15вар лаба по БФ (1065442)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

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

А_с – амплитуда систолической волны

А_и – амплитуда инцузуры

А_д – 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, А_с, А_и, А_д, 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:

δ_α=3%; δ_ДКИ = 94%; δ_дси =87,3 %.

Вывод:

При атеросклерозе наблюдаем наибольшее изменение состояния мелких сосудов, что является следствием наибольшего изменения их гемодинамического сопротивления.

7

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы