Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Системный анализ функционального состояния сердечно-сосудистой системы при развитии гипо- и гиперволемии

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Системный анализ функционального состояния сердечно-сосудистой системы при развитии гипо- и гиперволемии"

ЕРЕВАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГб од.

1 я '■'V-1 'ОП-;

1 -> I.: /11 к . , • На правах рукописи

УДК 612. : 612.12: 616.12

АБРАМЯН АРАМ СУРЕНОВИЧ

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗВИТИИ ГИПО - И ГИПЕРВОЛЕМИИ

03.00.02 - Биофизика

14.00.16 - Патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

ЕРЕВАН 1995

Работа выполнена на кафедрах биологической и медицинской физики и нормальной физиологии Ереванского .государственного медицинского университета им. Мхитара Гераци.

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Д.Н.ХУДАБЁРДЯН

Официальные оппоненты: член-корр. HAH РА,

доктор биологических наук, профессор С.С.ОГАНЕСЯН

доктор биологических наук, с.н.с. С.А.БАДЖИНЯН

доктор медицинских наук P.A.ОГАНЕСЯН

Ведущая организация: НИИ кардиологии им. Л.А.Оганесяна МЗ РА

О Я .^ОС

Защита состоится " ^ " ¿cAPfr-X 1995 г. в А/ часов

на заседании специализированного Совета К.08Ь.01.08 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук при Ереванском государственном университете по адресу: 375049, Ереван, ул. Алека Манукяна I.

С диссертацией можно ознакомитвая в библиотеке ЕГУ.

Автореферат разослан " 36 •

и Л 1995 р.

Ученый секретарь специолизированного совета, кандидат биологических наук, ' старший научный сотрудник Л.Г.АНАНЯН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема моделирования сложных биологических систем и их анализ является одной из наиболее актуальных в современной биофизике. В последние годы все большее значение приобретает математическое моделирование системы кровообращения. Из предложенных моделей лишь немногие удается использовать непосредственно в клинической практике для решения задач диагностики и терапии, а также выявления генеэа сложных патологических состояний ,19741 Лищук В.А.,1980). Как показывает опыт применения математических моделей в клинической практике математическое описание биофизических процессов, используемое з указанных сферах, дает врачу принципиально новые возможности (Бураковский В.И.,1980). Актуальность развертывания исследований в данном направлении обуславливается необходимостью объединения физиологических и биофизических закономерностей функционирования системы, клинического опыта и индивидуального состояния больного на основе современного алгоритмического подхода.

Одной из причин, ведущих к острым осложнениям деятельности сердечно-сосудистой системы, является изменение объема циркулирующей крови (ОЦК). Особенно тщательно и глубоко изучаются гипо - и гиперволемидаские состояния в связи со сложными операциями, искусственным кровообращением, реанимацией, интенсивной терапией и т. п. (Амосов Н.М. и соавт.,1978;Францев Б.И. и соавт. ,1978;Бураяовский В.И. и соавт.,1980). Однако клинические наблюдения по своеиу объему и систематизации не всегда позволяют выбрать достаточно обоснованную лечебную тактику, причем не столько из-за отсутствия сведений, сколько из-за невозможности выполнения содержательного анализа контролируемых показателей у каждого больного в отдельности (Сидоренко Г.И.,1980; Бураковский В.И. и соавт.1990). Именно в этом направлении наметились принципиально новые возможности применения метода математического моделирования и компьютерной техники. Системный анализ с помощью математических моделей реакции сердечно-сосудистой системы,на изменение ОЦК является одним из возможных путей решения этой актуальной проблемы. Необходимость таких исследований возростает в связи с увеличением требований к глубине и всесторонности обследования больного и при этом крайне важно

иметь возможность использовать как единое целое клинический опыт и биофизические закономерности, объединенные алгоритмическими возможностями современных ЭВМ.

' Цель и задачи исследований. Цель работы состояла в разработке и использовании способа системной оценки и анализа функционального состояния сердечно-сосудистой системы, учитывающего специфику развития гипо - и гиперволемических реакций и ориентированного- на реальный физиологический и клинический контроль.

Для достижения поставленной цели были решены следующие самостоятельные задачи.

1. Разработка математических моделей системного и центрального кровообращения, ориентированных на применение в условиях клиники и эксперимента.

2. Анализ математической модели системного кровообращения с помощью ЭВМ (решение системы дифференциальных и алгебраических уравнений) в ответ на тестовые изменения "объема крови" для выявления динамических характеристик и автономных механизмов регуля1¥га кровообращения при развитии гипо - и гиперволемических реакций.

3. Анализ зависимости эффективности насосной функции сердца от основных параметров деятельности сердечно-сосудистой системы.

4. Разработка и апробация конкретных методов реализации математических моделей системного и центрального кровообращения в эксперименте на животных.

5. Системная оценка и анализ с помощью математических моделей функционального состояния сердечно-сосудистой системы у животных в ответ на физиологические нагрузки.

6. Основанная на программно-реализованных математических моделях системная оценка и индивидуальный анализ функционального состояния сердечно-сосудистой системы больных, оперированных по поводу пороков сердца и контролируемых в условиях реанимации и интенсивной терапии.

Научная новизна. Впервые разработана математическая модель сердечно-сосудистой системы, обобщающая в едином описании основные биофизические и физиологические закономерности, специ-

фику регуляции системы кровообращения при изменении объема циркулирующей крови и предусматривающая возможность ее использования для системной оценки и анализа функционального состояния большого и малого кругов кровообращения в эксперименте и клинике.

Впервые предложены общесистемные количественные критерии оценки эффективности насосной функции сердца: коэффициенты полезного действия левого (КЦЦл) и правого (КЦДп) желудочков сердца. Разработаны и внедрены способы определения КЦЦл и КЦЦп в эксперименте и клинике. Установлено, что КГЩл и КЦЦп отражают совместное влияние как показателей функционального состояния сердца, так и степени вазодилятации и вазоконсгрикции кровеносного русла.

На основе анализа с помощью ЭВМ математической модели установлены количественные соотношения и компенсаторный вклад основных компонентов сердечно-сосудистой системы в регуляцию и установление целостных устойчивых состояний в ответ на развитие умеренных гипо - и гиперволемических реакций и степени потенциальных возможностей компенсаторных изменений резистивности сосудистого русла, тонуса системных вен, насосной функции левого и правого желудочков сердца.

Научно-практическая ценность. Программно-реализованные математические модели являются гибким, удобным и доступным ин-трументом для проведения физиологических и клинических исследований.

Разработанные методы идентификации, индивидуализации и анализа математических моделей дают возможность у каждого больного и в каждой конкретной ситуации оценить функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, что в свою очередь позволяет оперативно (в реальном времени) откорректировать выбранную тактику лечения.

Внедрение. Разработанные методы, модели и программы внедрены в ИССХ им. А.Ь.Бакулева г. Москвы и СП "КАРЕЛ" г. Еревана.

По материалам диссертации опубликованы методические рекомендации "Применение программируемого микрокалькулятора "Электроника Б3-34" для оперативной обработки показателей гемодина-

пики" (1983), "Использование микро-ЭВМ при количественной оценке функционального состояния сердечно-сосудистой системы" (1988), "Системная оценка функционального состояния сердечно-сосудистом системы" (1989), "Способ оценки эффективности работы сердца в условиях кардиохирургической клиники" (1991).

Разработанные методы и модели систематически использовались в лекциях и практических занятиях со студентами Ереванского государственного медицинского университета по курсу "Медицинская кибернетика и электроника" (с 1980 г.), в лекциях и практических: занятиях с аспирантами и соискателями НИИ и клиник МЗ РА по курсам "Основы математического моделирования" и "Основы вычислительной техники" (с 1986 г.) в рамках программы, ориентированной на биологов и врачей для сдачи кандидатских минимумов.

Публикация работ» По материалам диссертации опубликованы 25 научных работ во Всесоюзных и республиканских изданиях, издано 4 методических рекомендаций, имеется удостоверение на ра- ~ ционализаторское предложение (>57).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы и четыре главы собственных исследований, заключения,выводов, практических рекомендаций и литературного указателя, включающего 384 наименований, в том числе 226 на русском и 158 на иностранном языках. Работа:;изложе-на на 197 страницах машинописного текста и иллюстрирована 18 рисунками и 8 таблицами.

На защиту выносятся:

1. Математические модели системного и центрального кровообращения, суммирующие в едином подходе основные закономерности функционирования сердечно-сосудистой системы в норме, объемных нагрузках и позволяющие использовать их в эксперименте и клинике.

2. Метод системной оценки и анализа функционального состояния сердечно-сосудистой системы, позволяющего проанализировать как общие.устойчивые закономерности поведения системы, так и индивидуальные (специфические) особенности гемодинамики в каждом конкретном случае.

3. Рассчитанный на реальный физиологический и клинический контроль способ количественной характеристики эффективности на-

сосной функции сердца по выведению КЦЦл и КЦЦп, отражающих как степень вазодилятации и вазоконстрикции сосудистого русла, так и функциональное состояние сердца.

4. Программно-реализованные на ЭВМ математические модели и методы их идентификации, позволяющие определить вклад основных компонентов деятельности сердечно-сосудистой системы в формирование ее целостных и устойчивых состояний.

5. Возможность оценки эффективности трансфузионной терапии, а также предупреждения развития гипо - и гиперволемии до появления выраженных клинических признаков ухудшения состояния у больного путем оценки функционального состояния и мощности сердца.

Апроба11ия работы. .Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по проблеме "Хирургическое лечение сердечно-сосудистых заболеваний" (Москва, 1976), Всесоюзной конференции по проблеме "Регуляция и саморегуляция вегетативных функций" (Москва, 1977), I Всесоюзной конференции по проблеме "Кровоснабжение, метаболизм и функции органов при реконструктивных операциях" (Ереван, 1979), Всесоюзной конференции по проблеме "Физиологическая кибернетика" (Москва, 1981), III Всесоюзной конференции по проблеме "Кровоснабжение, метаболизм и.функции органов при реконструктивных операциях" (Ереван,1982), III республиканской сессии по проблемам биофизики (ЕреваН,1982), I Всесоюзной конференции по проблеме "Реализация математических моделей и ЭВМ в клинической и экспериментальной медицине" (Москва,1985), Всесоюзной конференции "Бионика и биокибернетика" (Ленинград,1985), 1У Всесоюзной конференции по проблеме "Механизмы вегетативной нервной системы" (Дилияан,1986), II Всесоюзной конференции по проблеме "Реализация математических моделей с использованием ЭВМ в клинической и экспериментальной медицине" (Москва,1986), 1У Съезда Армянского физиологического общества (Ереван,1987), на итоговых научных сессиях Ереванского государственного медицинского института (Ереван,1982,1983,1984, 1985,1986,1987).

Диссертационная работа апробирована на совместном заседании кафедр медицинской и биологической физики и нормальной физиологии Ереванского государственного медицинского института и на заседании кафедры биофизики биологического факультета Ереванского государственного университета (Ереван,1994).

