Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

По дисциплине: Моделирование биологических процессов и систем

Тема: Модель влияния блокады сердца на распространение возбуждающих импульсов

Преподаватель:

Сенкевич Ю.И. Студент: гр.8501 ПетроваТ.О.

Санкт-Петербург 2011г.

Введение

Актуальность

Медицинский аспект.

Статистика сердечных заболеваний и смертности показывает, что многие сердечные блокады опасны своими последствиями, вплоть до смертельного исхода, где смерти составляют около 10-15 процентов от всех болезней сердца. Поэтому изучение, диагностика и лечение таких патологий не теряет своей актуальности.

Сокращения сердца, обеспечивающие его работу, происходят под воздействием электрических импульсов, которые создаются и проводятся на все участки сердечной мышцы, так называемой проводящей системой сердца. В норме импульс возникает в синусовом узле, расположенном в верхней части правого предсердия, далее распространяется на предсердия, вызывая их сокращение, с предсердий -- через АВ узел -- на желудочки, в которых проводящая система разветвляется подобно ветвям дерева для проведения импульса на все их участки. Нарушение проведения электрического импульса по какому-либо участку проводящей системы называется блокадой сердца.

Полная АВ блокада всегда привлекала внимание кардиологов и кардиохирургов, поскольку она приводит к существенным нарушениям систолической и диастолической функции ЛЖ. В последние годы данной проблеме уделяется особое внимание, так как данные нарушёния играют определяющую роль в функциональном статусе больных сердечно-сосудистыми заболеваниям. Систоло-диастолическая дисфункция сердца часто приводит к развитию сердечной недостаточности, являющейся одной из актуальных проблем здравоохранения в развитых странах мира, учитывая ее распространенность и связанную с ней высокую смертность. В целом, распространенность ХСН в общей популяции составляет 1,5--2,0%, однако среди лиц старше 60 лет достигает 6-- 17%.

Существует потребность в необходимых технических средствах обнаружения данных патологий сердечной деятельности. Известным и хорошо себя зарекомендовавшим методом лечения нарушений проведения сердечного импульса является постоянная ЭКС. У 64-87% больных, нуждающихся в имплантации, причиной нарушений проводимости является ИБС. В частности, полная АВ-блокада нередко осложняет течение острого инфаркта миокарда, и выживаемость больных во многом зависит от естественного течения основного заболевания. Постоянная ЭКС в различных режимах позволяет быстро улучшить качество жизни этих больных и увеличить продолжительность их жизни, что является актуальной проблемой.

Выявление ранних аномалий работы сердца, связанных с блокадами на основании оценки состояния внутрисердечной гемодинамики у больных с полными, неполными, частичными блокадами в зависимости от метода электрической стимуляции сердца по данным электрокардиологических исследований.

Задачи

? обзор существующих моделей нарушения ритма сердца и его блокады, рассмотрение существующей концепции;

? применение аналитической модели диагностики риска развития сердечных блокад по образцу d-схемы;

? разработка алгоритмической модели диагностики риска развития сердечных блокад;

? разработка компьютерной программы, реализующей созданный алгоритм (обнаружение нарушений);

? экспериментальная проверка алгоритмической модели;

? анализ применения выбранного алгоритма в вычислительном эксперименте.

Объект исследования: биотехническая система обнаружения заболеваний связанных с аритмией и нарушениями сердечной деятельности.

Предмет исследования: изучение явления отклонения от нормы в ЭКГ человека, связанные с нарушением ритма, проявляющиеся в превышении продолжительности зубцов и интервалов ЭКГ; а также характерным несоответствием между ритмом предсердий и ритмом желудочков.

Структура работы:

? обзор современных методов диагностики блокад сердца;

? описание разрабатываемой алгоритмической модели лабораторной диагностики блокад сердца;

? разработка компьютерной программы, реализующей созданный алгоритм;

? экспериментальная проверка алгоритмической модели;

? анализ полученных результатов.

