УДК 681.2

САМОКОНТРОЛЬ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ В РЕЖИМЕ ПРОБЛЕМЫ 2015

Смогунов Владимир Васильевич1, Белоусова Ирина Борисовна2, Вдовикина Ольга Анатольевна3, Шорин Владимир Алексеевич4, Волчихина Нина Ивановна5
1Пензенский государственный университет, доктор технических наук, профессор кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика»
2Пензенский государственный университет, кандидат медицинских наук, доцент кафедры «Теоретические основы физической культуры и спорта»
3Пензенский государственный университет, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика»
4Пензенский государственный университет, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика»
5Пензенский государственный университет, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика и графика»

Аннотация
Данная статья посвящена анализу проблемы самоконтроля кровообращения. Приведены результаты ителлектуального анализа информации и массовых экспериментов с использованием современных цифровых тонометров. Предложен комплекс показателей для самоконтроля, включающий показатели качества жизни, артериального давления и аритмии, вязкости крови, клапанов сердца, жесткости сосудов. Разработаны прибор для самоконтроля кровообращения с искусственным интеллектом и методика самоконтроля.

Ключевые слова: показатели системы кровообращения, Самоконтроль, сердечно-сосудистые осложнения


SELF-MONITORING OF THE BLOOD CIRCULATORY SYSTEM IN THE MODE OF PROBLEM 2015

Smogunov Vladimir Vasilyevich1, Belousova Irina Borisovna2, Vdovikina Olga Anatolyevna3, Shorin Vladimir Alekseevich4, Volchikhina Nina Ivanovna5
1Penza State University, doctor of Technical Sciences, professor the Chair of Theoretical and applied mechanics and graphics
2Penza State University, candidate of medical sciences, associate professor the Chair of Theory of Physical culture and sport
3Penza State University, candidate of Technical Sciences, associate professor the Chair of Theoretical and applied mechanics and graphics
4Penza State University, candidate of Technical Sciences, associate professor the Chair of Theoretical and applied mechanics and graphics
5Penza State University, associate professor the Chair of Theoretical and applied mechanics and graphics

Abstract
This article is devoted to analysis of the problem of self-monitoring of blood circulation. The results of analysis of information and mass experiments using modern digital blood pressure monitors. It proposes a set of indicators for self-monitoring, including indicators of quality of life, blood pressure and arrhythmia, blood viscosity, heart valves, vascular stiffness. Developed a device for self-monitoring of blood with artificial intelligence and methods of self-control.

Keywords: blood circulatory system indicators, cardiovascular complications, self- monitoring


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Смогунов В.В., Белоусова И.Б., Вдовикина О.А., Шорин В.А., Волчихина Н.И. Самоконтроль системы кровообращения в режиме проблемы 2015 // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/07/56503 (дата обращения: 20.11.2016).

Актуальность. В настоящее время потребность в эффективных методах самоконтроля кровообращения постоянно возрастает. Прежде всего она обусловлена высоким уровнем заболеваемости артериальной гипертензией (АГ), что определяет необходимость профилактического обследования больших групп населения, которые по тем или иным параметрам могут быть отнесены к группам повышенного риска сердечно-сосудистых осложнений (ССО) и смерти. Определение функционального состояния сердечно- сосудистой системы (ССС) совершенно необходимо у спортсменов и физкультурников в связи с повышенными требованиями, предъявляемыми мышечной деятельностью к аппарату кровообращения. В настоящее время АГ является ведущей причиной смертности и третьей по счету причиной инвалидизации, которая главным образом связана с инсультами и инфарктом миакарда: 54% инсультов и 47% случаев ишемической болезни сердца непосредственно связаны с АГ инфаркты и инсульты составляют более 62%, а для людей старше 60 лет – 90% от общей летальности по всем случаям.

Вместе с тем, многие эффективные методы контроля кровообращения. Например, самоконтроль артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) используются не в полной мере.

Материал и методы исследования. Системный анализ включает интеллектуальный анализ информации по проблеме, постановку и проведение решающих экспериментов, обобщение результатов и синтез математических моделей, позволяющих предсказание эффективных решений.

Интеллектуальный анализ информации по проблеме реализовывался по следующим источникам: официальным данным Всемирной Организации Здравоохранения, Российского научного общества по изучению АД, Европейского общества по артериальной гипертензии; докладам конференций по данной проблеме, результатам собственных исследований. Постановка и проведение экспериментов для получения максимально точных результатов делались с использованием современных автоматических цифровых тонометров.

