансної томографії, остаточний клінічний діагноз був сформульований як «склероз туберози.

    Висновок. Таким чином, метод магнітно-резонансної томографії демонструє високий діагностичний потенціал у визначенні макроморфологіческіх змін головного мозку патогномонічних для хвороби Бурневілля-Прінгл і може бути рекомендований як методу оцінки стану головного мозку у пацієнтів з даною патологією.

    Список літератури

    1. John R. W. Tuberous sclerosis // Europ. J. Human Genetics. - 2006. - Vol. 14, № 10. - P. тисячу шістьдесят-п'ять - 1073.

    2. Devlin L., Shepherd C., Crawford H. et al. Tuberous sclerosis complex: clinical features, diagnosis, and prevalence within Northern Ireland // Developmental Med. & Child Neurol. - 2006. - Vol. 48. - P. 495 - 499.

    3. Корнієнко В.Н., Пронін І.М., Сєрков С.В. Рентгенологічні аспекти діагностики нейрокожних синдромів // Медична візуалізація, 2008.-N 5.-С.57-72.

    4. Куклін І. А., Кенікфест Ю. В., Волкова Н. В., Товста А. І., Бочкарьов Ю. М., Глазкова Л.К., Римар О. Г., Крупина Н. Е. Хвороба Прінгл-Бурневілля: діагностика на стику дисциплін // Сучасні проблеми дерматовенерології, імунології та лікарської косметології. - 2010. - Додаток 4. - С. 51-58.

    АНАЛІЗ миготливою аритмією серця МЕТОДОМ КОМП'ЮТЕРНОГО

    МОДЕЛЮВАННЯ

    Мезенцева Лариса Валентинівна

    Канд. біол. наук, с.н.с. ФГБНУ НДІ нормальної фізіології ім. П. К. Анохіна, м.Москва

    АНОТАЦІЯ

    Представлені результати математичного моделювання шлуночкових аритмій, які супроводжують тріпотіння і мерехтіння передсердь. Модель заснована на припущенні, що при мерехтінні передсердь електрична імпульсація, що надходить на вхід атріовентрикулярного вузла, є сумою N незалежних імпульсних потоків з різними амплітудно-частотними і фазовими характеристиками. Модель дозволяє досліджувати залежність нелінійної динаміки PP і RR інтервалів від кількісних характеристик складових імпульсних потоків. Результати комп'ютерного моделювання зіставляються з результатами реальних фізіологічних експериментів, виконаних на кроликах. Ідентифікація моделі здійснюється за допомогою методу найменших квадратів. ABSTRACT

    The present study presents the results of mathematical and computer modeling of ventricular disturbances following atrial fibrillation. The model is based on the assumption, that electric impulsation arriving on the atrioventricular node during atrial fibrillation is sum N of independent pulse streams with various amplitude-frequency and phase characteristics. With this model it becomes possible to investigate the dependence of nonlinear dynamics of PP and RR intervals on amplitude-frequency and phase characteristics pulse streams. Results of computer experiments are compared with real physiological experiments on rabbits. Identification of model was carried out by means of least-squares procedure.

    Ключові слова: фібриляція передсердь, миготлива аритмія, математична і комп'ютерна модель.

    Keywords: atrial fibrillation, ciliary arrhythmia, mathematical and computer model

    Вивчення механізмів, що лежать в основі виникнення і підтримки миготливої ​​аритмії, має важливе теоретичне і практичне значення через високу поширеність цього захворювання і необхідності розробки ефективних методів стратегії і тактики боротьби з ним. У наших попередніх дослідженнях [2] було показано, що крім експериментальних, ефективними методами вивчення аритмій серця є методи математичного моделювання. Це дослідження присвячено подальшому розвитку цих підходів і вивчення можливостей використання методів математичного та комп'ютерного моделювання для вивчення миготливої ​​аритмії серця.

    В основу моделі покладено припущення, що при мерехтінні передсердь електрична імпульсація F (t), яка надходить на вхід атріовентрикулярного (АВ) вузла, є сумою N незалежних імпульсних пото-

    ков з прямокутною формою імпульсу, постійною частотою (й) і амплітудою (А1) і різними величинами зрушень фаз хi між потоками:

    F (t) = так ^), 1 = 1,2, ....... N / 1 /

    Для вивчення залежності амплітудно-частотних характеристик сумарної електричної активності передсердь F (t) від кількісних характеристик складових імпульсних потоків Fi (t-хi), в ході цього дослідження нами була розроблена програма MODAF, що дозволяє формувати сумарний стохастический імпульсний потік, що надходить на вхід АВ вузла . За допомогою цієї програми була проведена серія обчислювальних експериментів. Розрахунки проводилися при різних значеннях частоти складових імпульсних потоків від 10 до 50 ум.од. і загального числа потоків (5 10). Амплітуди імпульсів складових потоків покладалися рівними 1, тривалості імпульсів передбачалися

    багато меншими, ніж величини відповідних межи-мульсних інтервалів і тому в розрахунок не бралися. Фазові зрушення між потоками варіювалися таким чином, щоб були враховані всі можливі комбінації фаз.