СОДЕЙКАНИЕ РАБОТЫ I. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ

СИСТЕМЫ

В модели замкнутой сердечно-сосудистой системы отражены основные звенья и свойства большого и малого кругов кровообращения. Модель большого круга включает левое .сердце, артерии, капиллярную сеть и системные вены. Артерии представлены в виде обобщенного сосудистого резервуара, с объемом крови, равным сумме объемов крови артерий большого круга. Анологично, объем венозного резервуара равен сумме объемов крови системных вен. Модель сердца, подобно моделям основанным на законе Франка-Старлинга, представляет источник непрерывного потока крови (Фе/а.г<2£,1967;Лицук В.А., 1971,1990). Капиллярное ложе характеризуется резистивным свойством, создающим разницу давлений между артериальным и венозным резервуарами. Модель малого круга включает последовательно соединенные звенья правого сердца, ле-гочно-артериального резервуара, л&гочно-капиллярного ложа и ле-гочно-венозного резервуара. Кровь рассматривается как несжимаемая жидкость, течение ее ламинарно, вязкость линейно зависит от скорости. Выбор данной структуры модели определяется уровнем клинического контроля в кардиохирургической клинике (Бураковский В.И.,Лицук В.А.,1980). .

Для изучения регуляции системы кровообращения в качестве упраляющего контура рассматривается обобщенный сердечно-сосудистый центр. Регуляция системы происходит в ответ на изменение объема циркулирующей крови. В качестве основного критерия управления в модели принят гомеостаз артериального давления (Амосов И.М. и соавт.,1971, Лищук В.А.,1972).

Б данном описании система кровообращения рассматривается как анатомо-физиологическая подсистема организма, обеспечивающая вместесдругими подсистемами транспорт кислорода, углекислого газа, питательных веществ, метаболитов, гормонов, воды и т.п.. Транспорт крови (Яс ), перераспределение объемов крови ( V; ) и поддержание уровня кровяного давления ( Р< ) выделяются как главные функции, так как они исчерпивающе (непротиворечиво и однозначно) описывают роль и значение системы кровообращения в организме. Структурная схема модели приводится на рис. I.

ЙЕГО4!'!^ АРТЕРИИ

ЛКШЧ1ШК КАПИШШШ

I---7/Г.Т

ЛКГОЧНЫК ВКНЫ

СИСТЕМНЫЕ ВЕНЫ

«__-гУопс;

СИСТЕМШЕ/КАШШ1ЯРЫ

СИСТЙМШК АРТЕРИИ

Рис.Т.Т..Струнтурная схема модели.

Согласно модели, левое сердце (желудочек) в зависимости от давления в легочных венах (Рлв) нагнетает кровь со скорость» .^ л в артериальный резервуар, что подчиняется закону Франка - Стар-линга:

где Кл - насосный коэффициент левого сердца, <? - показатель функционального состояния левого желудочка. Закон Франка-Стар-линга для правого сердца описывается анологично:

МО-Р.Ф ~ (2)

где - объемная скорость крови, нагнетаемая правым желудочком, Рв - венозное давление, Кп - насосный коэффициент правого желудочка, ^ - показатель функционального состояния правого же-~ лудочка.

В артериальном резервуаре объем крови (V а) устанавливается в зависимости от притока (?д) и оттока (^ав), что согласно условию неразрывности струи описывается дифференциальным уравнением

. ъЮ-г'иЮ (3)

где ?ав - скорость кровотока из артерий в вены. Для венозного, легочно-артериального и легочно-венозного резервуаров условие неразрывности струи имеет анологичный вид:

и*) * «Г (4)

где V б, \/ла,Vлв - объемы крови соответственно в венозном, легочно-артериальном и легочно-венозном резервуарах, ^ лк -кровоток в легочном кругу, Ч* - скорость кровопотери или кро-вовосполнения, что в модели рассматривается как основное воздействие на систему.

В артериальном резервуаре кровяное давление (Ра) устанавливается в зависимости от общего ( Уа) и ненапряженного ( иа) объемов артериального резервуара и эластичности его стенок (Са), что согласно уравнению Франка описывается следующим образом:

I

fa № = (Vaft) ~ Ua) • Сa~ ^ <?>

Зависимость давления от объема для венозного, легочно-ар-териального и легочно-венозного резервуаров описывается аноло-

PO(+MVbW- UBH."1 (8)

Ка1Ь) = (\/ла(+)-1и)-Сл^ (9)

=(VAeM-UM)-С^1 (10)

где Рв, Рла и Рлв - давления крови соответственно в венозном, легочно-артериальноы и легочно-венозном резервуарах, U в, U ла и U лв - ненапряженные объемы соответственно венозного, легоч-но-артериального и легочно-венозного резервуаров, Св, Сла и Слв - эластичности венозного,легочно-артериального и легочно-веноз-ного резервуаров.

Течение крови в большом и малом кругах кровообращения описывается согласно закону Цуазейля:

.%b(t)=IPa(t)~ L (И)

(12)

где ОПС - общее периферическое сопротивление, QIC общее легочное сопротивление

Распределение объема крови в сосудистом русле характеризуется уравнением баланса:

\/(Ч) = УЛ+) * V& ("О + Vmft)r Vab (4) (13)

где V - объем циркулирующей крови (ОДК).

Изменение ОЦК цутем кровопотери и крововосполнения (со скоростью tci) приводит к соответствующим изменениям функциональных величин модели. Эти изменения приводят к взаимодейс-вию гемодинамической системы и сердечно-сосудистого центра. При этом роль сердечно-сосудистого центра заключается в поддержании артериального давления в относительном постоянстве. В процессе регуляции гемодинамической системы при отклонении артериального давления (Ра) от установленного значения (Ра°) участвуют параметры, к которым кровяное давление наиболее чувствительно: общее периферическое сопротивление (ОПС), общее легочное сопротивление (ОЛС), тонус венозного резервуара или его ненапряженный

объем (Ub), а также показатели функционального состояния левого ( £ ) и правого ()желудочков сердца. Компенсаторное изменение данных управляемых параметров подчиняется пропорциональному закону регулирования в следующем виде:

ОПС-ОЛС-цЛРо-Ра') (14)

UB - Uß + KiCPa-fa1) (15)

0/1С - DftC°~ Из (Ра- ß.") (16)

= -И* (Ра-Ра*) (17)

Р Г - Ks (Ра-Pol (18)

где 0ПС°, 0ЛС°, Ub°,¿° и 0 - значения параметров в исходном состоянии, Kj, Kg, Kj, К^ и Kg - коэффициенты регулирования. Выделенные компенсаторные изменения управляемых параметров модели обеспечивают относительное постоянство артериального давления на установленном значении (Ра0).,

Система уравнений (I - 18) представляет собой базовую, математическую модель сердечно-сосудистой системы. Модель отражает в едином описании основные внутренние свойства и характеристики системы кровообращения: эластические и тонические компоненты артерий, вен, легочных артерий и легочных вен, резистивности системных и легочных капилляров, производительность и насосную функцию левого и правого желудочков сердца, их гомео - и гетеро-метрическую регуляцию, учитывает специфику развития гипо - и ги-перволемических реакций и центральную регуляцию системы кровообращения в ответ на изменение ОЦК. Указанные свойства и взаимоотношения представлены в весьма упращенной форме. Это позволяет решить задачу системного анализа наиболее существенных механизмов регуляции кровообращения по экспериментальным и клиническим данным.

Математические модели, ориентированные на непосредственное применение в физиологическом эксперименте и клинике получаются из условия квазистатического равновесия для установившихся состояний ( ^ л = ^п=^ав=^лк=^{и соответствующих преобразований уравнений базовой математической модели (I - 18). В частности, при максимальном объеме контролируемых функциональных ве-

личин, когда измеряются давления Ра, Рв, Рла, Рлв и системный кровоток (.4), в экспериментальных и клинических исследованиях использовалась статическая модель,характеризуемая системой уравнений: ..

О _ _VM_

т (опс*р).са + 9-Св + (мс*е)-сАа*еи

[¿; =_Ун-(onopj

(Onc + W-Ca-* р.Со >(0АС*е)-Сла*е-Са

Рв = _У* У__

(ОПС*РКо + р.Сь + (ОЛС + €Кда»еС® (19)

РЛЙ -_УЛолое)_

(one- +f>-c6+(o//c *еКло + е-сАв

Рлв = 7__

ГОЛС^-Со^-Со^ОЛС + еКло^-Слв

где V н - напряженный объем сосудистой системы.

В случаях же, когда в экспериментальных и клинических исследованиях измерялись лишь функциональные величины центрального кровообращения (Ра, Рв и (J, ), математическая модель характеризовалась системой уравнений:

а = Ун л (cnctf).c0

р - Vn-(onct^) I w * (ОПС^)-Са + ?>.Се (20) Kfi _^_

Г® (onC + fJ-Ctt + 6-Ca

При- решении задачи идентификации модели в эксперименте и клинике помимо параметров математической модели (ОЛС, ОЛС, Са, Св, Сла, Слв, ^ > ^ , V н) определялись также энергетические оценки гемодинамики:

- мощность левого желудочка (Млж)

- мощность правого желудочки (Nпх)

No* =0,22 40'-.pAa "¡г (22)

- мощность левого предсердия (Млп)

Nnn =0,22 -Ю'^Раа--^ (23)

- мощность правого предсердия (Not)

Nnn = 0,22-Ф'* ра а (24)

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Теоретические исследования были проведены с помощью математической модели с целью системного анализа гемодинамики в ответ на развитие гипо - я гиперволемических реакций. При этом на реализованной на ЭВМ математической модели были количественно изучены неконтролируемые экспериментальным и клиническим методами автономные проявления регуляции кровообращения в процессе развития гипо - и гиперволемии.

■ 2.1. Материал и методы теоретических исследований.

Системный анализ гемодинамики проводился на базовой математической модели (I - 18) с помощью микро-ЭВМ "Искра 226" и мини-ЭВМ "Н/Р 5600". Для реализации модели на ЭВМ была разработана программа на языке БЕЙСИК. Алгоритм программы был состален в соответствии со стандартной программой решения обыкновенных дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутта (на "Искра 226") и Адамса (на "Н/Р 5600"). Программно-реализованная модель хранилась на магнитных дисках. Она была включена также в библиотеку математических моделей отдела кибернетики ИССХ им. А.Н.Бакулева на автоматизированной мишкомпыотерной системе "Н/Р 9600".

Для исследования" модели из долговременной памяти ЭВМ выз-зывалась программа и в течении нескольких секунд восстонавлива-лась в оперативной памяти. В начале исследований, проводимых в диалоговом режиме, согласно алгоритму, вводились численные значения параметров модели и начальные условия. Затем "проигрывался" контрольный пример, при котором функции модели вычислялись в исходном состоянии при отсутствии воздействия на ОцК. Изменение ОЦК в исследованиях осуществлялось путем "кровопотери и кро-вовосполнения", вводом в ЭВМ численных значений воздействия: скорости кровопотери и крововосполнения ( - ) и длительности воздействия ).