Теория медицинской диагностики выделяет два этапа диагностики: фактографию и профессиональный комментарий. Фактография, в свою очередь, включает выполнение пяти действий, а профессиональный комментарий – четырех. Заключительный 9-й этап диагностики – формирование системного клинического диагноза – требует выполнения 8 этапов, включая опрос, физические и лабораторные исследования, группировку симптомов в синдромы, создание причинно-следственных связей между синдромами и пр. Можно выделить ключевые аспекты, влияющие на своевременность постановки правильного диагноза: недостаточное понимание своих заболеваний и ответственность со стороны пациента и трудности диагностики. Таким образом, для пациента, попавшего к врачу впервые, время постановки диагноза абсолютно неопределенно, что может привести к ССК [7]. Заболевания сердечно-сосудистой системы признаны национальной проблемой 2015 года.

Основная проблема сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) по результатам системного анализа проблемы, проведенного на основе анализа информации о сердечно-сосудистых катастрофах (ССК), моделировании процессов, приводящих к ССК и инструментального исследования ССК, заключается во временных запаздываниях медицинской помощи и разрывах в функционировании в цепи обратной связи динамики гетероструктур. Известный «золотой час» для диагностики и медицинской помощи при ССК практически далеко не всегда выполняется. Однако, запаздывание неотложной медицинской помощи невозможно устранить, поскольку существует и действует закон инерции.

Разрывы в цепи обратной связи контроля кровообращения могут быть принципиально устранены в рамках регулярного самоконтроля основных предикторов ССК и принятия своевременных мер за счет медикаментозных, диетологических и других стабилизирующих мероприятий по достижению целевых показателей.

Модель системы кровообращения по квартету предикторов заболеваний мозга, сердца, сосудов и крови строилась на аксиоматике и законах теории катастроф. Деградация интегративной метасистемы кровообращения, включающей гетероструктуры сердца, сосудов, мозга, печени, почек и др., представляет собой многоактный процесс нанокатастроф в разнородных материалах и функциях этих гетероструктур. Наиболее сложными являются процессы нанокатастроф на границах разнородных тканей и в клеточных мембранах [1].

Обобщенные результаты интеллектуального анализа проблемы могут быть сформулированы следующим образом. Основной системой человеческого организма, определяющей нормальное функционирование всех систем является интегративная метасистема кровообращения, включающая мозг, сердце, сосуды, кровь, а также лимфатическую, эндокринную и нервные системы. Метасистема представляет собой сверхсложную систему с гетерогенной структурой и нейрогуморальным регулированием функционирования. Нарушения в ней приводят к рассинхронизации всех систем, болезням сердца и головного мозга, заканчивающихся инсультом или инфарктом миокарда.

Среди наиболее вероятных причин заболеваний интегративной метасистемы во всех возрастных группах населения являются особенности строения ДНК молекул, составляющих геном. Научная школа современной сердечно-сосудистой хирургии считает основными рисками ССК семейные формы гиперхолистеринемии (гены LDR, АРН, USF1), слабость синусового узла (ген SCNSA), аритмию (гены KCNQ1) [2]. Аналогичные результаты получены во многих областях кардиологии и неврологии, так П.М. Салахутдинова доказала ассоциацию показателей артериального давления (АД) с геномом AGT [3].

Причинами, которые могут привести к развитию ССЗ, являются также аденовирусные заболевания – наиболее распространенные массовые заболевания, влияющие на развитие и течение ССК. По обобщенным данным тяжесть течения ССЗ у населения во время эпидемии гриппа возрастает в несколько раз, а смертность в 2 раза [4].

К важным сердечно-сосудистым рискам большинство специалистов относит абдоминальное ожирение с индексом массы тела больше 25 кг/м2. По данным ВОЗ 77% всех случаев АГ связаны с ожирением. Курение также является достоверно доказанной причиной ССК.

Согласно современным представлениям показателей гетероструктур системы кровообращения являются предикторами ССК. Так, основными предикторами ССК являются АГ и аритмия, а также динамика пульса, жесткость сосудов и вязкость крови.

Интеллектуальный анализ предикторов сердечно ССК, приборов и методик контроля позволил авторам обосновать комплекс предикторов для самоконтроля состояния гетероструктур метасистемы кровообращения, который включает: комплекс квартет интегральных предикторов заболеваний мозга, сердца сосудов, крови; комплекс предикторов вязкости крови; комплекс оценок жесткости сосудов, левого желудочка и клапанов (рисунок1).