Глава 1. Обзор существующих моделей нарушения ритма сердца и его блокады

1.1 Диагностика и лечение нарушений ритма сердца

· автоматизм -- способность специализированных клеток к генерации потенциала действия;

· возбудимость -- способность возбуждаться под влиянием раздражающего импульса определенных параметров;

· проводимость -- способность к распространению потенциала действия от места его возникновения до сократительного (рабочего) миокарда;

· сократимость -- способность реагировать механическим актом в ответ на возникшую волну возбуждения;

· рефрактерность -- невозможность возбужденных клеток миокарда снова активироваться при возникновении дополнительного импульса.

Работа всех структур и отделов сердца строго последовательно синхронизирована, но в функциональном отношении неоднородна. Определяющую роль в работе миокарда играет его функциональная гетерогенность. Под функциональной гетерогенностью понимают различия количественных и качественных характеристик автоматизма, возбудимости, проводимости, рефрактерности и сократимости отдельных миокардиальных волокон, проявляющиеся в разнотипных реакциях кардиомиоцитов на приложенные к ним раздражители. Роль функциональной гетерогенности в поддержании ритмической активности сердца чрезвычайно велика. Поскольку различные отделы сердечной мышцы не одновременно включаются в возбудительный и сократительный акты, в миокарде имеются механизмы, обеспечивающие эту неоднородность. Неоднородность (энтропия) миокарда -- важнейший фактор, препятствующий развитию нарушений в деятельности сердца. Следует отметить, что способность сердечной мышцы к возбуждению лежит в основе ее главных составляющих свойств, т. е. от уровня (состояния) возбудимости зависят проводимость и сократимость сердца. Функция проведения возбуждения свойственна как сократительной, так и узловой ткани миокарда, хотя в последней она выражена сильнее.

Частота аритмий.

Частота суправентрикулярной экстрасистолии при инфаркте миокарда составляет 40-50%, у лиц без поражения сердечно-сосудистой системы (по данным мониторирования ЭКГ по Холтеру) -- 10-70%.

Частота желудочковых аритмий у больных с различными заболеваниями миокарда достигает 90-95%. У 80-90% больных ЖЭ связана с ИБС. В то же время у 5-70% лиц без заболевания сердца обнаруживают ЖЭ.

Хронические нарушения внутрижелудочковой проводимости выявляются в 1-2% случаев в популяции лиц среднего возраста, при этом в 80% случаев они связаны с ИБС.Ежегодно у 2% больных нарушения внутрижелудочковой проводимости прогрессируют вплоть до развития полной АВ-блокады.

Практические рекомендации, касающиеся выбора диагностических процедур, способов лечения (медикаментозный, хирургический, катетерный), разделяются на классы:

· класс I -- достоверные доказательства и/или единство мнений экспертов в том, что данная процедура или вид лечения целесообразны, полезны и эффективны;

· класс II -- противоречивые доказательства и/или расхождения во мнениях экспертов о пользе/эффективности процедуры или лечения:

· класса IIа -- данные/мнения в большей мере свидетельствуют о пользе/эффективности процедуры или лечения;

· класс IIб -- польза/эффективность недостаточно хорошо подтверждена доказательствами и/или мнениями экспертов;

· класс III -- достоверные доказательства и/или единство мнений экспертов в том, что процедура или вид лечения не являются полезными и эффективными, а в ряде случаев могут быть вредными.

1.2 Диагностика блокады сердца

Блокады сердца--нарушения сердечной деятельности, связанные с замедлением или прекращением проведения импульса по проводящей системе. По локализации различают блокады синоатриальные (на уровне миокарда предсердий), предсердие-желудочковые (на уровне АВ узла) и внутрижелудочковые (на уровне пучка Гиса и его разветвлений). По выраженности различают замедление проводимости (каждый импульс замедленно проводится в нижележащие отделы проводящей системы, блокада 1 степени), неполные блокады (проводится лишь часть импульсов, блокада II степени) и полные блокады (импульсы не проводятся, сердечная деятельность поддерживается эктопическим центром ведения ритма, блокада III степени).