Для сравнения автономных проявлений регуляции кровообращения в процессе развития гипо - и гиперволемических реакций изменение ОДК в различных примерах было выбрано одинаковым и равным Ь% исходного значения ОЦК.

Количественные оценки параметров и функций модели были выбраны по данным литературы, а также на основе собственных экспериментальных и клинических исследование. В табл. 2.1 приводятся исходные количественные оценки для модели собаки и человека. Численные значения параметров модели выбраны так, чтобы в результате решения системы уравнений (2.-18), численные значения функций и управляемых параметров находились в физиологически и патофизиологически допустимых пределах. Для изучения неуправляемой модели коэффициенты регулирования (Кр К2)

К3, К4 и Кд) приравнивались нулю.

2.2. Результаты теоретических, исследований и их обсуждение

А. Реакция неуправляемой модели на гипо- и гиперволемию.

В теоретических исследованиях, в первую очередь, была исследована реакция основных функциональных величин системы кровообращения (Ра, Рв, Рда, Рлв и МСК) на умеренные гипо- и ги-перволемичеекие тестовые реакции, при отсутствии регуляции. В дальнейшем автономные проявления регуляции кровообращения были сравнены с данной неуправляемой (нерегулируемой) реакцией. В табл. 2.2 приводятся количественные значения функциональных величин гемодинамики в исходном состоянии и после изменения ОЩ на' 5 % от исходного значения.

Приведенные результаты показывают, что кровопотеря приводит к падению, а крововосполнение - к возрастанию функциональных показателей неуправляемой системы кровообращения. Изменения кровяного давления и системного кровотока происходят синхронно и однонаправленно с изменениями объемов крови в сосудистых участках.

Б. Автономные проявления регуляции кровообращения в процессе развития гипо- и гиперволемических реакций

Исследования на управляемой модели проводились с целью детального изучения сложной многокомпонентной регуляции системы кровообращения,- при этом, в первую очередь, были исследованы автономные проявления регуляции гемодинамики при участии в компенсаторном процессе лишь одного управляемого параметра. Системный анализ количественного материала позволяет выделить следующие автономные механизмы регуляции кровообращения в ответ на развитие умеренных гипо- и гиперволемических реакций.

- Таблица 2.1. Количественные оценки модели для"средне-статической" собаки и •среднего'лчеловека.й норне.

Величина

Сим- Для со- Для че-вол баки ловека■

Размерность

Среднее артериальное давление

Центральное венозное давление

Легочно-артериальное давление

Легочно-венозвое давление

Объем крови в артериях

Объем крови в венах

Объем крови в легочных артериях

Объем крови.в легочных венах

Объем циркулирующей крови 50ЦК)

Минутный объем кровообращения

Ненапряженный объем артериального резервуара

Ненапряженный объем венозного резервуара

Ненапряженный объем легочно--артериального резервуара

Ненапряженный объем легочно--венозного резервуара

Эластичность артерий

Эластичность вен

Эластичность легочных артерий

Эластичность легочных вен

Общее периферическое сопротивление

Общее легочное сопротивление

Показатель функциональной недостаточности левого сердца

Показатель функциональной недостаточности правого сердца

Насосный коэффициент левого сердца

Насосный коэффициент правого сердца

"•а

гла ^лв

Va. V*

100 5 20 5

250 1550 60

]/лй 140

V 2000

МОК 1800

Ць. 210

(А 900

0л& 40

0л(, 90

Сй 0,4

Сл ш Сдй X

СЛ ю

опс о.з

ОЛС 0,5

{? 0,116

} о.Пб

/<а 8,2

Лп 8,2

90 10 15 10 440 4060 150

350 5000

4800 240

3060

100

100

2,2 100 3,3 25 I

0,06 0,125

0,125

8

8

UM.pT.GT.

ил мл мл

мл ил

ил/МИН

ид ил ил их

мл/мм.рт.ст

.рт.ст

мл.с

мл«с

мм.рт.ст.

-II—

Таблица 2.2

функциональные показатели модели Неуправляемая система кровообращения собаки Неуправляемая система кровообращения человека

в исходном состоянии после потери 100мл крови после перевосполнения 100 мл крови в исходном состоянии после потери 250мл крови после перевосполнения 250мл крови

ОЦК мл 2000 1900 2100 5000 4750 5250

Vа 250 246 254 440 410 470

Ув 1550 1497 1604 4060 3965 4150

Ула -"- 60 58 62 150 140 160

Улв -"- 140 130 146 350 ' 315 390

Ра тор 100 90 НО 90 77 103

Рв -"- 5 4,4 5,6 10 8,5 И,5

Рла -"- 20 18 22,1 15 13 17

Рлв -"- 5 4,4 5,6 10 8,5 11,6

МОК 1800 1620 1980 4800 4200 5500

I. Компенсаторное изменение резистивности периферического ложа {вазоконстрикция и вазодилятация), обеспечивая относительное постоянство артериального давления, не влияет на остальные функциональные величины гемодинамики, вследствие чего венозное, легочно-артериальное, легочно-венозное давления и кровоток, как и при отсутствии регуляции, изменяются соответственно изменениям объема крови.

2. Компенсаторное изменение тонуса системных вен, обеспечивая гомеостаз артериального давления, после окончания переходных процессов приводит также к относительному постоянству остальных функциональных величин гемодинамики - системного кровотока, венозного, легочно-артериального и легочно-венозного давлений.

3. Компенсаторное изменение резистивности легочных капилляров не в состоянии автономно обеспечить гомеостаз артериального давления в ответ на умеренные гипо - и гиперволемические реакции, превышающие 3 - 5 % объема циркулирующей крови.

4. Компенсаторное изменение насосной функции левого желудочка, обеспечивая гомеостаз артериального давления, одновременно приводит кровоток, легочно-артериальное и легочно-венозное давления к относительному постоянству, тогда как венозное давление изменяется соответственно изменениям объема крови:

5. Компенсаторное изменение насосной функции правого желудочка, обеспечивая гомеостаз артериального давления, одновременно обеспечивает также относительное постоянство системного кровотока и венозного давления, тогда как легочно-артериальное и легочно-венозное давления изменяются соответственно изменениям объема крови.

Приведенные автономные проявления регуляции кровообращения в отдельности практически не встречаются. В клинической практике врач, как правило, оценивает результирующее проявление приведенных механизмов. Однако вццеленные взаимоотношения позволяют выявить вклад каждого звена и каждого из сердечно-сосудистых компонентов в регуляцию кровообращения в целом. Это в свою очередь приводит к пониманию сложных механизмов развития отдельных патофизиологических сдвигов.

В. Анализ эффективности насосной функции сердца.

В качестве критерия эффективности насосной функции сердца в диссертационной работе предложены два параметра: коэффициенты полезного действия гемодинамической функции левого (КВДл) и правого (КГЩп) желудочков сердца, определяемые согласно формул:

КПЬЛ= (25

КП-Ья =<±12^^= (26)

Л/пх / РА а

где пхк - мощность левого желудочка, '^гш - мощность правого

предсердия, /У пж - мощность правого желудочка, а/лп - мощность левого предсердия, Ра - среднее артериальное давление, Рв - венозное давление, Рлв - легочно-венозное давление, Рла - легочно-артериальное давление.

Формулы (25) и (26) используются при определении КВДл и КЦЦп на основе физиологически и клинически контролируемых функциональных величин.

Для оценки физиологической сущности и клинической значимости КЦЦл и КВДп, путем подстановки соответствующих формул математической модели (I - 18), формулы (25) и (26) преобразуются в следующий вид: а,

и пь - { 1 (28)

К|1ЙЛ ~ 1 олс + Т

где ОПС - общее периферическое сопротивление, ОЛС - общее легочное сопротивление, р - показатель функционального состояния правого желудочка, £. - показатель функционального состояния левого желудочка.

Результаты анализа зависим остейгКВДл и КЦЦп от основных сердечно-сосудистых компонентов приводятся на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Статические характеристики зависимости КЦДл и КГЩп от параметров сердечно-сосудистом системы.

х - Штриховыми линия/ли отмечены физиологически допустимые пределы.

Согласно рисунку слабость правого сердца, количественно характеризуемая увеличением параметра $ , приводи* к некоторому снижению КВДя. В частности, увеличение £ на 50$ сопровождается 5+656 уменьшением КПДл. Слабость левого желудочка, количественно харктеризуемая увеличением параметра £ , влечет за собой значительное снижение КПДп. В ответ на 50% увеличение параметра * КПДп уменьшается на 30 * 35%. Анологично, улучшение функционального состояния сердца, характеризуемое уменьшением параметров -Я и с «приводит к увеличению КЦДл и КЦДп.

Вазоконстрикция и увеличение ОПС приводит к некоторому увеличению КГЩл. В частности, в ответ на 50% увеличение ОПС, КЦДл увеличивается на 7 + 8%. В ответ на констрикцию легочных капилляров и увеличение 0ЛС существенно увеличивается КЦДл. В частности, увеличение ОЛС на 50% приводит к 35% увеличению КЦДп. Аналогично, вазодилятация кровеносных сосудов большого и малого кругов кровообращения сопровождается уменьшением КЦДп и КЦДп.

Таким образом, КПД гемодинамической функции сердца является мерой эффективности насосной функции сердца, отражающей совместное влияние как функционального состояния сердца,так и степени вазоконстрикции к вазодилятации кровеносной системы большого и малого кругов кровообращения.

3. ИССЛШВАНИБ ГШОДИНАЫИКИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА ШШОТНЫХ С ПОМОИр) МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

Экспериментальные исследования гемодинамики на животных обычно проводятся на основе измерений кровяного давления й системного кровотока. Выбор измеряемых величин в наших исследованиях определялся возможностями непрерывных и неоднократных клинических измерений с помощью мониторно-компьютерных систем у больных, оперированных по поводу пороков сердца. Измеряемые величины соответствовали также функциональным показателям математической модели системного и центрального кровообращения. Экспериментальные исследования на животных были проведены с целью системной оценки гемодинамики с помощью математической модели при тестированном изменении объема циркулирующей крови. В соответствии с поставленной целью эксперименты проводились для решения следующих самостоятельных задач:

I. Проверка метода оценки комплекса показателей гемодина-

мики у кошек и собак.

2. Изучение гемодинамики при изменении объема крови на основе системного анализа с помощью математических моделей.

3.1. Материал и методы экспериментальных исследований.

Опыты проводились на кошках весом 2,5 * 5кг в условиях хлоралозо-уретанового наркоза в дозе 0,05 и 0,5г на кг веса. В ходе опыта артериальное давление измерялось в бедренной артерии ртутным манометром, а венозное давление в бедренной вене с помощью водяного манометра. МОК определяли методом тётраполярной реографии с помощью реоплетизмографа РПГ-2-02 с последующим расчетом дифференциальной кривой по Формуле Кубичека. Для регистрации реограммы первые измерительные электроды накладывались один на уровень ключиц, а второй - на уровень мечеввдного отростка. Генераторные электроды располагались на передних и задних конечностях. Записи реографических кривых производились на 8-ми канальном электроэнцефалографе.

