Симулятор пульсирующего сердца

Abstract

Для совместимых с IBM персональных компьютеров создан программный симулятор (ПС), основанный на математической модели (ММ) гемодинамики человека. ММ представляет сердечно-сосудистую систему (ССС) в сосредоточенных параметрах и при фиксированном нейрогуморальном фоне, соответствующем состоянию покоя. Назначение ПС – имитация пользователем сценариев перемен в исходном состоянии ССС для вычисления реакций гемодинамики. Есть два способа задания сценария: либо из списка, представленного в интерфейсе пользователя, либо формированием из комбинаций элементарных процедур. Планируется на базе ММ создать комплексную модель с учетом нейрогуморальной регуляции сердечного насоса, тонуса сосудов и объема крови. В данной версии ПС предсердия отсутствуют, сердечная деятельность моделируется описанием пульсаций желудочков. ПС демонстрирует основные закономерностей физиологии ССС в малом и большом кругах кровообращения. ПС позволяет визуализировать трансформации гемодинамики при дефектах сердечных клапанов, гипофункции правого/левого желудочков (из-за ухудшения коронарного кровотока, патологии кардиомиоцитов, гипертрофии миокарда). Исследовано влияние скорости и мощности сокращения правого или левого желудочков сердца на гемодинамику. После разработки комплексной модели на базе ПС будет создана информационная технология, ориентированная на кардиолога. Язык программирования – Java.

Для сумісних з IBM персональних комп’ютерів створено програмний симулятор (ПС), заснований на математичній моделі (ММ) гемодинаміки людини. ММ описує серцево-судинну систему (ССС) в зосереджених параметрах і на тлі фіксованого нейрогуморального фону, що відповідає стану спокою. Призначення ПС – імітація користувачем сценаріїв змін у стані ССС для обчислення реакцій гемодинаміки. Є два способи завдання симуляційного сценарію: або з списку, представленого в інтерфейсі користувача, або формуванням з комбінацій елементарних процедур. Планується на базі ММ створити комплексну модель з урахуванням нейрогуморальної регуляції серцевого насоса, тонусу судин і об'єму крові. У даній версії ПС передсердя відсутні, серцева діяльність моделюється описом пульсацій шлуночків. ПС демонструє основні закономірностей фізіології ССС в малому і великому колах кровообігу. ПС позволяє візуалізувати трансформації гемодинаміки при дефектах серцевих клапанів, гіпофункції правого/лівого шлуночків (через погіршення коронарного кровотоку, патології кардіоміоцитів, гіпертрофії міокарда). Досліджено вплив швидкості і потужності скорочення правого або лівого шлуночків серця на гемодинаміку. Після розробки комплексної моделі на базі ПС буде створена інформаційна технологія, орієнтована на кардіолога. ПС комбінує програми на C ++ і Java.

For IBM-compatible personal computers, a software simulator (SS) is created. SS is based on special mathematical model (MM) of human hemodynamics. MM represents the cardiovascular system (CVS) in lumped parameters and with a fixed neurohumoral background corresponding to the rest. By means of the SS the user can provide simulation scenarios including of changes in the initial state of the CVS for the calculation of the hemodynamic reactions. There are two ways to set the scenario: either from the list presented in the user interface, or from the combination of elementary procedures. In current version of the SS the atriums are absent, the cardiac activity is modeled by the description of ventricular pulsations. SS demonstrates the main regularities of the physiology of CVS in small and large circles of the circulation. SS visualizes hemodynamic transformations caused by defects of the heart valves, right / left ventricular hypofunction (due to worsening of the coronary blood flow, pathology of cardiomyocytes, myocardial hypertrophy). The hemodynamic effects caused via variations of the rate and power of contraction of the right or left ventricles were studied. It is planned to create a complex model based on MM, but taking into account the neurohumoral regulation of the heart pump, the vascular tone and blood volume. Such a complex model will be a problem-oriented information technology for the cardiologist. SS is programmed in Java.