    Для вивчення шлуночкових аритмій, які супроводжують мерехтіння передсердь, була розроблена програма MODMER, що дозволяє розраховувати кількісні характеристики варіабельності і нелінійної динаміки ЯЯ інтервалів серцевого ритму в умовах стохастичного вхідного сигналу, що надходить від передсердь до АВ вузла. Значення констант, що визначають атріовентрі-кулярной проведення, задавалися такими ж, як і в роботі [2]. Для вирішення задачі знаходження оптимального варіанта моделі, при якому досягається найкраще відповідність між результатами обчислювальних і реальних фізіологічних експериментів, використовувалися результати експериментів на кроликах, виконаних у відділі системних механізмів емоційного стресу НДІ нормальної фізіології ім. П. К. Анохіна. Процес ідентифікації моделі здійснювався за допомогою методу найменших квадратів.

    результати

    В ході справжніх досліджень був проведений порівняльний аналіз шлуночкових аритмій, що виникають в умовах періодичної і стохастичною вхідний імпульсації. За допомогою двоконтурної моделі регуляції серцевого ритму були розраховані критичні точки F1кр = 12,9 і F2кр = 19,2, що розділяють різні режими кардіодінамікі: лінійний, хаос 1-го ступеня і хаос2-го ступеня. Обчислювальний експеримент був поставлений таким чином, щоб отримати порівняльні оцінки показників варіабельності серцевого ритму при періодичної і стохастичною вхідний імпульсації у всіх трьох перерахованих вище частотних діапазонах. Хоча ступінь нерегулярності хвиль передсердь при стохастичною вхідний імпульсації значно вище, ніж при періодичної, після проходження через сіноатрі-ний вузол вхідних імпульсний потік в обох випадках перетворюється в випадковий (РР-хвилі). Потім, після проходження через АВ вузол цей випадковий потік піддається вторинному перетворенню, результатом якого є нерегулярна картина чергування ЯЯ інтервалів різної тривалості. Оскільки періодичні вхідні впливу імітують тріпотіння передсердь, а стохастичні - мерехтіння, то результати обчислювальних експериментів дозволяють зробити висновок, що висока варіабельність ЯЯ інтервалів при мерехтінні передсердь обумовлена ​​нелінійністю кардіодінамікі, яка при мерехтінні настає при більш низькій частоті вхідний імпульсації, ніж при тріпотіння. Результати обчислювальних експериментів показали, що в діапазоні «хаос1-го ступеня» показники варіабельності ЯЯ інтервалів при тріпотінні і мерехтінні практично однакові, а варіабельність РР інтервалів як при тріпотінні, так і при мерехтінні передсердь менше, ніж в лінійному діапазоні. Важливо відзначити, що якщо в діапазоні «хаос 1-го ступеня» середні значення і стандартні відхилення ЯЯ інтервалів при тріпотінні і мерехтінні були практично однакові, то в діапазоні «хаос 2-го ступеня» обидва ці показники для мерехтіння значно перевищують відповідні значення для тріпотіння.

    Наступний етап досліджень був присвячений вивченню механізмів формування нерегулярностей РР і ЯЯ інтервалів при мерехтінні передсердь. Експериментальні електрограми (ЕГ) при мерехтінні передсердь моделювали сумою незалежних імпульсних потоків з різними амплітудно-частотними і фазовими характеристиками. Обчислювальний експеримент був спрямований на пошук того варіанту моделі, який найближче апроксимує результати фізіологічного експерименту. Результати досліджень показали, що модель дозволяє відтворювати велику різноманітність станів результуючого сумарного стохастичного сигналу, що імітує реальні процеси при мерехтінні передсердь. При першому візуальному розгляді і розрахункові, і експериментальні процеси схожі, але результати кількісного аналізу показників амплітудно-часової впорядкованості демонструють різноманітність внутрішньої структури складових процесів, що дозволяє здійснювати рішення оптимальної завдання, тобто вибору серед безлічі процесів оптимального, найкращим чином описує реальний експеримент. На рис. 1А показаний приклад експериментальних записів ЯЯ інтервалів при миготливої ​​аритмії у кролика, а також розрахункових інтервалограмм, відповідних найкращому наближення до експерименту. Результати обчислювальних експериментів показали, що найкращим наближенням є варіант моделі mod5, який являє собою суму з 10 складових потоків з наступними значеннями частот й, гц: 15,75; 9,8; 8,05; 6,3; 4,55; 5,25; 5,95; 5,25; 3,85; 4,55.