В двух сериях опытов исследовался характер изменений г-емо-динамических показателей в ответ на дозированные физиологические нагрузки.

В первой серии опытов, проведенных на 30 кошках исследовалась реакция сердечно-сосудистой системы на внутривенное введение физиологического раствора в количестве, составляющем 0,5% от массы тела животного, что составляет 10% от объема циркулирующей крови. Физиологический раствор вводился в бедренную вену при температуре 37°С с постоянной скоростью 0,5 мл/с. Во второй серии .опытов (30 опытов) изучались сдвиги гемодинамическлх показателей в условиях внутривенного введения адреналина в дозе 10 мг/кг. Введение адреналина проводилось в бедренную вену в I мл физиологического раствора в течении 30 с.

Показатели гемодинамики в процессе опыта регистрировались на 2, 5, 10 и 15 минутах с момента введения адреналина. Обоснованием выбора отрезков времени, в течение которых изменялись показатели центрального кровообращения служила повторяемость показателей в последующих временных отрезках.

Полеченные величины артериального и венозного давлений, а

также МОК вводились в память микро-ЭВМ "Искра 226", которая в результате выполнения программы "Гемодинамика" в диалоговом режиме вычисляла и представляла на экране дисплея и печатающей устройстве "Роботрон" таблицу основных показателей гемодинамики: МОК, Ра, Рв, ОПС, Р, Л'** , А/"" , КПД

Вычисление параметров и энергетических оценок проводилось согласно формулам:

ОПС - ^ Ра- П)-Ьд МОК ('29 )

- ( 30 )

о - нок _ одгю^.р* •/Ч0К Сз-1 )

Мпп - ( 32 )

К/7Д рл - Ра ( 33 )

Эксперименты по изучению сердечно-сосудистой системы у собак, находящихся под наркозом, начинались с подготовительных работ, подробно описанных в литературе (Лшцук В.А. с со-авт., 1978, Лиссова О.И. с соавт., 1977). Собаки выбирались по весу (17-25 кг) и некоторым особенностям (беспородные, спокойные и т.п.). Начальная премедакация проводилась однопроцентным 2 мл проиедола с 0,6 мл атропином. Наркоз давался внутривенно (5 % гексинал) из капельницы через катетеры, вставленные в поверхностные вены передних конечностей. После выделения и канюляции сосудов (левой бедренной вены, правой бедренной артерии, правой яремной вены, сонной артерии), а также раскрытия грудной клетки проводилось наложение датчика расходомера на аорту и датчика давления в левое предсердие. Катетер, находящийся в бедренной артерии, соединялся с градуированным сосудом, наполненным кровезаменителем (400 мл полиглвкина с 0,3 мл гепарином).

Из контрольно-измерительной аппаратуры в начале опыта присоединялись датчики ЭКГ и ЭЭГ. Искусственное дыхание поддерживалось аппаратом РО-2. Подготовительные работы завершались соединением датчиков и измерительной аппаратуры. Средняя продолжительность подготовительных работ от 3 до 4 часов.

Контролируемые величины вычислялись расаибровкой кривых,

регистрируемых на восымканальном саиописце "Галилео". Частота сердечных сокращений измерялась по кривой ЭКГ. По кривым артериального, легочно-артериального и левопредсердного давлений определялись систолическое и диастолическое значения этих кровяных давлений. Минутный объем кровообращения измерялся электромагнитным расходомером РКЭ-I. В комплекс аппаратуры входил также мини-ЭВМ "Электроника С-50", с помощью которого рассчитывались параметры математической модели. В каждом опыте были выполнены Л0-50 пробных изменений ОЦК и вычисление гемодинамических параметров.

После проведения подготовительных процедур и проверки аппаратуры начиналось изучение гемодинамики при изменении ОЦК. В начале определялись исходные значения гемодинамических величин: частота сердечных сокращений ( р ), систолическое (максимальное) и минимальное (диастолическое) значения артериального (Рас и Рад), легочно-артериального (Рлао и Рлад), венозного и левопредсердного (Рлпо и Рлнд) давлений, минутный объем кровообращения (МОК). Эти величины оператор записывал в стандартной таблице и по программе, заложенной в памяти ЭВМ, рассчитывал функции и параметры математической модели. Из функциональных величин определялись средние значения артериального (Ра), легочно-артериального (Рда)| венозного (Рв) и левопредсердного (Рдп) давлений. Из параметров определялись общее периферическое (ОПС) и общее легочное (ОЛС) сопротивления, показатели функционального состояния левого ( в ) и правого ( $ ) сердца, оценки эластичности артерий ( Са ), легочных артерий (Сла) и вен (Св), легочных вен (Слв), а также напряженный объем крови ( \/н ). Кроме того, вычислялись также энергетические оценки: мощность Левого (У**) и правого (4'л*) желудочков сердца, мощность левого ) и правого (flfnn )

предсердий, геыодинамические КПД левого (КПДЛ) и правого (КПДп) сердца. Определение полного набора показателей с помощью ЭВМ длилось 1-2 минут.

• Дозированное изменение ОЦК проводилось послё определения исходных величин. Уменьшение ОЦК (на 100 мл) осуществлялось кровопусканием из бедренной артерий в градуированный сосуд. Увеличение ОЦК проводилось нагнетанием жидкости из градуированного сосуда в бедренную артерию. Интервалы меяду дозированными воздействиями определялись временем стабилизации измеряемых величин. Эа это время оператор успевал записывать

измеренные величины, а также вычислять все остальные показатели .

В первой серии опытов, проводимых на 30 собаках, исследования проводились для определения полного набора гемодинами-ческих показателей в исходном состоянии, при котором контролировались большой и малый круги кровообращения. Результаты среднестатических значений геиодинамических показателей приводятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Символ Р мок ра рла рв рлп ОПС олс В З1

М ю 116 967 96,5 16,7 +6,9 +206 +8,5 +9,7 5,4 7,2 4,5 0,6 0,28 0,36 +2,2 +4,2 +1,4 +0,1 +0,06 +0,06

Символ V*/ са Сла Св Слв Л'лх /У** Мп кпдл ■

М т 730 0,27 0,6 78,3 +240+0,02 +0,2 +46 72,1 0,2 0,04 0,01 0,92 +1,3 +0,04 +0,01 +0,003 +0,12

Символ Мпп КПДп

и 0,001 0,71

№ +0,003 +0,23

Во второй серии экспериментов (60 опытов) изучалась реакция показателей гемодинамики в ответ на дозированное изменение ОЦК. После каадого воздействия при этом рассчитывались показа-чела, соответствующие величинам математической модели. Анализировался такяе вклад каждого из параметров в установлении функций модели. Гиперволемическая реакция изучалась неоднократным дозированным перевосполнением. Максимальная доза перевосполнения определялась состоянием животного. В отдельных опытах было перевосполнено до одного литра кровезаменителя. Ги-поволемия достигалась многократным кровопусканием. Максимальная доза кроаопотери (503 мл) как и для гиперволемии, олреде-

лялась состоянием животных. При появлении первых признаков ухудшения состояния сердечно-сосудистой системы проводилось обратное воздействие - восполнение потерянного объема крови. Во второй серии было выполнено 30 опытов, в которых изучалась центральная гемодинамика при различных уровнях глубины наркоза.

Во время экспериментов по изучение состояния сердечно-сосудистой системы дополнительно контролировались гемогидробаланс, биохимический и газовый состав крови. Длительность опытов в зависимости от задач и состояния животных колебалась от восьми до одиннадцати часов.

3.2. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение.

А. Экспериментальные исследования на кошках.

В табл. 3.3 представлены обобщенные результаты 60 опытов по. исследованию основных гемодинамических показателей у наркотизированных кошек в различные интервалы времени после физиологических воздействий.

Анализ экспериментальных данных показал, что в ответ на внутривенное введение физиологического раствора формируется.выраженная гемодинамическая реакция,характеризующаяся увеличением Ра, Рв и МОК, величины которых через 10-15 минут устанавливаются на значениях, близких к исходным. Как видно из таблицы, максимальный выраженный сдвиг наблюдается на 2-ой минуте после воздействия. При этом повышение Ра состовляет 19%, Рв - 12,6%,МОК увеличивается на 29%. Аналогичные изменения наблюдаются в значениях энергетических оценок - и которые во второй минуте соответственно увеличиваются на 54% и 50%. Расчет и сравнение параметров ОПС и £ показывает, что быстрая первичная реакция гемодинамики сопровождается уменьшением этих параметров на 7% и 12,7%. Гемодинамический КЦЦ сердца существенным изменениям не подвергается (в пределх 2%). В последующие временные интервалы быстрая гемодинамическая реакция постепенно ослабевает и на 10-ой минуте функциональные показатели возвращаются к исходному уровню.

Обнаруженное увеличение Ра, Рв и МОК, а также изменение ОПС в условиях введения физиологического раствора согласуется с имеющимися данными и обусловлено реакцией сердца на увеличен-

Таблица 3.3

Сим- Физ.раствор Адреналин

вол исход-, ное состоя ние 2-я ыин 5-я пин 10-я ыин исходное состояние 2-я. мин 5-я ыин 10-я ыин

Р.

а

рв ЦОК

ОПС

3

/I¡ЯП КПД

III,б 132,7 123,7 116,7 113,2 146,1 105,9 109,6

+3,8 +3,8 +4,4 +3,7 +3,3 +4,6 +5,6 +3,7

15 16,9 15,6 15,1 14,5 19,2 16,9 15,1

+1,33 +1,4 +1,5 +1,4 +1,4 +1,6 +1,6 +1,5

379,6 489,6 451,6 414,9 387,1 487 402,6 383,7

+22 +25,5+24,1+21,8+21 +29,3 +26,4 +21,8

15,26 14,19 14,35 14,69 15,29 15,63 13,42 14,77

+0,92 +0,7 +0,84 +0,84 +0,86 +1,36 +0,93 +0,98

2,37 2,07 2,07 2,18 2,25 2,35 2,5 2,36

+0,27 +0,22 +0,25 +0,25 +0,28 +0,25 +0,38 +0,29

0,043 0,142 0,093 0,072 0,096 0,156 0,095 0,093

+0,0074 +0,0018+0,ОД +0,0088+0,0066 +0,011 +0,00« +0,007

0,01 0,018 0,015 0,013 0,012 0,02 0,015 0,012

+0,0013 +О,0ОБ+О,ОШ34СЩ5 +0,0014 +0,002 +0,0017 +0,0011

0,86 0,86 0,87 0,87 0,87 0,87 0,84 0,85

+0,01 +0,01 +0,01+0,01 +0,01 +0,01 +0,02 +0,02

ный приток венозной крови. Проведенный с помощью математической модели расчет мощности левого желудочка и правого предсердия, а также показателя насосной функции сердца '( Л ) позволил установить увеличение Дл* и /¡/л? п уменьзение £ свидетельствующее о том, что причиной обнаруженных сдвигов является увеличение сократительной способности и насосной функции сердца.

