15вар лаба по БФ (Архив готовых лабораторных работ)
Описание файла
Файл "15вар лаба по БФ" внутри архива находится в папке "Архив готовых лабораторных работ". Документ из архива "Архив готовых лабораторных работ", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "биофизика" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "биофизика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "15вар лаба по БФ"
Текст из документа "15вар лаба по БФ"
Московский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана
Лабораторная работа по биофизике №2
Моделирование процессов формирования плетизмограммы и исследование информативности её параметров.
Студентка группы БМТ1-51:
Магай Т. А.
Преподаватель:
Сафонова Л. П.
Москва 2007 год.
Теоретическая часть.
Цель работы – изучить принципы физического и математического моделирования формирования сигнала импедансной реоплетизмографии и исследовать информативность его параметров.
Математическое моделирование – необходимая часть научно-исследовательской работы, так как оно позволяет изучать организм не целиком (что неудобно, так как это чрезвычайно сложная система), а лишь отдельные его функции с помощью математической модели – условного образа реального объекта.
Импедансная реография (реоплетизмография) – наиболее часто используемый метод оценки параметров гемодинамики. Суть метода – регистрация изменения импеданса на переменном токе частоты f исследуемого участка тела при его пульсовом кровенаполнении. В своей работе мы исследуем принципы формирования сигнала тетраполярной РПГ (более распространена на практике).
Для того, чтобы свести к минимуму емкостную составляющую импеданса, используем частотный диапазон тока 50..200 кГц. Амплитуда тока в исследования составляет 0,2..0,4 мА. Параметры электродной системы определяем из геометрических размеров:
Рис.1 Тетраполярный метод РПГ. Выбираем соотношение l/L<0.6. При этом точность измерений объема крови в сегменте конечности не ниже 15%.
Зная приращение объема сегмента тела ∆V(t), можем вычислить изменение сопротивления ∆R(t):
ρ – удельное сопротивление тела, l – расстояние между измерительными электродами, R – базовое значение сопротивления.
По кривой РПГ (на которой изображена зависимость ∆R(t)) определяются следующие параметры:
- реографический диастолический индекс РДИ=f/c
- показатель тонуса венозных сосудов – дикротический индекс ДИ=e/c
- амплитудный и временной показатель сосудистого тонуса (для мелких сосудов) АПСТ=b/c, ВПСТ=t1/t2
- показатель максимальной скорости наполнения (для крупных сосудов) МСН=b/t1
- индекс эластичности сосудистой стенки - показатель замедленного кровотока ПЗК=c/МСН
Рис.2 Вид кривой РПГ
Безразмерные индексы на кривой РПГ несут информацию о показателях тонусов различных типов сосудов кровяного русла. Однако рассматривая эти параметры, необходимо тщательно анализировать и проверять полученную информацию. Необходимо оценивать степень информативности этих показателей и устанавливать их связь с параметрами состояния отделов сосудистого русла. Эффективным методом решения этой задачи является имитационное физическое и математическое моделирование. Рассмотрим задачу математического моделирования процессов формирования кривой РПГ.
Рис. 3 Математическая модель в сосредоточенных параметрах
В модели учитываются: крупные и средние артериальные сосуды (гемодинамическое сопротивление R, объемная емкость С), мелкие резистивные сосуды (гемодинамическое сопротивление r), венозные сосуды (сопротивление Rv и емкость Cv). На входе в сосудистое русло сегмента имеется давление P(t).
Практическая часть.
Рис.4 Схема для исследования параметров РПГ.
В схеме: R1 – гемодинамическое сопротивление артерии; R2 – гемодинамическое сопротивление капиллярного русла; R3 – гемодинамическое сопротивление вены; R4 – гемодинамическое сопротивление шунтирующих сосудов; С1 – гемодинамическая емкость артерии; С2 – гемодинамическая емкость вены
Р
ис. 5 Реографическая кривая, полученная при исследовании
Ас – амплитуда систолической волны
Аи – амплитуда инцузуры
Ад – амплитуда диастонической волны
α (с) – длительность анакротической фазы. Этот параметр характеризует эластичность трубковых артериальных сосудов.
Для нашего случая: Ас=2,470·10-3, α=0,67с, Аи=0,011·10-3, Ад=0,261·10-3
ДКИ=0,4%; ДСИ=10,6%
Изучим влияние параметра R3 на реографическую кривую. Будем изменять этот параметр в диапазоне 10..500 Ом с шагом 50 Ом. Найдем при каждом значении сопротивления значения параметров α, Ас, Аи, Ад, ДКИ, ДСИ.
Д
анные занесём в таблицу:
| R3, Ом | α, с | Ас, 10-3 | Аи, 10-3 | Ад, 10-3 | ДКИ, % | ДСИ, % |
| 10 | 0,66 | 2,620 | 0,499 | 0,608 | 19 | 23,2 |
| 100 | 0,64 | 2,416 | 0,267 | 0,474 | 11 | 19,6 |
| 150 | 0,63 | 2,427 | 0,116 | 0,375 | 4,7 | 15,5 |
| 200 | 0,63 | 2,450 | 0,043 | 0,302 | 1,7 | 12,3 |
| 250 | 0,63 | 2,464 | 0,006 | 0,242 | 0,2 | 9,8 |
| 300 | 0,63 | 2,469 | 0,045 | 0,188 | 11,1 | 7,6 |
| 350 | 0,63 | 2,469 | 0,080 | 0,139 | 3,2 | 5,6 |
| 400 | 0,63 | 2,466 | 0,111 | 0,095 | 4,5 | 3,9 |
| 450 | 0,63 | 2,462 | 0,138 | 0,047 | 5,6 | 1,9 |
| 500 | 0,63 | 2,457 | 0,163 | 0,014 | 6,6 | 0,6 |
| δα=4,5% | ΔДКИ=99% | ΔДСИ=97,4% |
Вывод:
При изменении гемодинамического сопротивления крупных сосудов мы наблюдаем изменения ДКИ и ДСИ. Хотя диапазон изменений не очень большой (10..500 Ом), мы получаем большие изменения всех параметров системы.
Изучим влияние моделирования медицинской патологии (атеросклероза) на параметры системы. R1 увеличим в 3 раза, R2 увеличим в 10 раз. С1 уменьшим в 10 раз:
Получаем результаты:
α=0,64с, Ас=348,613·10-6; Аи=19,500·10-6; Ад=42,892·10-3; ДКИ=5,6%; ДСИ=12,3%
dX = |норм.{x} – патол.{x}| / норм.{x} * 100%,
Изменение параметров составляет:
δα=3%; δДКИ = 94%; δдси =87,3 %.
Вывод:
При атеросклерозе наблюдаем наибольшее изменение состояния мелких сосудов, что является следствием наибольшего изменения их гемодинамического сопротивления.
7