Рисунок 1. Комплекс предикторов для самоконтроля состояния гетероструктур метасистемы кровообращения

Комплекс–квартет интегральных предикторов заболеваний мозга, сердца, сосудов и крови представляет собой систолическое, диастолическое, пульсовое давление, ЧСС, аритмию. По рекомендациям ВОЗ в норме в среднем по биовиду при самоконтроле систолическое давление (СД) должно быть равным 130 мм. рт. ст., диастолическое давление (ДД) – 85 мм. рт. ст., пульсовое давление (ПД) – 45 мм. рт. ст., ЧСС – 80 уд/мин.

Комплекс предикторов вязкости крови отражает динамическую вязкость крови в артериях и артериолах. Этот показатель является одним из наиболее сложных для измерения параметров и до сих не имеет ясного понимания и научной трактовки в медицинской практике. Вместе с тем известно, что динамическая вязкость для жидкостей определяется как коэффициент, который показывает, какая сила вязкого трения возникает между слоями, площадью, равной единице, при градиенте скорости, равном единице, то есть это – коэффициент пропорциональности в силе внутреннего трения с размерностью Па×с.

Отношение ПД к ЧСС – это есть вязкость крови в области измерения давления (на кисти) (норма ПД/ЧСС ~ 0,56 мм. рт. ст.´мин.). СД/ЧСС – вязкость крови в области левого желудочка сердца (норма СД/ЧСС ~ 1,6 мм.рт.ст.´мин.). ДД/ЧСС – вязкость крови в области клапанов сердца (норма ДД/ЧСС ~ 1,0 мм.рт.ст.´мин.).

Оценки состояния левого желудочка, митрального клапана сердца и жесткости сосудов предлагается делать исходя из реальной механики процессов по отношениям ДД и СД к ПД (норма ДД/ПД ~ 1,9; СД/ПД ~ 2,9).

Вместе с тем, известны результаты, полученные Е.Д. Головановой, которые позволяют утверждать, что все функциональные процессы на молекулярном, клеточном, органном и организменном уровнях формируются в соответствии с циркадными ритмами нейроэндокринной системы. Циклические изменения в нейроэндокринной системе управляют изменениями ритма сердца. Вариабильность сердечного ритма, АД, секреции биологически активных веществ, нейрогормонов – это ответная реакция на дисбаланс вегетативной нервной системы. Суточные циркадные ритмы 5–13 часов, 13–21 час, 21–5 часов [3]. В связи с этим, очевидно, процедуры самоконтроля кровообращения целесообразно проводить в 6, 18 и 24 часа. В случаях ухудшения самочувствия, а также в другие циркадные ритмы процедуры самоконтроля следует реализовывать по рекомендациям лечащего врача.

По результатам наших исследований средние данные по АД и пульсу (приведенные по рекомендациям ВОЗ), а также вычисленные вязкость крови, жесткость сосудов и пр. могут быть использованы при принятии решений как ориентировочные.

Синтезированные комплексы предикторов для самоконтроля интегративной метасистемы кровообращения предполагают использование цифровых измерителей АД крови, ЧСС, аритмии и методики измерений.

Для самоконтроля разрабатывается и продается большое количество цифровых автоматических тонометров на плечо и запястье, обеспечивающих измерение СД и ДД, ЧСС и индикацию аритмий [6]. Большинство автоматических тонометров снабжены функциями Fuzzy Logic, Intellisense – интеллектуального управления давлением в манжете и Microlife Average Mode – автоматической обработки 3-х результатов измерений, снижающих погрешности при самоконтроле АД. Имеются также тонометры с речевым выходом результатов самоконтроля для людей со слабым зрением. Фирма Paul Hartmann выпускает тонометры с технологией Tensoval Duo Control, реализующей традиционную аускультативную и осциллометрическую методики измерений, снимающую принципальный вопрос погрешности измерений. Как показали результаты наших исследований, тонометры на запястье обеспечивают наивысшую точность измерений при самоконтроле по сравнению с другими тонометрами. Однако, реальных тонометров для обеспечения контроля всех предикторов не существует. Поэтому, нами был разработан концепт контроллера с искусственным интеллектом, работающий по алгоритму обработки результатов измерения АД и пульса: автоматическая запись результатов измерений, вычисление комплексов вязкости крови, оценка жесткости сосудов, состояния левого желудочка и клапанов, сравнение с целевыми показателями, оценка тренда, обращение к лечащему врачу, принятие решения по коррекции образа жизни и медикаментозных препаратов, запись результатов в личную электронную карточку, дублирование записи в долговременную базу данных.

