электронный журнал открытого доступа Cardiometry - выпуск 14, май 2019
Очередной номер нашего журнала - не совсем обычный. Нами постоянно анализируется не только интерес читателей к журналу, но и то, как новая наука кардиометрия понимается рядовыми врачами и насколько они применяют её на практике. Бесспорно, математические основы гемодинамики очень тяжелы в понимании не только врачу, но даже подготовленному человеку. Очередной номер нашего журнала - не совсем обычный. Нами постоянно анализируется не только интерес читателей к журналу, но и то, как новая наука кардиометрия понимается рядовыми врачами и насколько они применяют её на практике. Бесспорно, математические основы гемодинамики очень тяжелы в понимании не только врачу, но даже подготовленному человеку.
Это возможно осуществить лишь при пульсирующемрежиме. Наиболее эффективным будетдвижение жидкости в пульсирующем режиме поэластичной трубе, причем скорость движенияжидкости и радиус трубы должны изменяться вкаждом импульсе по строго определенным законам.А именно:• мгновенная скорость движения потока жидкостипо эластичной трубе изменяется в импульсе позакону:⎛U U t 0 ⎞t=0 ⎜ ⎟⎝ t ⎠04 .(1)• мгновенный радиус просвета эластичной трубыво время её расширения изменяется по закону:r = t+ tr⎛ ⎝ ⎜ ⎞0 ⎟t0⎠02 .при t 0t t 1(2)• мгновенный радиус просвета эластичной трубыво время её сокращения изменяется по закону:r -t= r 0при t 1t t 2(3)• максимальная скорость движения потока жидкостипо эластичной трубе в импульсе равна:Здесь:U0337, 5gt0[( 5ε−2) −27]=5[( 5ε−2) −243]02 . 02 .ε= ⎛ ⎝ ⎜ t ⎞ ⎛ ⎞1∆t1⎟ = ⎜1+⎟t0⎠ ⎝ t0⎠02 . 02 .α= ⎛ ⎝ ⎜ t ⎞ ⎛2∆t+ ∆t⎟ = ⎜1+t0⎠ ⎝ t02( ε −1)β =α−ε1 2⎞⎟⎠(4)(5)(6)(7)t – текущее время; t 0– время подъема давления всистеме подачи до уровня давления в эластичнойтрубе; Δt 1– время расширения эластичной трубыв импульсе; Δt 2– время сокращения эластичнойтрубы в импульсе; g – ускорение силы тяжести(g = 9,81 м/с).Зная закономерности, описываемые уравнениями(1–7), можно вывести формулы для расчетаобъемных параметров потока жидкости. А именно:Q 1– объем жидкости, поступающий в эластичнуютрубу из системы подачи за время её расширения;Q 2– объем жидкости, поступающий в эластичнуютрубу из системы подачи за время её сокращения;Q 3– объем жидкости, заполняющий приращениевнутреннего объема эластичной трубы за времяее расширения. Этот объем выдавливается вовремя сокращения трубы, благодаря ее эластическимсвойствам. То есть эластичная труба работаеткак перистальтический насос.Таким образом, была построена математическаямодель оптимальной гидравлической системыдля транспортирования многофазныхжидкостей, аналогичных крови, в наиболее экономическивыгодном «третьем» режиме.В дальнейшем, набор признаков, достаточнополно и точно характеризующих эту гидросистему,был выявлен в системе кровообращения. Этимбыло доказано, что кровь движется по сосудамне в пуазейлевском, а в наиболее экономическивыгодном "третьем" режиме, при котором потокимеет осесимметричную "слоеную" структуру иклетки крови движутся со скоростью, превышающейсреднюю скорость потока [1, 2].РезультатыПостроенная математическая модель функционированияоптимальной гидравлической системыбыла адаптирована для описания процессов,происходящих в системе кровообращения.Представималгоритм решения поставленной задачиболее подробно.• В качестве теоретической основы была использованаматематическая модель оптимальной гидросистемы[1]. Модель содержит математическиезакономерности течения жидкости в «третьем»режиме по эластичной трубе, описываемые уравнениями(1–7). Были выведены формулы дляопределения систолических и диастолическихобъемных параметров центральной гемодинамикипо длительностям фаз сердечного цикла.• В качестве способа определения фазовой структурысердечного цикла была использована электрокардиография[3].Исходными данными для расчета объемныхгемодинамических параметров являются длительностизубцов, волн и сегментов ЭКГ. А именно:QRS –длительность комплекса от начала зубца Qдо конца зубца S;RS – длительностькомплекса от вершины зубцаRдо конца зубца S;12 | Выпуск 14, Май 2019