Во второй серии опытов было изучено влияние адреналина на системную гемодинамику. Результаты экспериментальных исследований показали, что в отличие от объемной нагрузки з физиологическом эффекте адреналина на гемодинамику характерна кратковременность действия и двухфазнссть реакции. На 2-ой минуте ■после внутривенного введения адреналина происходит резкое по-

вышение Ра на 29%, Рв - на 32% и МОК - на 29,8%, Жлж и /Vпп увеличиваются на 60% и 66% соответственно. ОПС и ? увеличиваются на 2,2% и 4,8%. Следует однако отметить, что в 6-и случаях из 30-и наблюдалось уменьшение ОПС. Гемодинамический КОД сердца остается инвариантным.

На 5-ой минуте обнаруживается тенденция возврата регистрируемых показателей к исходным значениям, за исключением Рв, величина которого продолжает уменьшаться, составляя~.1% от исходной. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что Ра и ОПС к этому времени опускаются ниже исходного значения на 5,6% и 12,5%. При этом величины Рв и МОК остаются выше исходных.значений на 15,8% и 4%, a /Vint и Ann й» 2% и 16% соответственно. На 10-ой минуте параметры возвращаются к ¿.значениям, близким к исходным.

Обнаруженные изменения параметров сердечно-сосудистой системы объясняются особенностями действия адреналина. Первичная реакция гемодинамики выражается с одной стороны уменьшением сократительной способности сердца, а с другой - сужением сосудистой системы, уменьшением емкости венозного резервуара и мобилизацией крови из посткапиллярных емкостных сосудов. Это выражается в росте Ра и Рв, повышении ^лж и Мпп,увеличении МОК и ОПС. Однако при этом насосная функция сердца страдает из-за высокого сопротивления току крови, изгоняемой из сердца. На 5-ой минуте наблюдения наступает дальнейшее ухудшение насосной функции сердца в результате общего расширения сосудов, падения давления и уменьшения венозного возврата к сердцу.

Резюмируя полученные данные можно заключить, что в ответ на указанные физиологические воздействия характер и механизм изменений гемодинамических параметров может быть разным. Если при введении физиологического раствора гемодинамическая реакция обусловлена исключительно изменением сердечного компонента, то при введении адреналина - изменением как сердечного, так и сосудистого компонентов.

Б. Экспериментальные исследования на собаках.

Экспериментальные исследования на собаках показали, что реакция гемодинамики в ответ на умеренные изменения OUK складываются из автономных и, поэтому в различных ситуациях разнонаправленных реакций левого сердца, артериального резервуара,

капиллярного лоха, венозной системы, правого сердца, легочной артерии, легочных капилляров и легочных вен. Естественно, что возможна и более большая детальность анализа (Шидловский В.А., 1971, 1976), однако выделенные подсистемы составляют минимальную конфигурацию, обеспечивая понимание процессов регуляции сердечно-сосудистой системы, и, что чрезвычайно важно, соответствуют клиническому контролю. Как правило, гемодинамичес-кие показатели, характеризующие свойства этих подсистем, не получают в одном эксперименте и на одном животном, более того, даже количественные оценки отдельно измеряемых показателей, таких как ОЦК, МОК, ОПС, ОЛС у различных авторов имеют значительную вариабельность, отражающую условия эксперимента, состояние животного, погрешности измерений и т.п.

Анализ литературных данных Щи%Ьтеч , 1955,1956; 6а" Ht-niy, 1963; VtütHtxMvnp&if rötet t* »¿Д969; iets CLnd Fibnkfc7», 1967; М.И.Гуревич, Г.Л.Бернштейн, 1970; Mit-*, , 1970; 1971; Chetr>, 1971; Sf.^,1971; VJhcie ,

1971; Н.М.Амосов и соавг., 1972; лъа i97S.

Свпет. t6 &€.,Vyik\ Н.М.Амосов с соавт., 1976; В.И.Бураковский с соавт., 1976; М.В.Соколов и В.А.Лищук, 1976; О.ИЛиссова с соавт., 1977) и собственный экспериментальный материал позволяет выделить три качественно различные режимы регуляции гемодинамики в ответ на изменение объема циркулирующей крови. Между ними существуют переходные состояния, определяемые количественным соотношением рассмотренных выше параметров и функций. Однако качественно различные механизмы и режимы могут составить основу для понимания и анализа и поэтому мы детально опишем лишь каждый из них: упуская переходные состояния. Особо следует отметить, что анализ проводится на основе численных значений показателей гемодинамики, удовлетворяющих условиям математической модели системного кровообращения.

I. Режим независимости Рд и МОК от ОЦК. Равновесный режим имеет место при отсутствии наркоза (при адекватной центральной и периферической регуляции). В этом режиме даже весьма существенные изменения ОЦК до 50 % от напряженного объема крови (I/«) не приводят к изменению как артериального давления, так и кровотока (рис. 3.1).

Постоянство МОК и Ра при изменении ОЦК является основной отличительной характеристикой адекватной регуляции кровооб-

ращения. Здесь инвариантным к изменению ОЩ остается среднее артериальное давление, отражающее эффективность центральной регуляции и общая оценка эффективности периферических рагуля^ торных механизмов (МОК). Таким образом, этот режим - режим сбалансированного центрального и периферического кровообращения (имеется в виду их усредненные характеристики).

Ддя собаки весом.20-25 кг МОК в этом режиме приближается к 3 д/мин, артериальное давление близко к 100 мм.рт.ст, частота сердечных сокращений ( F ) варьирует, составляя в среднем около 120 уд/мин, центральное венозное давление примерно 6 тор. В ответ на крововосполнение и кровопотерю существенно меняется лишь Рв (около 20 %). Что касается параметров, то общее периферическое сопротивление (ОПС) близко к 2 [мм.рт.ст. •смл"*^, интегральная оценка функционального состояния сердца ( £ ) незначительно превышает О.^мм.рт.ст.'смл-^, злас-тичность артериального резервуара (Са) - 0,2 (мл-мм.рт.ст."Чи венозного резервуара - несколько больше - 100[мл-мм.рт.ст"*1и, наконец, напряженный объем крови ( V« ) - 800 мл.

Так, например, если в исходном состоянии система кровообращения характеризуется следующими показателями:

MOKj Pa j- PBj OnCj fi Caj Cbj \k

3,2 100 6,5 1,87 0,126 0,2 123,6 800

После вливания. 100мл крова показателя имеют, значения: MOKg Pag Рв2 0ПС2 Ja Са2 Св2 \¡h¡

фЗ. 100 7,64 1,85 0,152 0,2 115,2 900

Рассмотрим теперь, за счет изменения каких параметров ССС достигается постоянство МОК и Ра. Приведенный ниже весь анализ проводится на математической модели. Первостепенное значение имеет, как видно из таблицы., изменение функционального состояния сердца ( / ), которое в ответ на 10-15 % изменение Ун отвечает двадцати и более процентным ухудшением своей насосноЗ функции.Такое изменение функции сердца не только компенсирует реакции кровотока и артериального давления но и вызывает небольшую (10 %) перекошенсацию:

§3 V«i . МОК Ра Рв OnCj Cal CbI ÔÏI52 ШсГ"1г,3~ 94,7 771 1787-072-Ш7б

Обратим внимание на то, что, оценивая с помощью модели роль того или иного параметра л общем компенсаторном процессе, мы предполагаем постоянство остальных. Так, в данном случае изменение £ от исходного значения ( J3' = 0,126) до величины, установленной после воздействия ( Jz = 0,132) мы определяем с помощью модели его роль в изменении.функций МОК, Ра и

Изменение эластичности венозного резервуара в ответ на восполнение (7 %) вызывает реакцию кровообращения, синхронного с реакцией на собственное восполнение:

Св.

'3 V/t¿ МОК Ра Рв А

onCj Caj

115,2. 900 3,6 120,4 7,8 0,126 1,87 0,2

Такую реакцию можно объяснить как часто биофизическую (а не регуляторную), вызванную-повышэнием жесткости сосудистого ложа с увеличением его объема. Таким, образом, излишнее на первый взгляд падение насосной функции сердца вызвано тем,

что- рост Ра и МОК связан на только о увеличением ОЦК, но и с нелинейностью зависимости Св от /н , в то время как модель учитывает лишь линейную составляющую. Общая реакция, учитывающая изменения ОЦК и всех параметров, приводит лишь к изменению венозного давления и как это было представлено выше, на вызывает изменений Ра и МОК.

Режим независимости Ра от ОЦК. При поверхностном наркозе (при режиме преобладания центральной нервной регуляции) артериальное давление по-прахнему инвариантно к изменению ОЦК, тогда как кровоток существенно меняется (рис. )А Среднее артериальное давление при этом близко к IOO [мм.рт.сг[, кровоток варьирует в пределах 1,2-1,8 к/гтщ, центральное венозное давление изменяется от I до 10(мм.рт.ст£ Чувствительности кровотока и венозного давления на каждые 100 мл изменения ОЦК: МОК/ОЩС = 3,8[с-1]и Рв/0Щ = 13[мм.рт.ст..мл""^.

Рис. 3.2. Графики зависимости артериального (Ря), венозного (Р„) давлений, частоты сердечных сокращений (• F ) и кровотока (МОК) от изменения объема крови при поверхностном наркозе.

Например, пусть в исходном состоянии показатели сердечно-сосудистой системы имеют следующие значения:

MOKj Pal Рв: OWj Caj CBj ^

1,6 ICO 3,2 0,115 3,47 0,2 243,7 800

тогда посла восполнения в сосудистое русло 100 мл крови имеем в соответствии с экспериментом следующее:

MOKg Pag Рв2 Д ОПС2 0&2 Св2

900 1,9 100 4,56 0,14 2,93 0,2 192,5

Анализ с помощью математической модели показал, что соответствующее изменение ОПС практически не сказывается на МОК и Рв, тогда, как Ра падает на 5 % в зависимости от ОПС, что совместно с изменением СЕ и Уч «а также fi приводит к компенсации возрастания Ра, вызванного вливанием крови.

3. Режим превалирования биофизических отношений. Биофизический режим кровообращения (при глубоком наркозе) характеризуется изменением всех функций (см.рис. 3.5, )• В этом режиме, в ответ на 10-15 % изменение \fn кровоток меняется от 2,1 до 3 л/ мин, Ра от 90 до 120 мм.рт.ст, частота сердечных сокращений ( F ) существенно меняется в зависимости от наркоза и исходного состояния животного, центральное венозное давление меняется в пределах 5-Ю мм.рт.ст. Типичное состояние сердечно-сосудистой системы характеризуется следующими значениями системных показателей:

МОК-у Paj PBj ОПС j Caj CB-J-

2,2 100 6,6 0.177 2,48 0,2 116,9 800

После переливания 100 мл крови, функции и параметры имеют значения:

МОКз Ра2 Рв2 Д ОПС 2 Са2 Св2 %

273 108,6 7"7б 07132 2738 672 ШТб 900

Основным отличием данного режима от предающего является то, что в ответ на 10-15 % изменение Vh параметры сердечно-сосудистой системы варьируют существенно меньше (Св на I % на 3 % ОПС на 4 t). Зто обстоятельство и позволило назвать данный режим кровообращения при глубоком наркозе биофизическим.

