1

Сигнальная диагностика работы сердечно-

сосудистой системы

Чл.-корр. НАНУ, д.т.н. А.А. МорозовД.т.н. А.Д. Бех

К.т.н. В.В. ЧернецкийН.с. Ю.Г. Коровицкий

2

Самодвижение и самоуправление движением в биологических объектах

Самодвижение определено в естествознании как механическое движение, имеющее источник в самом движущемся объекте, начиная с элементарных частиц [1, 2]. В биологичесих объектах связь самодвижения с электричеством установил впервые Гальвани (80-е годы XVIII века).

Самоуправление в биогенетических объектах изучалось на примере функционирования сердечно-сосудистой системы в виде замкнутых контуров несжимаемой жидкости, приводимой в движение двумя самодвижущимися объектами: плоской мышцей желудочка и митральным клапаном сердца.

Автоматизм самодвижения в живых объектах берет начало на микроуровне организации вещества и осуществляется самодвижением универсального носителя энергии - центрона.

Автоматизм самоорганизации взаимодействия атомов в живых объектах реализован в форме тангенциальных и радиальных потоков энергии, состоящих из взаимодействующих центронов.

3

Сердечно-сосудистая система (ССС) и её модельное представление

Физическая

модель ССС

Сигнальная модель ССС Сигналы возбуждения самодвижения:

Сигналы работоспособности:

Нормальная ЭКГ

Сигналы управления мышечным движением

Нормальная цифровая циклограмма давления (пульсограмма)

Нормальная цифровая циклограмма скорости (транспортная фукция)

4

Физическая модель движения частиц кровиПроцесс движения крови в артериальных, капиллярных

и венозных сосудах моделируется замкнутым гидроакустическим контуром, заполненным несжимаемой жидкостью.

Между амплитудой давления Pm, которое создается сторонним движителем жидкости, и амплитудой поступательной скорости ее частиц Vm выполняется равенство:

Pm = ρcVm, где ρ – плотность жидкости, с – скорость передачи давления вдоль замкнутого

гидроакустического контура ( ).ñìc /105,1 3

5

Математическая модель механического движения в ССС

Движение молекул крови в сосудах происходит в соответствии с законами механики. Известен второй закон механики Ньютона:

F = ma,где F – сила (давление), созданная желудочком сердца и действующая на поток крови массой

m; a – ускорение.Из основного закона механики следует, что измерение силы тождественно измерению

ускорения:a = dVk/dt.

Здесь Vk – мгновенная скорость движения частиц крови.После подстановки получим закон движения частиц крови:

Fdt = mdVk.Перейдем от дифференциала скорости к интегралу.Скорость потока крови является функцией времени:

где - транспортная функция работы ССС, t = 0 ÷ Tс, Тс – период работы сердца.

t

k dttFm

tV0

)(1)(

)(tVk

6

Фонендоскопический метод измерения нормальных циклограмм

Функциональная схема устройства измерения механических параметров ССС [3,4]:

Ф – минифонендоскоп;

ЦМ – цифровой микрофон;

ИБ – интерфейсный блок;

ПК – персональный компьютер.

Ф ЦМ ИБ ПК

Кровеносный сосуд

7

Способ повышения чувствительности цифрового микрофона

Законы силового взаимодействия в системе магнетик-проводник:

1.Закон радиальной энергии магнитного поля проводника с током :

2.Закон магнито-магнитной индукции в системе магнетик-проводник:

iidivH

dtdHB

8

Акустическое считывание малых перемещений поверхности кровеносных сосудов

Система индуктивного взаимодействия в системе магнетик-проводник

Чувствительный элемент цифрового микрофона.Генерирование магнитных сил отталкивания

9

Сигнальное представление ССС

Нормальные цифровые циклограммы:

а) давления и б) скорости потока крови

Форма наблюдаемых сигналов давления и скорости не зависит от расположения точек наблюдения на артериальных и венозных сосудах. Достоверность диагностики максимальна благодаря сопоставлению циклограмм по временным параметрам сигналов давления a, b, c, d, e и скорости a, b, c, d, e.

t

t

ea b c d

a b c d e

Pm

Pмк

a

Vm

Vмк

б

Pk(t)

Vk(t)

10

Временное сопоставление нормальных циклограмм давления и скорости с

нормальной электрокардиограммой

Нормальные кардиограммы:

а) циклограмма давления;

б) циклограмма скорости;

в) нормальная электрокардиограмма;

г) интеграл от нормальной кардиограммы.

Нормальные кардиограммы:

а) циклограмма давления;

б) циклограмма скорости;

в) нормальная электрокардиограмма;

г) интеграл от нормальной кардиограммы.

а)

Pk(t)

ct ,

ct ,

ca b d e

cT

Vk(t)т

t

kkTk dttPtV0

)()(

1

10

0

0)( cTk TVб)

тt

HE dttEtV0

)()(

1

ct ,0

в)

1

ct ,

VН

0

г)

1

)( cE TV

EН

cT

11

Единство строение сердца у позвоночных

1 – ПРЕДСЕРДИЕ 2 – ЖЕЛУДОЧЕКСтроение сердца различных классов позвоночных:- рыбы – одно предсердие и один желудочек;- земноводные – два предсердия и один желудочек;- пресмыкающиеся – два предсердия и один желудочек с неполной перегородкой;-млекопитающие – два предсердия и два желудочка.

Единство ССС [5]:Двухконтурная конструкция ССС позвоночных, содержащая электроэнегетический и легочный круг служит обоснванием универсальности метода сигнальной диагностики по гидроакустическим параметрам давления и скорости.

12

ВЫВОДЫ• 1. Реализован микрофонендоскопический метод измерения

пульсограмм, отличающийся минимальными деформациями сосудов, что минимизирует искажения измеряемого сигнала.

• 2. Эксперементально получены нормальные электрокардиограммы и пульсограммы, что является необходимым условием параметрической диагностики ССС.

• 3. Создан цифровой микрофон, чувствительность которого достаточна для индуктивного считывания малых перемещений мембраны.

• 4. Техническим аналогом ССС служит замкнутая гидроакустическая система, которая приводится в движение электрической энергией, отображаемой электрокардиограммой.

• 5. Транспортировка крови в реальной ССС осуществляется неразрушающим сосуды способом, поскольку амплитуда гидроакустического давления не превышает сотен микробар.

13

Литература1. Член.-корр. НАНУ, проф. А.А. Морозов, д.т.н., с.н.с. А.Д. Бех Всеединая познавательная система, ориентированная на анализ и синтез структурных форм вещества и поля (механика энергетических потоков) http://www.immsp.kiev.ua/conferences/Prez_Bech.pdf

2. Бех О.Д., Морозов А.О., Чернецький В.В. Фізичний потенціал розвитку електроенергетики. –Київ. – Логос. -2010. –С. 54-55.

3. Бех О.Д., Чернецький В.В., Елшанский В.В. Визуализация процессов в сердечно-сосудистой системе. -Київ. -Компютерні засоби, мережі та системи. 4/205. -С. 138-144.

4. Патент №87027 (Україна). Електромагнітний підсилювач напруги / О.Д. Бех, В.В. Чернецький, В.В. Єлшанський. Опубл. 10.06.09. Бюл. №11.

5. Детская энциклопедия. Человек. Т. 6. –М. -Издательство Академия педагогических наук. РСФСР. –1960. –520 с.