QT – длительность интервала Q–T(от начала зубцаQ до конца волны T);PQ – длительность сегмента P–Q (от конца волныP до начала зубца Q);TT – длительность сердечного цикла, измеряемаяот конца волны Т до конца следующей волны Т.Функционирование сердца и сосудов в систолеи диастоле характеризуют следующие гемодинамическиепараметры:SV – ударный объем крови, (мл);MV – минутный объем кровообращения, (л/мин);PV1 и PV2 – объемы крови, притекающие в желудочексердца в фазы ранней диастолы и систолыпредсердия соответственно (мл).;PV3 и PV4 – объемы крови, изгоняемые из желудочкасердца в фазы быстрого и медленного изгнаниясоответственно (мл);PV5 – объём крови, который перекачивает восходящаяаорта в фазу систолы, работая как перистальтическийнасос, (мл);Представим кратко алгоритм определениясистолических объемных параметров гемодинамикипо длительностям фаз сердечного цикла.• Рассматривается сечение сосуда на уровне восходящейаорты.• S 0– площадь сечения аорты (см 2 ), определеннаяпо номограмме или любым другим способом.• Длительность t 0равна:t 0= RS (c)• Длительность систолы (включая t 0) равна:t 2= QT – QRS + RS (c)• Частота сердечных сокращений равна:HR = 60 / TT (уд. в мин.)• Безразмерные параметры и функции от них равны:02 .αεα= ⎛ εβ⎝ ⎜ t ⎞23 + 2 2( −1)⎟ ==t0⎠ 5 α−ε5 2 2 3 3f 1 ( εαβ , , )= ε ( 2 + β) ( α − ε )−1254 4− εβ( 2 + β) ( α − ε )+81 2 5 5+ β ( α −ε)4f 5 5 3 22 ( ε)= ε − ε +3 3• Максимальная скорость кровотока в импульсе:U0⎡( ) −236787, 5t05ε− 2 27⎤=⎣⎦55ε− 2 243( ) −(см/c)• Объем крови, изгоняемый желудочком сердца вфазу быстрого изгнания:( )5PV3= SUt0 0 0ε −1(мл)• Объем крови, изгоняемый желудочком сердца вфазу медленного изгнания:PV4 = SUt0 0 0⎡⎣ f1( εαβ , , )− f2( ε)⎤ ⎦ (мл)• Объем крови, перекачиваемый восходящей аортойв систоле, характеризующий тонус аорты:PV5 = SUtf0 0 0 2( ε ) (мл)• Ударный объем крови:SV = PV3 + PV4 (мл)• Минутный объем кровообращения:MV = SV ⋅ HR (л)103• Удельный ударный объем крови, отнесенный кединице площади просвета восходящей аорты(данный параметр будет необходим для определениядиастолических фазовых объемов):SSV =SV (мл/смS2 )Теперь дадим краткое описание алгоритма определениядиастолических объемных параметровгемодинамики.• Диастола рассматривается как две следующиеодна за другой систолы, во время которых кровьизгоняется из предсердия в желудочек (ранняядиастола и систола предсердия).• Длительности t 01и t 02определяются теоретическииз условия сохранения структуры движущейсякрови в момент перехода от фазы ранней диастолык систоле предсердия. Было доказано, чтоэто будет выполняться при условии:t 01= t 02• Длительность периода ранней диастолы (включаяt 01) равна:t 21= TT – QT – PQ• Длительность периода систолы предсердия(включая t 02) равна:t 12= t 02+ PQ = t 01+ PQ• Безразмерные параметры и функции от них равны:α102 .0213α12= ⎛ ε1⎝ ⎜ t ⎞ +⎟ =t01⎠ 5( )0122= ⎛ .2⎝ ⎜ t ⎞⎟t012 ε1−1β1= εα1−ε1⎠5( )−1254 4− αβ1 1( 2 + β1) ( α1− ε1)+81+ β α 5 −ε522 3 3f 1 ( ε 1, α 1, β 1 )= ε 1 ( 2 + β1) α1− ε14 1 2( 1 1 )Выпуск 14, Май 2019 | 13
- Page 1 and 2: Выпуск 14, Май 2019 | 95
- Page 3 and 4: Кардио-окулометрич
- Page 5 and 6: 56 Перспективы прим
- Page 7 and 8: Dr. Hong LeiЧунцинская Ш
- Page 9 and 10: Воронова Ольга Кон
- Page 11 and 12: Дорогой читатель!О
- Page 13: Рис. 1. Формирование
- Page 17 and 18: 4. Руденко М.Ю., Зерн
- Page 19 and 20: Закономерности дви
- Page 21 and 22: Рис. 1. Физические м
- Page 23 and 24: ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕ
- Page 25 and 26: Соболева Н 1 (R 3 ) для
- Page 27 and 28: Отметим, что обычно
- Page 29 and 30: формулах (49.3) и (49.4),
- Page 31 and 32: где угловые скобки
- Page 33 and 34: времени t. Например,
- Page 35 and 36: использовать явное
- Page 37 and 38: rn 1d ξρ0( ξ ) ⋅(2 )ntπνρ =
- Page 39 and 40: стического функцио
- Page 41 and 42: ОТЧЕТ Подача: 15.1.2019;
- Page 43 and 44: Рис. 2. Изменения ам
- Page 45 and 46: г)Время Лактат КрФ
- Page 47 and 48: Визит Владимира Зе
- Page 49 and 50: Руководству, в том
- Page 51 and 52: методической погре
- Page 53 and 54: ЛЕКЦИИЗаконы и акс
- Page 55 and 56: Использование зако
- Page 57 and 58: ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕ
- Page 59 and 60: ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕ
- Page 61 and 62: эффициент корреляц
- Page 63 and 64: а)б)Рис. 5. Диаграмма
QT – длительность интервала Q–T(от начала зубца
Q до конца волны T);
PQ – длительность сегмента P–Q (от конца волны
P до начала зубца Q);
TT – длительность сердечного цикла, измеряемая
от конца волны Т до конца следующей волны Т.
Функционирование сердца и сосудов в систоле
и диастоле характеризуют следующие гемодинамические
параметры:
SV – ударный объем крови, (мл);
MV – минутный объем кровообращения, (л/мин);
PV1 и PV2 – объемы крови, притекающие в желудочек
сердца в фазы ранней диастолы и систолы
предсердия соответственно (мл).;
PV3 и PV4 – объемы крови, изгоняемые из желудочка
сердца в фазы быстрого и медленного изгнания
соответственно (мл);
PV5 – объём крови, который перекачивает восходящая
аорта в фазу систолы, работая как перистальтический
насос, (мл);
Представим кратко алгоритм определения
систолических объемных параметров гемодинамики
по длительностям фаз сердечного цикла.
• Рассматривается сечение сосуда на уровне восходящей
аорты.
• S 0
– площадь сечения аорты (см 2 ), определенная
по номограмме или любым другим способом.
• Длительность t 0
равна:
t 0
= RS (c)
• Длительность систолы (включая t 0
) равна:
t 2
= QT – QRS + RS (c)
• Частота сердечных сокращений равна:
HR = 60 / TT (уд. в мин.)
• Безразмерные параметры и функции от них равны:
02 .
α
ε
α= ⎛ ε
β
⎝ ⎜ t ⎞
2
3 + 2 2( −1)
⎟ =
=
t0
⎠ 5 α−
ε
5 2 2 3 3
f 1 ( εαβ , , )= ε ( 2 + β) ( α − ε )−
12
5
4 4
− εβ( 2 + β) ( α − ε )+
8
1 2 5 5
+ β ( α −ε
)
4
f 5 5 3 2
2 ( ε)= ε − ε +
3 3
• Максимальная скорость кровотока в импульсе:
U
0
⎡( ) −
2
36787, 5t0
5ε
− 2 27⎤
=
⎣
⎦
5
5ε
− 2 243
( ) −
(см/c)
• Объем крови, изгоняемый желудочком сердца в
фазу быстрого изгнания:
( )
5
PV3= SUt
0 0 0
ε −1
(мл)
• Объем крови, изгоняемый желудочком сердца в
фазу медленного изгнания:
PV4 = SUt
0 0 0
⎡⎣ f1( εαβ , , )− f2
( ε)
⎤ ⎦ (мл)
• Объем крови, перекачиваемый восходящей аортой
в систоле, характеризующий тонус аорты:
PV5 = SUtf
0 0 0 2( ε ) (мл)
• Ударный объем крови:
SV = PV3 + PV4 (мл)
• Минутный объем кровообращения:
MV = SV ⋅ HR (л)
10
3
• Удельный ударный объем крови, отнесенный к
единице площади просвета восходящей аорты
(данный параметр будет необходим для определения
диастолических фазовых объемов):
SSV =
SV (мл/см
S
2 )
Теперь дадим краткое описание алгоритма определения
диастолических объемных параметров
гемодинамики.
• Диастола рассматривается как две следующие
одна за другой систолы, во время которых кровь
изгоняется из предсердия в желудочек (ранняя
диастола и систола предсердия).
• Длительности t 01
и t 02
определяются теоретически
из условия сохранения структуры движущейся
крови в момент перехода от фазы ранней диастолы
к систоле предсердия. Было доказано, что
это будет выполняться при условии:
t 01
= t 02
• Длительность периода ранней диастолы (включая
t 01
) равна:
t 21
= TT – QT – PQ
• Длительность периода систолы предсердия
(включая t 02
) равна:
t 12
= t 02
+ PQ = t 01
+ PQ
• Безразмерные параметры и функции от них равны:
α
1
02 .
0
21
3α1
2
= ⎛ ε1
⎝ ⎜ t ⎞ +
⎟ =
t01
⎠ 5
( )
0
12
2
= ⎛ .2
⎝ ⎜ t ⎞
⎟
t01
2 ε1
−1
β1
= ε
α1−
ε1
⎠
5
( )−
12
5
4 4
− αβ
1 1( 2 + β1) ( α1
− ε1
)+
8
1
+ β α 5 −ε
5
2
2 3 3
f 1 ( ε 1
, α 1
, β 1 )= ε 1 ( 2 + β1
) α1
− ε1
4 1 2
( 1 1 )
Выпуск 14, Май 2019 | 13