Нарушения синоатриальной и предсердно-желудочковой проводимости могут возникать при миокардитах, кардиосклерозе, очаговых и дегенеративных поражениях миокарда, особенно в области заднедиафрагмальной стенки, интоксикациях, например, сердечными гликозидами, при повышении тонуса блуждающего нерва, под действием бета-адреноблокаторов, верапамила. Нарушения внутрижелудочковой проводимости чаще обусловлены некротическим, склеротическим или воспалительным процессами. Нетяжелые нарушения проводимости (синоатриальная и предсердно-желудочковые блокады I и II степени, блокада правой ножки пучка Гиса или одной из ветвей левой ножки) изредка наблюдаются у практически здоровых лиц. Врожденная полная поперечная блокада очень редка. В целом, чем дистальнее и выраженнее блокада, тем серьезнее ее клиническое значение. Все блокады могут быть стойкими или преходящими, преходящие блокады иногда свидетельствуют об обострении болезни сердца. Локализация и выраженность блокады определяются по ЭКГ, более надежно при внутрисердечной регистрации потенциалов проводящей системы.

Синоатриальная блокада --диагностируется лишь неполная блокада: на фоне синусового ритма или синусовой аритмии отмечается выпадение отдельных комплексов PQRST c соответствующим (вдвое, реже втрое и более) удлинением диастолической паузы.

Предсердно-желудочковая блокада II степени: отдельные предсердные импульсы не проводятся в желудочки, соответствующий желудочковый комплекс выпадает (на ЭКГ изолированный зубец Р). При блокаде проксимального типа (на уровне атриовентрикулярного узла) такому выпадению предшествует прогрессирующее удлинение интервала Р-- Q в ряду 2--8 циклов, и эти периоды повторяются, иногда регулярно. При блокаде дистального типа (на уровне пучка Гиса и дистальнее) выпадению отдельных циклов не предшествует постепенное удлинение интервала Р -- Q.Блокада дистального типа бывает при более тяжелом поражении миокарда, она чаще переходит в полную поперечную блокаду.

Внутрижелудочковые блокады касаются одной, двух или всех трех ветвей внутрижелудочковой проводящей системы (соответственно моно-, би- и трифасцикулярные блокады). Блокада передней или задней ветви левой ножки пучка Гиса характеризуется значительным отклонением электрической оси сердца соответственно влево или вправо (последний признак менее специфичен: должны быть исключены другие, более обычные причины правого типа ЭКГ). При блокаде правой ножки пучка Гиса начальная часть комплекса QRS сохранена, конечная расширена и зазубрена, продолжительность QRS обычно увеличена; в отведении V1 обычно увеличен и зазубрен зубец R, сегмент ST опущен, зубец Т отрицательный; электрическая ось на фронтальную плоскость проецируется плохо (S-тип ЭКГ в стандартных отведениях). Сочетание блокады правой ножки с блокадой одной из ветвей левой ножки (бифасцикулярная блокада) характеризуется по ЭКГ наличием признаков блокады правой ножки и значительным отклонением электрической оси. Блокада обеих ветвей левой ножки, блокада левой ножки: комплекс QRS расширен до 0,12 и более, зазубрен; в левых грудных отведениях преобладает зубец R, сегмент Т часто опущен, зубец R отрицательный. Трифасцикулярная блокада соответствует предсердно-желудочковой блокаде III степени дистального типа.

1.3 Методы лечения и диагностики

· анамнез и физикальные методы исследования;

· рентгенохирургия аритмий;

· катетерные процедуры с использованием методики радиочастотной аблации;

· электрокардиостимуляция;

· ЭКГ;

· ЭхоКГ.

1.3.1 Анамнез и физикальные методы исследования

Анамнез - совокупность сведений, получаемых при медицинском обследовании путём расспроса самого обследуемого и/или знающих его лиц.

Из анамнеза жизни важно выяснить размеры тренировки и развитие всей мышечной системы; время начала физической работы, ее напряженность; привычные интоксикации (табак, алкоголь); перенесенные болезни. Особенно важны точные сведения о следующих перенесенных заболеваниях: ревматизме, поражающем все три оболочки сердца; сифилисе, поражающем чаще всего аорту и миокард; сыпном тифе, поражающем миокард и нервный аппарат сердца и сосудов; ангинах, поражающих эндокард и миокард; скарлатине, брюшном тифе, дизентерии и прочих инфекциях, поражающих главным образом миокард.