В этом случае увеличение ОЦК на 12,5 $,от при постоянстве остальных параметров привело бы к пропорциональному. увеличению всех функций:

F, Pa 100

50

мок б

-100 о

300

лОЦК

Рис. 33, Графики зависимости артериального (Ря), венозного (Рв) давлений, частоты сердечных сокращений ( Р ) и кровотока (МОК) от изменения объема крови при глубоком наркоза.

\1н

МОК

/

OIKU

Са-

I

Св,

900

2,5 112,5 7,5 0,177 2,48 0,3 116,9

Понижение ОПС на 4 t не влияет на МОК и Рв, но вызывает неко-

торое снижение артериального давления: 0ПС2 \fns_ М0К2 Ра2 Рв2 Ca-j

Свт

2,37 900 2,5 108,4 7,5 0,177 0,2 116,9

В целом же, в результате влияния IOO мл крови и незначительного изменения параметров ССС функции увеличиваются (МОК на 10 %, Ра на 6 % и Рв на 12,5 %)„ Б этом режиме'изменение гемо-динамичаских функций определяется, главным образом, биофизическими свойствами ССС, а не измененияш этих свойств под влиянием регуляции.

Таким образом, в экспериментальных исследованиях было обнаружено, что в различных режимах регуляции кровообращения в ответ на изменение 0Щ существуют весьма разные реакции сердечно-сосудистой системы. Так, при адекватной центральной и периферической регуляции гемодинамики (при отсутствии нарко-

Р

в

а

за) обеспечивается инвариантность кровотока и артериального давления к изменение ОЦК. При поверхностном наркозе независимость кровотока к изменению ОЦК нарушается. Глубокий наркоз нарушает также га?остаз артериального давления. На основе анализа, с помощью математической модели установлено, что одновременное обеспечение постоянства артериального давления и кровотока при адекватной регуляции достигается за счет соответствующего изменения функции сердца. При поверхностном наркозе эффект обеспечения постоянства артериального давления достигается не только путем изменения сердечной функции, но и за счет соответствующего сдвига разистивности сосудистого русла. При глубоком наркозе незначительные изменения параметров сердечно-сосудистой системы не компенсируют эффект изменения ОЦК, в результате чего гемодинамические функции изменяются однона-правленно с изменением объема крови.

4. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗВИТИИ ГШО- И ГИПЕРВОЛЕШИ У БОЛЬНЫХ, ОПЕРИРОВАННЫХ ПО ПОВОДУ ПОРСКОВ СЕРДЦА

Выбор послеоперационной тактики ведения больных обычно определяется представлениями и методами, основанными на таких понятиях как обеспечение адекватной гемодинамики и оптимального режима кровообращения (Золотарев A.M., 1968; Лебедева Р.Н. с соавт,1975; Левант А.Д. с соавт., 1975). При этом состояние гемодинамики определяется функциональными показателями (Ра, Рла, Рв, Рдп, ОЦЕС, МОК и др.), значения которых стараются поддерживать в физиологически и патофизиологически допустимых пределах или принимаются оптимальными (Лебедева Р.Н. с соавт., 1975). Даже учитывая превалирующее значение в выборе пределов или интуитивно принимаемых критериев оптимальности общеклинического анализа состояния больного, мы вынувдены признать, что недостаточна определенность тех свойств, за счет которых обеспечивается поддержание этих показателей. Не исключено, что обеспечивая адекватное функционирование сердечно-сосудистой системы в целом, то или иное звено может оказаться в худаем для себя состоянии.

Опыт применения математических моделей в кардиохирургичес-кой'клинике (Бураковский В.И. и Лищук В.А., 1977-1980), а так-

же собственные экспериментальные исследования показали, что уровень и тенденция основных гемодинамических показателей определяются системой физиологически и клинически значимых параметров, существенно определяющих целостные реакции сердечно-сосудистой системы.

Исследования с использованием математических моделей и электронно-вычислительной техники в кардиохирургической клиника (ИССХ им. А.Н.Бакулева АМН РФ) были проведены с целью оценки возможности детерминированного анализа сердечно-сосудистой системы больных, оперированных по поводу пороков сердца. При этом в соответствии с общими задачами настоящей работы было необходимо определить комплекс однозначно взаимосвязанных показателей гемодинамики больных и провести количественный анализ с помощью математических моделей в каждом из конкретных наблюдений.

4.1. Материал и методы клинических исследований

Исследования были проведены в реанимационном отделении ЙССХ им. А.Н.Бакулева АМН РФ. Больные, поступившие после операции на открытом сердце, контролировались с помощью монитор-но-компьютерной системы. Из гемодинамических показателей с помощью контрольно-измерительной аппаратуры измерялись частота сердечных сокращений (/■>), систолическое (Рас) и диастоличес-кое (Рад) артериальное давление, максимальное(Рлас) и минимальное (Рдад) льгочно-артериальное давление, центральное венозное давление (Ра), максимальное и минимальное значения левопредсердного давления (Рлп) и минутный объем кровообращения (МОК). Измеряемая информация по каналам связи поступала в память ЭШ и высвечивалась на экране дисплея. Оценка состояния гемодинамики проводилась на основе вычисления с помощью программно реализованных математических моделей, параметров и энергетических опенок сердечно-сосудистой системы. Вычисления проводились согласно Формулам статической идентификации. Результаты расчетов печатались автоматически на телетайпе или высвечивались на экране дисплея по требованию дежурного врача. Автоматизированная' миникомпьютерная мониторная система позволяла в реальном масштабе времени провести сбор, обработку и представление в удобном виде девяти измеряемых и восем-

надцати вычисляемых показателей гемодинамики, а такжз расшифровку кривых контролируемых величин. Данный автоматизированный контроль позволил провести непрерывные замеры (частота замеров колебалась от 30 с до 10-15 минут) в течение двух--трех суток. Вся информация хранилась в долговременной памяти ЭШ на дисках.

Исследования были выполнены совместно с врачами реанимационного отделения во время дежурства в качестве оператора на ЭШ. Изменение объема крови (вливание плазмы, кровезаменителей, увеличение диуреза и т.п.) у больных (принятые в данной работе основные воздействия на систему) проводились в процессе трансфузионной терапии. Подобные лечебные мероприятия выполнялись дежурным врачом с целью регуляции ОЦК. При этом изменения значения ОЦК определялись с учетом потерь и восполнения объема крови и жидкости. В каждый нужный момент на телетайпе печатались численные значения показателей, характеризующих целостное состояние сердечно-сосудистой системы:

мок, р Рда, рв, Рш, опс, олс, е ,ß. са, сла, /1/ш.

'V- ли' Ш1* КПДЛ и КЦДц.

Эффект лечебного воздействия оценивался на основе предварительного анализа количественных значений показателей гемодинамики, при котором сравнивались значения предыдущего и текущего состояний или до и после, воздействия.

Важно отметить, что при отсутствии выраженных 'сдвигов параметров, характеризующих сосудистые свойства, в качестве отличительного признака для выбора трансфузионной тактики анализировались в основном показатели сердца ( £ и /i/лук для левого сердца и ß и //тц для правого сердца). В таких ситуациях сердце считалось наиболее слабым звеном и поэтому лечение было основано на принципе щажения сердца после операции (Бураков-ский В.И. и Лищук В.А., 1977).

4.2. Результаты клинических исследований и их обсуждение

В реанимационном отделении -были обследованы пятьдесят больных, оперированных по поводу пороков сердца. Для статической обработки количественных данных, характеризующих состояние серде-чно-сосудистой системы, в течение раннего послеоперациоя-

ного периода, необходимо учитывать вид операции, анестезию, введение различных лекарств, искусственное дыхание и ряд многочисленных факторов, влияющих на гемодинамику. Такая работа выполняется сотрудниками отдела кибернетики ЯСС! им. А.Н.Бакулева АМН РФ. Среднестатические значения параметров (для генераторной совокупности) отражены в'табл. 2.1. В соответствии с задачами исследований в клинике мы приводим примеры анализа и оценки (с помощью математических моделей) состояния сердечно-сосудистой системы больных, причем, в каждом конкретном примере лечебное воздействие у них было выполнено с целью регуляции ОЩ.

I. Больная К. находилась на автоматизированном монитор-ном контроле после операции протезирования митрального клапана гетеротрансплантатом. При состоянии сердечно-сосудистой системы, характеризующейся показателями:

МОК Ря Рла Р.

лп

£ А опс олс

107 5655 56,5 23,3 9,4

10

0,1 0,1 0,5 0,16

са Сла 1'лж Мхж /(/;

лп

//и

ш

КПД,,

КВДц

1,6 1,4 0,71 0,31 0,12 0,11 0,82 0,62

начали внутривенное введение донорной крови. Через 15 мин. после окончания вливания 450 мл крови и стабилизации измеряемых величин установились следующие значения показателей гемодинамики:

Р

МОК

ра ?ла Рв ?лп £ § МС 0ЛС

88 7250 62 27,6 11,6 11,0 0,09 0,09 0,5 0,13 са сла А'ш Мис Алп Алл КПДЛ

2,3 2,3 1,01

0,44

0,17 0,17 0,9 0,58

В этом случае в результате увеличения объема крови МОК возрос на 25 Р„, Рв, Рда и увеличились соответственно на 10, 20,8 и 10 %. В энергетических оценках имеется увеличение на 40 % мощностей левого и правого желудочков. Такие изменения функциональных показателей на фоне увеличения ОЦК

произошли в результате 10 % снижения показателей функционального состояния.левого ( I ) и правого ( Р ) сердца, 18 % увеличения ОЛС и 43 и 50 % увеличения Са и Сла. Сравнивая показатели состояния сердца до и после воздействия можно заключить, что функциональное состояние сердца улучшилось на фона увеличения мощности сердца.

2. Больной Ц. находился на автоматизированном монитор-ном контроле после операции протезирования аортального клапана (АКЧ-2). При состоянии сердечно-сосудистой системы, характеризующихся показателями гемодинамики:

р мок ра рда рв Рт £ f опс олс

88 5065 73 13 5,5 9 0,06 0,1 0,8 0,07

са- сла /Улж /Упж Мил Мш ^л ^

1,2 3,33 0,88 0,15 0,1 0,1 0,87 0,57

начали капельное вливание 400 мл полиглюкина и 400 мл плазш. Через 50 мин после окончания введения 800 мл жидкости и установления стабилизированного состояния, гемодинамика характеризовалась показателями:

Р МОК Ра ?ла -РВ Рщ е / шс 010

83 5325 75 15 5,5 10 0,062 0,1 0,75 0,05

са сла Д'лж //пж /1/лп Д^пп Щд ^

1,33 3,05 0,88 0,17 0,11 0,064 0,86 0,63

Сравнительный анализ гемодинамики до и после воздействия показывает, что в ответ на восполнение не произошло ожидаемого эффекта возрастания функциональных показателей. При этом лишь Рдд возросло на 13 Параметры сердечно-сосудистой системы также практически не изменились. Анализ данного состояния с помощью математической модели показал, что в ответ на лечебное воздействие не произошло адекватного изменения напряженного объема крови. Постоянство параметров сердечно-сосудистой системы дает основание предположить, что в ответ на восполнение произошла регуляция объема крови, связанная не с изменением гемодинамических свойств, а с такими явлениями

как•депонирование крови или уход жидкости в тканевое пространство.

