Введение к работе
Актуальность темы. Несмотря на многочисленные исследования в
клинической и экспериментальной кардиологии проблема
дифференцированной коррекции нарушений сократимости миокарда при ишемической болезни сердца (ИБС) далека от своего решения. Принципиально, существует два подхода, заключающиеся, с одной стороны в стимуляции сократительной активности интактных областей, и с другой - в гемодинамической разгрузке сердца с целью предотвращения дальнейшего расширения очага ишемии и повреждения периинфаркгаой зоны. В то же время, в современной кардиологии отсутствует целостное представление о критериях оценки исходного состояния инотропного резерва миокарда, а также прогнозов эффективности использования того или иного подхода в фармакологической коррекции сократимости при ИБС. Еще более сложным остается вопрос об использовании фармакологических средств при кратковременных (10-20 мин) ишемиях с последующей реперфузией, когда величина реакции на инотропные агенты зависит от сохранности систем энергообеспечения миокарда и кальциевой проницаемости биомембран.
Также, одним из актуальных вопросов современной экспериментальной кардиологии и фармакологии остается совершенствование методов для оценки кардиопротекторной и стресслимитіїруїощей способности известных препаратов и новых соединений, которые являются ключевыми при проведении экспериментальной проверки лекарственных форм. В то же время, разработка методов для экспериментальной оценки функционального состояния миокарда и нахождение величины остаточного миокардиального резерва у биологических объектов значительно приближают решение данных задач.
Любая сложная биологическая система построена по принципу иерархичности структур и многократного дублирования, при этом устойчивость организма к повреждающим факторам определяется не только мощностью адаптивных механизмов, но и адекватностью реагирования регуляторних систем. В связи с этим для сложных биологических систем представляются наиболее адекватными способами оценки функционального состояния той или иной подсистемы - методы проведения нагрузочных проб, когда на вход системы подается воздействие и исследуются параметры вектора отклика на проводимое воздействие. Как показали результаты многочисленных исследований качественно новых положительных результатов в этой области можно достичь при широком использовании современных информационных технологий. Кроме того, применение компьютерных технологий в данной области позволяет сократить время и конечную стоимость результатов исследований.
Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений целевой государственной программы Министерства здравоохранения РФ "Системный подход в изучении новых препаратов для оптимизации диспансеризации больных с артериальной гипертензией и шпемической болезнью сердца в популяции" при Курском государственном медицинском университете и кафедре "Биомедицинские информационно-технические аппараты и системы" Курского государственного технического университета.
Целью диссертации является повышение качества и точности моделей диагностики уровня миокардиального резерва и классификации функционального состояния при ишемических повреждениях сердца у животных.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
проведен поиск информативных критериев оценки сократимости миокарда и сформированы признаковые пространства для решения задач диагностики миокардиального резерва и классификации функционального состояния миокарда;
: разработан и исследован ряд экспериментальных моделей с различным уровнем реактивности к инотропным воздействиям, позволяющих синтезировать модели диагностики уровня миокардиального резерва и классификации функционального состояния;
создана модель диагностики уровня миокардиального резерва и диагностический алгоритм классификации функционального состояния миокарда;
разработано программное обеспечение, реализующее предложенные модели и алгоритмы.
Объект исследования. Лабораторные животные (обоеполые крысы линии Вистар), их сердечно-сосудистая система, с оценкой интегральной сократимости миокарда.
Методы исследования. В работе использованы элементы теории распознавания образов, нечетких множеств, прикладной статистики и моделирования.
. Научная новизна. В диссертации построена модель диагностики уровня миокардиального резерва и показана зависимость между вектором параметров ответа сердечно-сосудистой системы на нагрузочные пробы и исходным уровнем резерва миокарда;
определена взаимосвязь между исходным уровнем миокардиального резерва и состоянием сердечно-сосудистой системы объекта исследования;
определены информативные показатели, отражающие функциональное состояние миокарда;
разработан алгоритм принятия решения о принадлежности исследуемой группы к одному из классов функционального состояния миокарда путем анализа модифицированного вектора параметров гемодинамической системы на нагрузочные пробы;
на основании полученной модели диагностики уровня миокардиального резерва разработан метод оценки эффективности фармакологической коррекции нарушений сократимости миокарда.
Практическая значимость. Разработанные методы и модели позволяют определить уровень миокардиального резерва и функциональное состояние миокарда, а также оценить эффективность использования известных и новых фармакологических средств при коррекции нарушений сократимости. Это дает возможность сформулировать практические рекомендации к выбору наиболее эффективных фармакологических препаратов в зависимости от варианта течения ишемической болезни сердца.
Реализация. Разработанные модели и алгоритмы классификации функционального состояния миокарда и диагностики уровня миокардиального резерва для оценки эффективности фармакологической коррекции нарушений сократимости при ИБС используются в практике на основе автоматизированного принятия решения. Подсистема выделения признаков и анализа сигнала давления используется в клинической практике в проктологическом отделении Курской областной клинической больницы. Разработанные методы, модели и программное обеспечение, реализующие диагностику уровня миокардиального резерва и классификацию функционального состояния внедрены в экспериментальную работу Курского государственного медицинского университета и используются в учебном процессе Курского государственного технического университета.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Математическое моделирование и компьютерные технологии в современной медицине" (г. Харьков), Международной конференции "Материалы и упрочняющие технологии-97" (г.Курск), Международной конференции "Распознавание 97" (г.Курск), 17-й Международной конференции "Артериальная гипертензия" (г. Амстердам), Международной конференции "Медико-экологические информационные технологии" (г. Курск), научно-технических семинарах кафедры БИТАС КГТУ (г.Курск).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложений, содержит список литературы из 120
наименований, изложена на 114 страницах машинописного текста в котором приведено 27 таблиц и 22 рисунков.