Физикальное обследование - комплекс медицинских диагностических мероприятий, выполняемых врачом с целью постановки диагноза. Все методы, относящиеся к физикальному обследованию, осуществляются непосредственно врачом с помощью его органов чувств (пальпация, аускультация, осмотр и др.). Осмотр сердечно-сосудистого больного начинается с оценки на глаз его конституций. Среди сердечно-сосудистых больных преобладают гиперстеники (обладают широкими округлыми формами). Осмотр лица дает тоже некоторые диагностические указания. У больных с митральными пороками лицо часто сине-румяное, у аортальных больных - бледное. Осмотр полости рта у сердечного больного обязателен. При недостаточности клапанов аорты наблюдаются ритмичные побледнения и покраснения слизистой мягкого нёба. При осмотре грудной клетки больных, у которых развилась гипертрофия сердца с детства, при еще податливых ребрах, можно заметить выпячивание грудной клетки в области сердца - «сердечный горб».

Пальпаторно у сердечно-сосудистых больных исследуют грудную клетку, брюшную полость, периферические артерии, вены, а на конечностях и спине - отеки. Пальпацией определяют изменения конфигурации грудной клетки, наличие аневризматических выпячиваний между ребрами и в надгрудинной ямке, болевую чувствительность кожи. В брюшной полости определяют состояние брюшной аорты и печени. На периферических артериях определяют состояние их стенки и свойства пульса.

Преимущества:

· Осмотру нет инструментальной альтернативы

· Осмотр - обоюдный процесс взаимодействия между пациентом и врачом

Недостатки:

· Субъективность метода

1.3.2 Инструментальные исследования

Рентгенхирургия, катетерные процедуры с использованием методики радиочастотной аблации и электрокардиостимуляция относятся к инструментальным вмешательствам в организм человека. Но несмотря на это, он является наиболее информативным методом исследования сердечно-сосудистых заболеваний. Инструментальные методы позволяют судить о функционировании пораженных участков сердца, но данные методы не всегда безопасны для человека, часто требуют наличия в больницах сложных и дорогостоящих приборов.

1.3.3 Методы визуализации сердца

Эхокардиография - ультразвуковое исследование сердца и сосудов. Позволяет получить изображение сердца, его четырех камер, клапанов, в движении в реальном масштабе времени. Применение особого принципа анализа изображения (допплеровского) позволяет документировать движение крови внутри самого сердца и в сосудах. Благодаря таким подходам, УЗИ сердца позволяет оценить не только строение сердца, но и его функции. УЗИ сердца и сосудов используется для распознавания пороков сердца. Применяется для диагностики ишемической болезни сердца - стенокардии, инфаркта миокарда, состояний после перенесенного инфаркта миокарда; Все более широко применяется УЗИ сердца и сосудов для проведения профилактических осмотров, поскольку метод позволяет выявлять самые ранние расстройства деятельности сердца.

Преимущества:

· Визуализация практически всех структур сердца

· Широкий спектр возможностей в изучении работы сердца

· Мобильность эхокардиографической аппаратуры

· Безвредность

Недостатки:

· выраженная зависимость от квалификации исследователя

· Трудности количественной оценки результатов теста

1.3.4 Косвенные методы исследования

Электрокардиография - методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца. Прямым результатом электрокардиографии является получение электрокардиограммы -- графического представления разности потенциалов возникающих в результате работы сердца и проводящихся на поверхность тела. На электрокардиограмме отражается усреднение всех векторов потенциалов действия, возникающих в определённый момент работы сердца. Метод электрокардиографии может быть использован для:

1) Определение частоты и регулярности сердечных сокращений (например, экстрасистолы (внеочередные сокращения), или выпадения отдельных сокращений -- аритмии);

2) Выявление нарушений внутрисердечной проводимости (различные блокады);

3) понятие о физическом состоянии сердца (гипертрофия левого желудочка);

4) Позволяет удалённо диагностировать острую сердечную патологию (инфаркт миокарда, ишемия миокарда);

Преимущества:

· Относительно недорогой метод

· Безвредность

· Возможность применения в любых условиях

Недостатки:

· Кратковременность записи

· Напрямую не диагностирует пороки и опухоли сердца

· Не отражает наличие шумов сердца

Концепция.