3. Больной Б. находился на автоматизированном контроле после операции протезирования митрального клапана полусферическим протезом № 2, комясуротомии и аннулопластики трехстворчатого клапана. На одном из этапов лечения (в первые сутки после операции) было применено внутривенное вливание 200 мл физиологического раствора. До воздействия гемодинамика характеризовалась следующими показателями:

F мок ра рв £ one са Удд кпд

III 4215 87 13,2 0,18 1,05 0,74 0,81 • 0,12 0,34

Через 20 мин после воздействия установилось следующее состояние:

f МОК ра рв J3 опс са //дж упя КПД • 96 2203 96 13,3 0,23 1,6 0,44 0,62 0,064 0,86

В данном примере обращает на себя внимание тот факт, что в ответ на переливание МОК резко (примерно в два раза) падает. При этом ухудшение функционального состояния сердца ( JZ возрастает на 50 ?о) сказывается и на энергетические оценки сердца: в результате чего мощность левого желудочка падает -на 20 %, КПД незначительно (на 4 %) возрастает. В этом случае лечебный эффект отрицательный.

4. Больной К. находился на автоматизированном мониторвом контроле после радикальной коррекции тетрады Фалло с протезированием выводного отдела и ствола легочной артерии.

Приведенная ниже табл. 4.1 характеризует состояние сердечно-сосудистой системы на фоне трансфузионной терапии, выполненной с целью регуляции ОЦК.

В состоянии I дежурным врачом начинается капельное введение 100 мл донорской крови. Через 20 мин после вливания и стабилизации измеряемых показателей состояние сердечно-сосудистой системы характеризуется комплексом показателей, соответствующим состоянию 2. При этом функциональные величины

МОК, g и Рв возросли соответственно на 2,5 и I %. Здесь важно отметить, что как и в предыдущем примере контролиро-

Таблица 4.1

Иг р МОК Ра Рд 3 ОПС ' Са /1/дж КПД Примечание

1. 120 5855 53 6,2 0,06 0,5 115 0,65 0,0? 0,8 в 18.30 до

воздействия:

исходное

состояние

2. 119 5692 54 7,7 0,08 0,5 1,3 0,68 0,09 0,8 в .18.50 пос-

ле введения 100мл крови

3.1221 6071 50 5,5 0,05 0,44 1,3 0,68 0,08 0,8 в 22.00 до

воздействия

4. 123 5211 55 6,1 0,09 0,54 0,96 0,64 0,07 0,8 в 22.15 пос-

ле введения 100мл крови

5. 107 2216 57 10 0,27 1,27 0,57 С,28 0,04 0,8 в 01.07 до

воздействия

6. ИЗ 3410 52 10 0,17 0,83 0,88 0,43 0,07 0,8 в 01.25 пос-

ле введения 100мл крови

вался лишь большой круг кровообращения. Такие ничтожные изменения измеряемых величин в ответ на вливание крови произошли в результате резкого увеличения показателя функционального состояния сердца ( $ увеличилась на 40 ¡6). Данное ухудшение состояния сердца практически не отразилось на энергетических оценках сердца, при котором мощность левого желудочка увеличи-' лась лишь на 4 %. Второе воздействие (состоянии 3 и 4) тоже не привело к желаемому -улучшению состояния сердца. Наоборот, показатель функциональной недостаточности Р увеличился на 80 %. С 22.00 до 01.07 наблюдалась тенденция к возрастанию МОК. В состоянии 6, после очередного вливания 100 мл крови, МОК возрос на 54 а состояние сердца улучшилось ( Я снизилась на 53 %) на фоне увеличения мощности левого желудочка на 36.%. Обращает на себя внимание также тот факт, что, 'несмотря на всевозможные сдвиги почти всех функциональных показателей и параметров гемодинамики, КПД сердца остался инвариантным ко всем изменения» объема крови,

Приведенные примеры показывают, что реакциягемодинами-

ни в ответ на изменение ОЦК у больных, оперированных по поводу пороков сердца не носит однонаправленного характера. При интуитивном подходе увеличение ОЦК путем введения плазмы и кровезаменителей должно привести к возрастанию показателей гемодинамики, и наоборот, уменьшение объема крови, например, введением диуретиков и выделения мочи, должно привести к гипофункции сердечно-сосудистой системы. Анализ количественных оценок гемодинамики конкретно у каждого больного в отдельности показывает, что в ответ на однонаправленные изменения ОЦК сдвиг параметрических величин (ОПС,ОЛС,Са, Сла, ^ и С ) имеет как положительную, так и. отрицательную чувствительность. При этом, в зависимости от изменения параметров, изменение функциональной величины также имеет разнонаправленный характер. Анализ показателей сердца показывает, что в ответ на изменение ОЦК происходят следующие количественные и качественные сдвиги состояния сердца.:

1) уменьшение показателей функционального состояния сердца ( в и / ) на фоне увеличения мощностей- //л~а и Л/»>ч , характеризующие улучшение состояния сердца:

2) уменьшение показателей в и *г на фоне, уменьшения мощности левого и правого сердца, характеризующие улучшение состояния сердца в результате его разгрузки;

3) увеличение показателей £ и на фоне увеличения мощности сердца,характеризующие ухудшение функционального состояния и его перегрузку;

4) увеличение показателей С и J на фоне уменьшения мощности сердца, характеризующее ухудшение функционального состояния сердца и развитие его слабости.

При отсутствии выраженных сосудистых сдвигов об эффективности изменения ОЦК в качестве лечебного воздействия можно судить по выделенным реакциям показателей сердца. Первые две реакции при этом характеризуют положительный эффект лечебного воздействия. Третья и четвертая - имеют отрицательный эффект и могут быть оценены как реакции, предупреждающие развитие гипо-и гиперволемических нарушений сердечно-сосудистой системы.

Таким образом, анализ гемодинамичееких величин показывает, что в ответ наизменение ОЦК реакции сердечно-сосудистой систе-темы у отдельных больных и даже у одного больного в различное

время оказались существенно разными, приводя при этом как к улучшении, так и к ухудшению функционального состояния сердца.

Величины, характеризующие такие изменения были ненаблюдаемы при обычном клиническом контроле, а определялись с помощью математической модели. Анализ с помощью моделй приводит к пониманию механизмов развития патологических сдвигов системы кровообращения. Причем, анализ и выводы могут быть сделаны непосредственно во время контроля и лечения больных. Этот подход является основанием для оценки сдвигов гемодинамики, предупреждающих развитие гипс - и гиперволемических нарушений до появления первых клинических признаков ухудшения состояния больных.

В заключении выражаю глубокую благодарность директору ИССХ им. А.Н.Бакулева АМН РФ, академику В.И.Бураковскому и заведующему отделом кибернетики профессору В.А.Лищуку за предоставленную возможность выполнения экспериментальных исследований и клинических наблюдений.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны математические модели сердечно-сосудистой системы, отображающие основные биофизические к физиологические характеристики и закономерности функционирования большого и малого кругов кровообращения и учитывающие специфику развития ги-по - и гиперволеши, детализация которых зависит от объективного физиологического и клинического контроля.

2. На основе анализа математической модели системы кровообращения с помощью ЭВМ установлены количественные соотношения и компенсаторный вклад основных компонентов сердечно-сосудистой системы в регуляцию кровообращения в ответ на развитие гипо - и гиперволемяи и степени потенциальных возможностей компенсаторных изменений резистивности сосудистого русла, насосной функции левого и правого желудочков сердца и тонуса системных вен.

3. Предложены количественные критерии оценки эффективности насосной функции сердца: коэффициенты полезного действия левого ОЕЩЩж)ГиГЧфйЙВдо (КЦДп) желудочков. Установлено, что КЦЦл и КДЦп являются общесистемными мерами диссипации механической энергии системы кровообращения, отражающими совместное влияние как показателей функционального состояния сердца, так и степень ва-зодилятации и вазоконстрикции сосудистого русла. На основе системного анализа ьыявлена степень влияния каддого из указанных показателей на эффективность насосной функции сердца.

4. Разработаны и внедрены конкретные методы оценки параметров математических моделей сердечно-сосудистой системы у животных.

5. Использование математической модели в физиологическом эксперименте позволило установить, что при введении умеренных доз физиологического раствора формирование целостной гемодинамичес-кой реакции обусловлено исключительно изменением функционального состояния сердца, а при введении адреналина - изменениями как сердечного, так и сосудистого компонентов.

6. При отсутствии Наркоза в ответ на умеренные гипо - и ги-перволемию обеспечивается относительное постоянство как артериального давления, так и системного кровотока за счет компенсаторного изменения функционального состояния сердца, тогда как венозное давление изменяется соответственно изменениям объема крови.

7. При поверхностном наркозе умеренные гипо - и гиперволзми-ческие реакции не нарушают относительное постоянство артериального давления, что обеспечивается совместными изменениями как функционального состояния сердца, так и резистивности сосудистого русла, тогда как системный кровоток и венозное давление изменяются соответственно изменениям объема.крови.

8. При глубоком наркозе незначительные сдвиги компонентов сердечно-сосудистой системы не компенсируют эффект развития гипо - и гиперволемии, в результате которого как артериальное и венозное давления, так и системный кровоток изменяются соответственно изменениям объема крови.

9. Разработаны и внедрены в клиническую практику методы оценки параметров математических моделей системы кровообращения по мониторно-компыотерному клиническому контролю больных в условиях реанимации и интенсивной терапии. Системный анализ с помощью программно-реализованных моделй, выполненный непосредственно у кровати больного (в реальном масштабе времени), позволил установить,что в каждом конкретном случае наблюдений гипо - и ги-перволемические реакции приводят к различным компенсаторным сдвига.'.! компонентов сердечно-сосудистой системы, совместно определяющих целостное устойчивое состояние системы кровообращения.

10. При отсутствии выраженных сдвигов со стороны сосудистых компоненто в 1эффекттранефузионной терапии следует оценить по реакциям сердечных компонентов - показателям функционального состояния и мощностям левого и правого желудочков сердца. Это позволяет предупредить развитие гипо - и гиперволемических осложнений до появления выраженных клинических признаков ухудшения состояния больных.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ Ю ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Некоторые особенности состояния сердечно-сосудистой системы в раннем постперфузионном периоде при гипо - и гиперволемии. Материалы научной конференции молодых ученых и специалистов по проблеме "Хирургическое лечение сердечно-сосудистых заболеваний". М.,1976| с. 7-8 (соавт. Акимов П.П., Подгорный В.Ф., Родькин А. Ф., Стороженко И.Н., Тачмурадов Б.Т.).

