Методическое пособие Курс: Физиология человека и животных Раздел

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н. И. ЛОБАЧЕВСКОГО»

Нижний Новгород

2005

В пособии представлена компьютерная программа и схема устройства для регистрации кардиоинтервалов, ритмопульсограммы и расчета показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы и вегетативного статуса организма.

Авторский коллектив с благодарностью примет все критические замечания и конструктивные предложения, которые будут использованы с целью улучшения учебно-методической работы.

Печатные, оригинальные работы, используемые при оформлении пособия печатаются с разрешения авторов.
Адреса для связи: E – mail kfg@bio.unn.ru

olv@bio.unn.ru

тел. (8312) 652303

656123

Рецензент: док. биол. наук, профессор Д.Б. Гелашвили

Оценка текущего состояния организма может заключаться в определении степени его адаптации к условиям окружающей среды. Адаптационно-приспособительная деятельность целостного организма — это непрерывно следующие друг за другом переходные процессы, требующие определенного напряжения регуляторных механизмов. Одновременно в организме осуществляется и поддержание равновесия (гомеостаза) как между различными функциональными системами, так и внутри них. Этот процесс связан с обеспечением постоянной синхронизации колебаний в различных звеньях системы управления и требует затрат энергии и информации. Определенная степень напряжения необходима для поддержания состояния средней, нормальной жизнедеятельности как в условиях относительного покоя, так и при обычной дея­тельности. При предъявлении организму более значительных требований, особенно в случаях субэкстремальных и экстремальных воздействий, вступает в действие механизм, обеспечивающий общую неспецифическую реакцию организма — общий адаптационный синдром с включением соответствую­щих звеньев регуляции.

Одним из таких звеньев является вегетативная нервная система. Она обеспечивает тесную взаимосвязь всех органов и тканей организма. По цепи эфферентных нервов к органам распространяются сигналы к осуществлению изменения их состояния, а по системе афферентных нервов осуществляется контроль этого состояния. Сердце, сосудистая система, кровь, лимфатическая, эндокринная системы замыкают цепи управления и образуют с центральной нервной системой комплекс обратных связей. Такое мультипараметрическое взаимодействие систем распространяется на все показатели внутренней среды организма, обеспечивая его динамическое постоянство (гомеостаз).

В настоящее время одним наиболее информативных методов изучения функционального состояния организма является метод вариационной пульсометрии - анализа сердечного ритма. Сердце, как компонент мультипараметрического взаимодействия, реагирует на любые изменения гомеостаза, а его физиологические показатели могут объективно отражать состояние организма.

Методика анализа сердечного ритма заключаются в том, чтобы на основании изучения активности синусового узла по последовательности кардиоинтервалов, по вариациям их длительности сделать заключение о состоянии системы управления сердечным ритмом, как в целом, так и по отдельным ее уровням. При этом синусовый узел рассматривается не только в аспекте автоматизма сердечной деятельности, но и как индикатор деятельности всего организма. Общий подход к оценке сердечного ритма заключается в следующем:

• 
  во-первых, более высокие уровни управления рассматриваются как ингибиторы активностей более низких уровней,
  
• 
  во-вторых, период колебаний сердечного ритма связан с уровнем управления: чем выше период колебания, тем выше уровень управления. При оптимальном регулировании управление происходит с минимальным участием высших уровней, при неоптимальном регулировании необходима активация все более высоких уровней управления (централизация управления).
  

Для решения поставленной задачи создана компьютерная программа (PULS), позволяющая регистрировать временные интервалы между волнами пульсограммы или между комплексами зубцов QRS электрокардиограммы. Результаты измерения временных интервалов сохраняются в файле данных.

Программа автоматически проводит анализ полученных значений параметров сердечного ритма и представляет результаты анализа виде общепринятой гистограммы с выводом на экран монитора результатов состояния вегетативной нервной системы по Р.М. Баевскому.

Программа работает с периферийным устройством, подключенным к порту LPT1. Устройство состоит из таймера, генерирующего импульсы длительностью 1мсек с частотой 1000Гц, и формирователя, нормализующего исследуемый входной сигнал с датчика до стандартного логического уровня длительностью 50мсек (Рис.4). При этом датчиком сигнала служат промышленный электрокардиограф или оптический датчик пульса. Однако, для выполнения учебных задач наиболее простым и доступным является комплект устройства “Монитор сердечного ритма РС-3” (производитель “SIGMA SPORT” Германия). Точность измерения временных интервалов составляет не менее 5%. Монитор состоит из нагрудного ремня – передатчика, и наручного дисплея на эластичном ремешке (Рис.1)

Рис.1. Монитор сердечного ритма РС-3. 1 – дисплей; 2 - нагрудный ремень-передатчик.

Для ввода данных о состоянии пульса в ЭВМ разработан и изготовлен приемник сигнала кардиодатчика (Рис.3), выполненный в виде рамочной антенны, соединенной с резонансным усилителем. Усиленный сигнал поступает на устройство ввода сигналов в ЭВМ через LPT-порт (Рис.3).

1. 
   Cоздайте на диске С: каталог PULS
   
2. 
   Создайте в каталоге PULS рабочий подкаталог
   
3. 
   Cкопируйте в него файлы An_puls.exe
   

Egavga.bdi

4. 
   Начните работу (файлы *.dat создаются и нумеруются автоматически)
   

Файл An_puls.exe - программа анализа

Файл Zap_puls.exe - программа записи

Файл Egavga.bdi – драйвер видеоинтерфейса

Рис.4 Схема устройства для ввода сигналов электрокардиограммы или пульсограммы в ЭВМ при вариационной пульсометрии. 1 - формирователь входных сигналов; 2 – таймер.

Рис.5 Показатели вариабельности сердечного ритма спортсмена шашиста во время проведения турнира игр; (1) – начало игры; (2) - завершение игры (проигрыш).

Практическое применение программы и разработанного устройства позволяет наблюдать и анализировать естественные функциональные эффекты организма. Так, умственное, и эмоциональное напряжение приводит к изменению функционирования симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. (Рис.5), что

позволяет определить реактивность организма – эффект реакции организма на внешний и внутренний раздражитель.

Ортостатическая проба

При переходе человека из горизонтального положения в вертикальное умень­шается поступление крови к правым отделам сердца; при этом централь­ный объём крови снижается приблизительно на 20%, минутный объём - на 1-2.7 л/мин. Как следствие, снижается артериальное давление, что является мощным раздражителем для механорецепторов различных барорефлекторных зон. Первым из всех механизмов поддержания АД реагирует механизм барорефлекторной регуляции. При этом в течение первых 15 сердечных сокращений происходит увеличение ЧСС, обуслов­ленное понижения тонуса n.vaqus, а около 30-го удара вагусный тонус восстанавливается и становится максимальным (регистрируется относи­тельная брадикардия). Спустя 1-2 минуты после перехода в ортостатическое положение происходит выброс катехоламинов и повышается тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы, что обуславливает учащение ЧСС и увеличение периферического сопротив­ления. Указанный эффект регистрируется программой в виде изменений ИН индекса напряжения регуляторных систем. Величина реактивности ”К” определяется как отношение ИН2 – положение стоя к ИН1 – положение лежа (К = ИН2/ИН1), и показывает к какому типу реактивности относится система данного организма. Выделяют нормальную вегетативную реактивность (нормотонический тип вегетативной реактивности) при 13, гипореактивность (асимпатикотонический тип вегетативной реактивности) при К


(1)
(2)

Рис.6. Показатели вариабельности сердечного ритма человека при нормальной реактивности (нормотонический тип вегетативной реактивности): (1) – лежа; (2) –стоя.

Результаты, представленные на рис 7, демонстрируют недостаточное подключение симпатического отдела вегетативной нервной системы, К=0,9. При этом переносимость теста хорошая, но возможен обморок вследствие проявления ортостатической гипотензии, связанный с уменьшением мозгового кровотока до критической величины в результате недостаточной активности симпатического отдела автономной нервной системы.

Данная работа (программа, устройство) могут выступать в качестве диагностической медицинской системы для использования в клинике при анализе состояния человека. Помимо этого данная методическая работа является учебным демонстрационным методическим пособием, которая позволяет изучать ебным позволяет РАТУРАвалификации.м повторения в учебной лаборатории кционированиимых в клинике

естественные функции организма человека и животных.

Устройство выполнено с учетом возможности его повторения в учебной и технической лаборатории специалистами средней квалификации.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Москва 1997 год

Б а е в с к и й Р.М., И в а н о в Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения""
Москва 2000 год

И в а н о в Г.Г "Электрокардиография высокого разрешения"

М и х а и л о в В.М."Вариабельность ритма сердца."