    Чотири з цих 10 складових потоків (1, 2, 3, і 6-й) синхронізовані по фазі, між іншими синхронізації немає (фази різні). На рис. 1Б показані експериментальні і розрахункові для оптимального варіанта моделі гістограми розподілу ЯЯ інтервалів. У цьому випадку величина середнього квадрата відхилення між теоретичним і експериментальним розподілом ЯЯ інтервалів (Б) дорівнювала 0,019 од. Інші варіанти моделей мали більш високі значення D, тобто гірше апроксимували експеримент.

    Клінічні дані свідчать, що при мерехтінні передсердь гістограма ЯЯ інтервалів може мати одномодальних, двумодальное і полімодальних форму [1,3,]. У цьому дослідженні нами було також показано, що при мерехтінні передсердь гістограма ЯЯ інтервалів може мати одномодальних, двумодальное і полімодальних форму. За допомогою викладеного в даній роботі методу можна відтворити будь-які форми гістограм ЯЯ інтервалів від одномодальних до полімодальних форм будь-якої конфігурації. Запропонована нами модель дозволяє отримати кількісну оцінку частотних характеристик цих джерел і ступінь синхронізації між ними, тобто виконати неінва-зівной візуалізацію передсердної активності по гістограм ЯЯ інтервалів. Таким чином, методи математичного та комп'ютерного моделювання дозволяють розкривати приховану від експериментатора внутрішню структуру нерегулярностей РР і ЯЯ інтервалів при миготливої ​​аритмії і можуть мати практичне застосування в медичній практиці при розробці методів лікування цього захворювання.

    А

    Ріс.1.Оптімізація моделі по МНК-методу. А. Експериментальні та розрахункові кардіоінтервалограмми при миготливої ​​аритмії. Вісь абсцис - номер ЯЯ інтервалу, вісь ординат - ЯЯ інтервал, мс. Б. Експериментальні та розрахункові гістограми розподілу ЯЯ інтервалов.Ось абсцис - ЯЯ інтервал, мс; вісь ординат - відносне число ЯЯ (0 інтервалів (№ / И). Розрахункові кардіоінтервалограмми і гістограми виконані для найкращого варіанту моделі (mod5). В. Апроксимація моделі і експерименту за допомогою МНК-методу. Вісь абсцис - номер моделі, вісь ординат - величина середньоквадратичного відхилення між теоретичним і експериментальним розподілом ЯЯ інтервалів D, усл.ед. Мінімум D досягається для найкращого варіанту моделі - mod5.

    Список літератури 2. Л.В. Мезенцева Л.В. // Біофізика, 56 (3), 543 (2011).

    1. Г.Г. Іванов. Використання методу ВР у хворих з 3. А.В.Недоступ, О.В. Благова .// Функціональна ді-миготливою аритмією. В кн .: Нові методи електро- агностика, 1, 15 (2007). трокардіографіі. М: Техносфера, 2007. - 375с.

    АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ ХРОНІЧНОГО ПІЄЛОНЕФРИТУ

    Стяжкіна С.Н., Черненкова М.Л., Волинін І.С., Мінгалімова А.Р.

    ГБОУ ВПО «Іжевська державна медична академія Міністерства охорони здоров'я Російської

    Федерації », г.Ижевск, Росія

    Хронічний пієлонефрит - це хронічний неспецифічний запальний процес, в який втягуються інтерстиціальна тканина нирок, слизова ча-шечно-мискової системи з ураженням ниркових судин. Найголовніша причина розвитку гострого і хронічного пієлонефриту є наявність інфекції в сечостатевих шляхах.

    Етіологічними факторами, що приводять до розвитку інфекції в сечостатевих шляхах є:

    Особливостями анатомічної будови і топографії сечових шляхів у жінок: коротка уретра, близьке розташування уретри до піхви і прямої кишки, які у високому ступені колонізовані мікроорганізмами;

    Порушенням уродинаміки сечових шляхів внаслідок:

    1. функціональних причин, обумовлених гормональними змінами на тлі вагітності;

    2. Відомо, що збільшення вмісту в крові ест-рона, естрадіолу, а також прогестерону і їх вплив на рецептори ниркових мисок, сечоводів і сечового міхура призводить до короткочасної гіпер-і дискінезії сечових шляхів. Значне зростання концентрації в крові глюко-кортикоидов (при терміні 22-28 тижнів. Гестації) може сприяти активації вже розпочатого запального процесу в нирках. [1] Механічних факторів (здавлення сечоводів

    вагітною маткою, наявність конкрементів, аномалій розташування нирок і їх розвитку та ін.), що призводять до застою інфікованої сечі і масивної колонізації бактерій;


    Ключові слова: фібриляція передсердь / МИГОТЛИВА АРИТМІЯ / ATRIAL FIBRILLATION / МАТЕМАТИЧНА ТА КОМП'ЮТЕРНА МОДЕЛЬ / MATHEMATICAL AND COMPUTER MODEL / CILIARY ARRHYTHMIA

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити