Введение к работе
Актуальность работы. Сердечно-сосудисТая патология долгие годы удерживается в первых строках списка болезней, являющихся причиной временной нетрудоспособности, инвалидности, смертности населения стран всего мира. Клиническая практика тебует постоянного пополнения арсенала кардиотропных средств. Анализ состояния проблемы автоматизации процессов оценки и управления состоянием сложных биомедицинских систем, в частности оценка действия кардиотропных лекарственных препаратов, показывает необходимость разработки новых методологических подходов к использованию современных информационных технологий в этой области. В рамках решения этой проблемы, необходимо сформулировать требования к аппаратному комплексу и концепцию построения программного обеспечения для создания автоматизированного рабочего места специалиста по скринингу новых лекарственных средств. Прежде всего, необходимо развитие общей методологии автоматизации проведения экспериментальных работ по контролю состояния и управлению сердечно сосудистой системой на различных уровнях. Для этого, необходимо иметь достаточно универсальный набор аппаратных средств, позволяющих пользователю обрабатывать аналоговую биомедицинскую информацию на ЭВМ. Предоставить возможность построения и исследования алгоритмов преобразования первичных аналоговых сигналов в распространенные физиологические параметры, характеризующие функционирование сердечно-сосудистой системы, для частных случаев экспериментатору на конкретном рабочем месте. Разработать архитектуру и средства ведения экспериментальной базы данных. Иметь набор адекватных математических моделей для представления процесса взаимодействия сердечнососудистой системы в целом или одного из составляющей ее компонентов с лекарственным веществом, позволяющий адекватно оценивать результаты разных экспериментальных исследований.
Цель и задачи исследования. Основной целью настоящей работы является разработка структуры и алгоритмического
обеспечения автоматизированного комплекса для контроля и управления состоянием сердечно-сосудистой системы в эксперименте.
Для достижения цели ставились и решены следующие задачи.
-
Создать комплекс технических средств для проведения экспериментов по изучению лекарственных препаратов на изолированных органах.
-
Разработать модель базы экспериментальных данных.
-
Предложить оригинальный алгоритм детекции кар-диоцикла.
-
Определить порог чувствительности и особенности фармакодинамики для различных доз кардиотроп-ных лекарственных препаратов с установленным механизмом действия.
-
Сформулировать концепцию построения автоматизированных систем для оценки действия лекарственных препаратов и биологически активных веществ.
Методы исследования.
Для решения поставленных задач в работе применялись методы перфузии изолированных органов, электрофизиологические методы, методы математической статистики, методы объектно-ориентированного программирования, вычислительной математики и математического моделирования, теории построения алгоритмов и программ.
Научная новизна результатов исследования.
Создан комплекс технических средств регистрации в реальном масштабе времени аналоговых сигналов, легко адаптируемый для решения задач скрининга и оценки действия препаратов различных фармакологических групп.
Разработана универсальная модель представления экспериментальной системы как совокупности информационных потоков от биологического объекта, средств их обработки и представления, обеспечивающая формализацию процесса создания аналогичных систем на высоком уровне.
Построен и апробирован алгоритм обнаружения и обработки кардиоцикла, использующий оригинальную техно-
логию разбиения кардиосигнала на иерархическую систему объектов.
Впервые зафиксированы стереотипы динамики количественных параметров работы сердца для различных доз кар-диотропных препаратов, отличающиеся определенными зависимостями "доза-эффект".
Предложена концепция, позволяющая эффективно создавать автоматизированные системы для решения широкого круга задач, связанных с проведением экспериментов на живых объектах различного уровня биологической организации.
Практическая значимость и реализация результатов работы. В результате работы были созданы автоматизированные высокотехнологичные установки для исследования кардиотропной активности лекарственных препаратов.
Внедрение результатов позволяет получить медицинский эффект, выражающийся в повышении точности диагностики и качества лечения за счет уменьшения дней нетрудоспособности и осложнений лекарственной терапии. Внедрение в экспериментальные лаборатории дает экономический эффект за счет уменьшения потребности в экспериментальных животных в 10-15 раз, сокращения численности занятого персонала и затрат времени.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Школе-семинаре молодых специалистов "Физиология и патология сердечно-сосудистой системы" (Воронеж 1993 г.); Научно-практической конференции "Актуальные вопросы медицины" (Липецк 1994); Научно-практическая конференция "Высокие технологии в практике учреждений здравоохрания г.Воронежа" (Воронеж 1995 г.); 1-ом Всероссийском съезде фармакологов. (Волгоград 1995 г.); III национальном конгрессе "Человек и лекарство" (Москва 1996 г.); Итоговых научных сессиях Воронежской государственной медицинской академии (1990-1995 г.); Научном обществе фармакологов Воронежской области (1990-1995 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения изложенных на 130 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 12 таблиц, библиографию из 128 наименований.