2. Математическая модель гипо - и гиперволемии. £. Кровообращение - Ереван, 1977, 10, I, с. 3-10.

3. Математическая модель для исследования кровопотери и крововосполнения. Вопросы кибернетики (Регуляция и саморегуля-циявегетативных функций). - М. 1977, 36, с. 128-132.

4. Предупреждение развития гипо - и гиперволемических осложнений у больных, оперированных по поводу пороков сердца. Материалы I научной конференции по проблеме "Кровоснабжение, метаболизм и функции органов при реконструктивных операциях". - Ереван, 1979, с. 102-103.

5. Оценка состояния сердечно-сосудистой системы при изменении объема циркулирующей крови в кардиохирургической клинике. Ж. Кровообращение,- Ереван,1979, 12,3, с. 40-45.

6. Режима; регуляции системы кровообращения при изменении объема циркулирующей крови. Ж. Кровообращение, - Ереван, 1980, 13, 2, с. 28-33.

7.' Реакция системы кровообращения на изменение объема крови при компенсаторном изменении функционального состояния сердца. Ж. Кровообращение, - Ереван, 1980, 13, 3, с. 27-32.

8. Вклад резистивности сосудистого ложа в регуляцию кровообращения при изменении объема крови. Ж. Кровообращение, -Ереван, 1980, 13, 6, с. 9-14.

9. Принципы построения, функционирования,и применения модели регуляции кровообращения. В сб. "Физиологическая кибернетика. -М. ,1981, с. 45.

10. Анализ компенсаторного изменения параметров сердечно-сосудистой системы при изменении объема крови у больных, оперированных в условиях искусственного кровообращения. Мат. III Всесоюзной конференции по проблеме "Кровоснабжение, метаболизм и функции органов при реконструктивных операциях".-Ереван, 1981, с. 373.

11. Изучение развития гипо - и гиперволемических реакций гемодинамики с помощью математической модели. Мат. III республиканской сессии АН Арм ССР по биофизике. -Ереван, 1982, с. 69.

12. Особенности математической модели сердечно-сосудистой системы, ориентированной на кардиохлрургическую клинику. Мат. III республиканской сессии АН Арм. ССР по биофизике. -Ереван, 1982, с. 64. (соавт. Мхитарян Р.Г.). ,

13. Влияние положительного давления в конце 'вдоха на гемодинамику и дыхание больных после операций на сердце. Тезиси докладов Всесоюзной конференции "Реализация математических методов и ЭВМ в клинической и экспериментальной медицине. -М. 1983, с. 147. (соавт. Кущ В.В., Герег В.В.).

14. Применение программируемого микрокалькулятора "Электроника Б3-34" для оперативной обработки показателей гемодинамики. Методические рекомендации. -Ереван,1983, 8 с. (соавт. Оганесян P.C.).

15. Детерминированный подход к проблеме оценки эффективности работы сердца в условиях кардиохирургической клиники. Мат. Всесоюзной конференции "Бионика и биокибернетика 85". -Ленинград, 1985, с. 23.

16. Анализ эффективности механической работы сердца. Мат. УД Всесоюзной конференции "Механизмы и физиология вегетативной нервной системы". -Дилижан,1986, с. 23.

17. Определение механического КЦД сердца и его анализ

с точки зрения1 задач кардиохирургической клиники. Ж. Кровообращение, -Ереван,1986, 19, 4, с. 6-10.

18. Количественная оценка центральной гемодинамики и ее анализ с помощь» математической модели. Тезиси докладов 1У съезда Армянского физиологического общества. -Ереван,1987, с. 55-56. (соавт. Худавердян Д.Н.,Кишоян К.С.).

19, Системная оценка эффективности насосной функции сердца. Материалы I Всесоюзной конференции "Реализация математических методов и ЭВМ в клинической и экспериментальной медицине". -М.,1986, с. 24-26 (соавт. Чичоян С.Ф.).

20. Использование микро-ЭВМ при количественной оценке функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Методические рекомендации. -Ереван,1988, 9 с. (соавт. Худавердян Д.Н., Григорян C.B., Кишоян К.С.).

21. Применение математической модели для количественной оценки системной гемодинамики. Сб. научных трудов "Кальцерегу-лирующие системы в норме и патологии". -Ереван,1988, с. 59-64 (соавт. Кишоян К.С..Григорян C.B.).

22. Системная оценка функционального состояния сердечнососудистой системы. Методические рекомендации, -Ереван,1989,

с«

23. Вклад венозного тонуса в регуляцию кровообращения при изменении объема крови. Ж. Кровообращение, -Ереван,1990, 23,4, Св 52-56.

24. Системный анализ центральной гемодинамики в условиях паратиреопривной гипокальцемии. Физиологический журнал СССР. -Ленинград,1991, 77, II, с. 64-70 (соавт. Худавердян Д.Н..Кишоян К.С., Чурсина Ю.Я.,Григорян C.B.).

25. Способ оценки эффективности работы сердца в условиях кардиохирургической клиники. Методические рекомендации, -Ереван,1991, II с.

u.u. uprinuirami

Ufipui-urtjnpuijfilj <iiutJ'iiil{uipq|i 5>nL\ilig{iníiiuL ijfiflulili íUliutl{шр^шиЛли^^р ^щп-Ь. HimbpilnibiTtiuijli quipquigiTurtj p'üpiugpnLif

U2t""iuiui1igf) SfiiTuuilnulj ЪщшшшЦЪ tp uipjuiíj 2р£ш^"тп'-Р.1а|^ íimfuiljuip-quij|ili urtiuii|nq(i 1Г2шкП|-^С k JipmqnpbntiTp Jn1 ШР,1Ш^ Ьии|ш^ фп-

i(in[uni.pjnLljVibp[i u[uijifuili\jbpnLif: Uj\i (ipuqnpilb^nL "¡ииГшр d^uill^bL bli 1фрт-иЛтри^|Л <iuiiruil{uipq|i JuipbiTujuitil{uil{urij iTnrjb^llbp U. Цшлшр1{Ь^ b\i ^Ъ^щЬи шЬишЦш\| IbumqnumLp jnLMihp ü^uilnjuib ilnrj. Ь |_\i bp [i ijpui /iu^ijfi^ iTbgb^iiulibpti oqlinLPjuiifp/, 3>[iqfininqfiuiliuilj q[itnim{inpdbp ЦЬЪ^иЛфЪЬр^ i|pui, uij^u|bu tl IbuiuiqnmnLß jnL'ü'libp ириф шршшт} iftipuHuiuitJuib

ífiLjuiXtriljbp[i [|рш:

БЬишЦиЛ! uinnLtíni| ш2[иш(лцЛф|1 S^idljuiliuAf q|ninuil{uAj linpnLjPp uipjui^ 2pftu'üiíinni.pjiii'U üuipbJWifiliuitiiijli ifnqbiti d"2uil{nlifb t, nP0 lu^M t uinlinnf »hq^Lriq^ui^u-ü U ЦLlulitfurti umuiïid'liui'iuiinlinLPjnLVUbpp, ^Ъ^щЬи IiuiIl 2p£lu4ulJn,l upjurti ifincfin[unLpjni.Wibp[i U [(uipquiiJnpiMi íJiiT-

ЪшЦшЪ trbi('juí\i[iqiTlitip[i : ШирЬ1ГишфЦш1{цЛ1 iTnqb[[i nLunLiTtiuu^priLiiQ íш2f ¿ d'bgb'liiujji oqliniPjuidp í^upimjnpntpjnL^J im{bg puiguiSul jtfi tupjuAj 2Р£Ш_ 'üiiinni.pjui'ü ItuipqunjnpiTitrti uiijinn'ünif ifb[uui\> JiqiTübpp ^(ицп-й. ^цЬр^гцЬсТ^чп-j[i quipqiugiTuiV p^piuggriLtT: ПрщЬи ириф iTqiTiulj fc3>bl{uitit{ni.pjnLli[i p\ihL-Pmqpnq Ъпр ^иЛии^шЦшЪ ¿шфш'й^ЪЬр шпш£шр1ц|ш& ЬЪ upinfi /áui[u L iu£ фпри^ЛЬр^/ '»Ьи'пц^ЛптГ^ЦшЦвЛ! oqmuiljiup qnpbnqni.|3juiV qnpbui4|ig\ibp[; It риЛш<Зй.Ьр ЦЬЪциЛфЪЬр^ U [Тшрг^шЪд ifnui uijq gnLgurti^^bpp прг^Ь^пц ЛииГи'р:

U2|uujinuitigfi qfiuiui-qnpb\iujliui1i uipdbgp l[iujui^innJ t lipuilmLiT, np Si«2-líbpb'liiiij fi ijpíii nbuii|iqiiiqi(ujb йшрьишифЦшЦиЛ! línqbilibpp IWpunJnpni.-PjnL'U b"li mui|Jiu ш"1лГ|п^шЦшЪпрЬЪ pnntifurti Q^puiggnLiT риЛииЦиицЬи qliiHui-inbi 4{1 ijintirjljhpuJipin-ulinpuijfi'U iuiduit{iupq|i uiiTpnq2uil{uAi i||iÖiuti^ibpp L

npn2b(_ u[ipin-urtjnpuijti\i ЦЬЪишФ^^Цш^шЪ ЦтГщпЪЬ'йтЪЬр^д jnLpuigurti¿-

jnLpti ■übpqpiTuAi ¿шфр mi|juii i{fiÖiiililibpti dliiiii|npiruAi црпдЬипиХ: ">iu {ip íbppfi^i líimpmiJnpnLpjnLli t р^Ьп'-тиГ qiiuiiuiinbi mpuAiuírlLqfin'ü рЬрш-u)fiuij[i t®bljin[ii(nLp jnL^ip , ^¿щЬи limb. \iui[imqqnL2U'g'libL 4¡iu(n —Ii. Sfm{bp-i| n (_ bií[i ui j [1 quipqiugnLiTp iffilj^L шртш^ш juii|uib Ц^^^ЦшЦшЪ iuijiniuli|i2^hpti [i luijin quiapí ^шЦ^шЬ (ЛирЬ^шифЦшЦш'и iTnqbLljbpp II bpuiqpbpp пЬш^[1-qmgijmb ЬЪ с)ш1ГшЪшЦшЦ(1д ^шjlJnrqшL(uj"u uih[иЪ[nt{шj[1 Ljpui II libpqpijuib ЬЪ U.^J. РшЦпц^Цт utipui-urtinpiiijIVU l|l^pшpnLl^nLPJшXl (i^utn[iinnLwnnf •

/р. [ТпиЦ^ш/ Ii ш1и1лпрп21Гш'й ЦЫппрпЪпLtí /р. ЬркшЪ/: