Методи та засоби визначення гемодинамічних показників при діагностуванні порушень системи кровообігу людини

АНОТАЦІЯ

Владов С.І. Методи та засоби визначення гемодинамічних показників при діагностуванні порушень системи кровообігу людини. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 - біологічні та медичні прилади і системи. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2015.

У дисертації обґрунтовано наукові методи визначення гемодинамічних показників при діагностуванні функціональних порушень ділянок системи кровообігу людини, що базуються на математичній моделі системи кровообігу людини у вигляді неоднорідної узгодженої довгої лінії з розподіленими варіаційними параметрами, за допомогою якої отримана можливість підвищення достовірності прогнозування подальшого усунення патологічних процесів руху крові по судинах: оперативне хірургічне втручання, установка того або іншого виду кава-фільтра (за наявності тромбу), призначення курсу лікування залежно від стадії того чи іншого захворювання. Проведення математичного моделювання гемодинамічних процесів у великому і малому, церебральному та коронарному колах кровообігу за допомогою побудованої моделі дозволило отримати аналітичні вирази для опису процесу проходження сигналу пульсової хвилі через ту чи іншу судину, що надало змогу розробити метод доказового визначення ступеня ураження тієї чи іншої ділянки системи кровообігу людини найпоширенішими патологічними процесами руху крові по судинах.

Основні результати роботи знайшли впровадження у Кременчуцькому обласному госпіталі для інвалідів війни Полтавської області при діагностуванні пацієнтів із симптомами артеріальної гіпертонії, аортального стенозу, ішемічного інсульту та ішемічної хвороби серця.

Ключові слова: система кровообігу людини, гемодинамічні процеси, пульсова хвиля, кровоток, довга лінія, кровоносна судина.

АННОТАЦИЯ

Владов С.И. Методы и средства определения гемодинамических показателей при диагностике нарушений системы кровообращения человека. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 - биологические и медицинские приборы и системы. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2015.

В диссертации обоснованы научные методы определения гемодинамических показателей при диагностировании функциональных нарушений участков системы кровообращения человека, которые базируются на математической модели системы кровообращения человека в виде неоднородной согласованной длинной линии с распределенными вариационными параметрами, с помощью которой получено возможность повышения достоверности прогнозирования дальнейшего устранения патологических процессов движения крови по сосудам: оперативное хирургическое вмешательство, установка того или иного кава-фильтра (при наличии тромба), назначение курса лечения в зависимости от стадии того или другого заболевания.

В работе выведено аналитическое выражение, с помощью которого определяется эффективный модуль упругости стенок кровеносных сосудов (модуль Юнга) при текущем состоянии пациента и базируется на неоднородности стенок сосудов, и получено с помощью тензоров деформации и упругости с использованием вектора радиального перемещения цилиндрической оболочки.

В работе были исключены дисперсионные и диссипативные эффекты в системе кровообращения, что подтверждается разностной схемой для системы телеграфных уравнений при соответствующих условиях.

Проведение математического моделирования гемодинамических процессов в сосудистом русле позволило получить аналитические выражения для описания процесса прохождения сигнала пульсовой волны через тот или иной сосуд, что предоставило возможность разработать метод доказательного определения степени поражения того или иного участка системы кровообращения человека наиболее распространенными патологиями движения крови по сосудам.

Для численного определения степени нарушения питания тканей в работе разработана математическая модель капилляра, на основании которой получен метод вычисления степени отклонения фильтрационно-реабсорбционного равновесия, которое отображается на графике распределения значений кровяного давления вдоль капилляра площадями фильтрации и реабсорбции, которые одинаковы при нормальном состоянии организма пациента и различны при патологических процессах.

Также разработан метод дополнительной диагностики локальных препятствий кровообращения артериального русла, который позволяет получить показатели отклонения системы от равновесного состояния (собственные частоты колебаний кровотока, трехмерные распределения кровяного давления и объемной скорости кровотока в реальном времени) за счет учета влияния неравновесных (релаксационных) процессов артериального кровообращения, которые при наличии патологических процессов приводят к рассеянию механической энергии, а в некоторых случаях - к нарушению колебаний в системе.

Полученные аналитические соотношения дали возможность получить адекватные данные параметров пульсовой волны у пациентов с разными патологическими проявлениями, что подтверждает высокую диагностическую чувствительность разработанного метода и свидетельствует о перспективности его использования в практической медицине, применяя стандартные технические средства.

Произведена оценка адекватности разработанного метода на основе математического моделирования гемодинамических процессов по следующим параметрам: определена статистическая значимость влияния патологического процесса на движение крови с помощью критерия Стьюдента по результирующим графикам пульсовой волны; определены статистические показатели по результатам клинической апробации, которые свидетельствуют про высокую объективность показателей разработанного метода; проведено сравнение выходных гемодинамических параметров при традиционных клинических методах диагностики без учета и с учетом разработанного метода и установлено, что разработанный метод определения гемодинамических показателей имеет большие (в 1,38 раза) дискриминантные свойства, по сравнению с традиционными методами клинической диагностики, и позволяет снизить вероятность ошибки при принятии диагностического решения в среднем с 0,17 до 0,09 (с 17 % до 9 %). Это позволяет использовать данный метод для дополнительной диагностики в совокупности с традиционными клиническими методами диагностики нарушений участков системы кровообращения человека.

Основные результаты работы нашли внедрение в Кременчугском областном госпитале для инвалидов войны Полтавской области при диагностировании пациентов с симптомами артериальной гипертонии, аортального стеноза, ишемического инсульта и ишемической болезни сердца.

Ключевые слова: система кровообращения человека, гемодинамические процессы, пульсовая волна, кровоток, длинная линия, кровеносный сосуд.

ANNOTATION

S. Vladov. Methods and means for determining hemodynamic parameters in diagnosing disorders of the human blood circulation system. - Manuscript.

Dissertation for CandSc scientific graduate degree on specialty 05.11.17 - Biological and medical devices and systems. - Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, 2015.

This dissertation substantiates the research methods for determining hemodynamic parameters when diagnosing functional disorders in certain areas of the human circulatory system, which is based a mathematical model of a human circulatory system as a heterogeneous coordinated long line with distributed variation parameters, which made it possible to improve the reliability of forecasting methods for further elimination of pathological processes in blood flow through the vessels: prompt surgical intervention, installation of a particular type of cava-filter (in case of a blood clot), prescription of therapy depending on the stage of a particular disease.

Mathematical modeling of hemodynamic processes in the greater and lesser, cerebral and coronary circulation circuits using the developed model allowed us to obtain analytical expressions to describe how a pulse wave signal passes through a particular vessel, which made it possible to develop a method for verification determine the degree of damage caused to a certain section of the human circulatory system by the most common pathological processes in movement of blood through the vessels. The main results of the work have been implemented in Kremenchug Regional Hospital for Disabled Veterans in Poltava region for diagnosing patients with symptoms of hypertension, aortic stenosis, ischemic stroke and coronary heart disease.

Keywords: human blood circulation system, hemodynamic processes, pulse wave, blood stream, long line, blood vessel.

Размещено на Allbest.ru