Концепт интеллектуального контроллера для контроля системы кровообращения “blood pressure and pulse metr-2015″ (“ВРРМ–2015″) должен состоять из традиционных составляющих цифровых тонометров–автоматов, дополненных интеллектуальной обработкой данных контроля, накопителем, контролером целевых параметров, анализатором и решателем рекомендаций с технологиями duo control, AfIB, МАМ.

Практические исследования по самоконтролю системы кровообращения проводились по следующей методике. Детерминированный самоконтроль с разными временами измерений – через 1 мин, 5 мин, 30 мин, 60 мин, 6 ч, 12 ч. Измерения проводились с использованием эталонных механических тонометров Microlife, образцовых цифровых тонометров–автоматов Tensoval DuO Control, Omron M3, AND–201, AND–202. Исследовалось несколько возрастных групп: гимназисты 15–17 лет; студенты 17–21 года; аспиранты 22–24 лет.; докторанты 24–30 лет; преподаватели 30–40, 40–50, 50–60, 60–70 лет. В каждой группе было от 20 до 30 человек. Результаты самоконтроля сравнивались с данными из медицинских карт обследуемых.

Интеллектуальный анализ данных позволил установить системные связи и закономерности функционирования системы кровообращения. Динамика гетероструктур системы кровообращения зависила как от физиологических, так и функциональных факторов, связанных с воздействием внешних сил, таких как, образ жизни, температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность, психоэмоциональные нагрузки. Было установлено, что активность солнца и геомагнитного поля земли существенно снижали работоспособность. Установлены влияние ЛОР-заболеваний на риски ССК, а также функциональная связь между состоянием системы кровообращения и днями весеннего (21 марта), осеннего (23 сентября) равноденствий.

Результаты исследования. Обзор состояния проблемы выявил трудности диагностирования заболеваний системы кровообращения и малую эффективность технологий диспансеризации и скрининга работников образования. Интеллектуальный анализ предикторов сердечно-сосудистых катастроф позволил синтезировать комплексы предикторов ССК и приборов самоконтроля состояния системы кровообращения сотрудников университета. Создана методика самоконтроля предикторов ССК и цифровой концепт «Blood pressure and pulse metr–2015», обеспечивающие оценку синтезированных комплексов предикторов ССК. Инновационная методика самоконтроля комплексов предикторов ССК прошла апробацию и готова к применению.

Выводы. Сердечно-сосудистые катастрофы представляют собой наиболее острую проблему в нашей стране и других странах. Эффективным путем решения данной проблемы является самоконтроль населением артериального давления и пульса. В нашей стране большая часть населения не подвержена самоконтролю собственного здоровья, что и является одной из главных проблем в общей большой проблеме смертности от ССК. Предлагаемые процедуры самоконтроля и необходимый инструментарий обеспечивают решение этой задачи.


Библиографический список
  1. Смогунов В.В., Аветисов С.Р. // Новые технологии в медицине / Технический прогресс в атомной промышленности.– Москва: ЦНИИАтоминформ. – 2007, 57 с.
  2. Бокерия Л.А. Новые предикторы внезапной сердечной смерти // Анналы аритмологии. − 2012. − №4. – С.38−49.
  3. Салахутдинова П.М. Предикторы артериальной гипертензии: автореф. дис. докт. мед. наук. − Пермь, 2009. − 40 с.
  4. Смогунов В.В., Белоусова И.Б., Вдовикина О.А. и др. Исследования гетероструктур интегративных метасистем // Исследования в области естественных наук. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2015/02/9071 (дата обращения: 22.02.2015).
  5. Голованова Е.Д. Системный анализ факторов риска, биоритмов и ремоделирования сосудов при сердечно-сосудистых заболеваниях: автореф. дисс. докт. мед. наук. ‒ Смоленск, Смоленская Госмедакадемия. ‒ 2009. ‒ 40 с.
  6. Кобалева Ж.Д. Современные проблемы артериальной гипертонии. Домашнее измерение артериального давления. http:/www.cardiosaite.info/article 1382 от 16.06.2014.
  7. Бодрова Т.Н. Теория диагностики. Изд-во СибГМУ, г. Томск. – 2012. – 286 с.


Все статьи автора «Белоусова Ирина Борисовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация