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, C_rо – вектора управляемых параметров r-й подсистемы нулевого уровня субординации, z – возмущение, X_r0 – управляющее воздействие нулевого уровня субординации, X_r1 определяется: значениями функций W_rо, гдеW_i'= {q_ji, P_i, V_i, f_i(P_i V_i, q_ji)} (f - обозначение функции), параметрами системы саморегуляции C_ri(X_r2) и задающими воздействиями W^*_ri'(X_r2) от второго уровнясубордина­ции; n-й уровень – некоторый уровень управления (генерирующий X_Rn, n=1, …,m), выполняющий задающие воздействия n +1-го уровня [W*_rn (X_{r, n+1},C_rn(X_{r, n+1}))] и контролировать функции n-1-го уровня (X_r,n-1); (X_r,n+1) – высшие вегетативные центры, (X_rn) - функциональная ак­тивность управления, (X_r,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.