Макет сердечно сосудистой системы своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 04.10.2024

Кровообращением называют движение крови в организме человека. Оно состоит из трех основных частей: крови, кровеносных сосудов (артерий, вен, капилляров) и сердца.

Мы решили подготовить ознакомительный материал, чтобы каждый из вас был осведомлен обо всех нюансах работы сердечнососудистой системы. Это важно, чтобы вы вовремя могли понять, с какой проблемой могли или можете столкнуться в дальнейшем, а также, чтобы терминологические выражения нашего специалиста на очной консультации не казались вам иностранным языком.

Сердце – основа системы кровообращения

Сердце представляет собой мышечный орган размером с человеческий кулак, который располагается в левой части грудной клетки, чуть спереди легких. Этот орган фактически является мощным двойным насосом с четырьмя камерами, перекачивающим кровь и поддерживающим ее движение по всему телу.

Сердечная мышца совершает более 3 миллиардов ударов в течение жизни.

Кровеносные сосуды

Кровеносные сосуды имеют разную форму, структуру и объем, в зависимости от их роли в организме.

1. Артерии являются самыми прочными сосудами в теле человека. Их стенки плотны и эластичны, состоят из трех слоев – эндотелия, волокон гладкой мускулатуры и фиброзной ткани. Задача артерий обстоит в насыщении всех органов и тканей кровью, обогащенной кислородом и питательными веществами. Исключением являются артерии малого круга кровообращения, по которым венозная кровь течет от сердца к легким. Самым крупным артериальным сосудом является аорта.

2 . Вены выполняют функцию перемещения отработанной крови, насыщенной углекислым газом, обратно к сердцу. Эту жидкость вены получают из капилляров. Как и артерия, вена состоит из нескольких слоев – эндотелиального, мягкого соединительного, плотного соединительного и мышечного. Венозные стенки в несколько раз тоньше и уязвимее артериальных. По этой причине, по мере удаления от сердца, движение венозной крови может нарушаться – давление в капиллярах практически равно атмосферному, и нормального тока не создается. Поэтому в гемодинамике сосудам содействуют венозные клапаны и венозный пульс.

3. Капилляры – тончайшие сосуды, схожие по объему с человеческим волосом. Они являются ответвлениями крупных периферических артерий. Именно через них ткани и органы снабжаются кислородом и нутриентами. Они также обладают коммуникацией с венами, чтобы отдавать им клеточные отходы. Следовательно, эти крошечные сосуды одновременно являются кормильцами и санитарами нашего организма.

Нормальную циркуляцию крови внутри сосудистой системы обеспечивает артериальное давление.

Клеточное строение крови

Кровь состоит из двух компонентов: плазмы (50-60%) и взвешенных форменных элементов (40-50%).

Ко второй категории относятся:

· Эритроциты (красные кровяные тельца) – самые многочисленные из форменных элементов. Согласно данным официальных исследований, одна капля крови содержит порядка 5 миллионов эритроцитов. Красные кровяные тельца отвечают за транспорт газов – кислорода и диоксида углерода. Содержат в себе белок гемоглобин, обеспечивающий связывание молекул кислорода в легких. Эритроциты доставляют кислород ко всем тканям и органам, после чего вбирают в себя углекислый газ и несут его к легким. Он удаляется из организма в процессе дыхания.

· Лейкоциты (белые клетки крови) – элементы, защищающие наш организм от чужеродных тел и соединений, являются частью иммунной системы. Белые клетки крови распознают и атакуют патогенные микроорганизмы посредством вырабатываемых антител и макрофагов. Когда в организм проникает инфекция, продукция лейкоцитов существенно усиливается. В норме их количество уступает концентрации в крови других форменных элементов.

Все форменные элементы синтезируются костным мозгом и распространяются при помощи плазмы – жидкой части крови.

Распространенные проблемы с кровообращением

К категории самых распространенных заболеваний кровеносной системы следует отнести:

1. Атеросклероз – хроническая патология, характеризующаяся отложением холестерина и других липидов на стенках артериальных сосудов, которая приводит к нарушению тока крови и окклюзии артерии;

2. Аневризма – выпячивание части артериальной стенки на фоне неудовлетворительной регуляции тонуса сосуда (его растяжения или истончения);

3. Инфаркт миокарда – некроз части миокарда, обусловленный полной или частичной недостаточностью его кровоснабжения на фоне истончения местных сосудов;

4. Артериальная гипертензия (гипертония) – устойчивое повышение кровяного давления, обусловленное нарушением регуляторных факторов деятельности сердечнососудистой системы;

5. Варикозное расширение вен – хроническое заболевание, обусловленное необратимой деформацией вен, связанное с недостаточностью венозных клапанов и нарушением венозного тока крови.

Нормальное кровообращение является важнейшей составляющей здорового организма. Если вы отмечаете у себя характерные признаки того или иного заболевания сердечнососудистой системы, не медлите с обращением к сосудистому хирургу или флебологу. Помните, что игнорирование симптомов в данном случае может стоить вам жизни.

Хочу выразить благодарность и отметить работу высококвалифицированного специалиста - Кучерявого Юрия Александровича Хочу выразить благодарность и отметить работу высококвалифицированного специалиста - Кучерявого Юрия Александровича Хочу выразить благодарность и отметить работу.

Мы предлагаем Вам комплексное обследование сердца и сердечно-сосудистой системы. В случае выявления заболевания мы предложим Вам помощь терапевта, кардиолога и др. Помимо проведения исследования наша специалист проведет расшифровку ЭКГ, результатов СМАД и т.д.

Смотрите наше видео о диагностике сердца, сосудов и функции внешнего дыхания

Сердце выполняет главную насосную функцию в нашем организме, его задача – обеспечивать адекватное поступление к тканям крови, а вместе с ней кислорода и питательных веществ. При заболеваниях сердца (ИБС, атеросклероз, кардит и т.д.) страдает не только само сердце, но и другие органы, в том числе головной мозг.

В нашей клинике исследование сердечно-сосудистой системы проходит в двух направлениях:

Исследование строения и функции сердечной мышцы;
Исследование сосудов;
Поиск причины, вызвавшей нарушение в работе сердечно-сосудистой системы.

Методы исследования сердечной сосудистой системы

Электрокардиография: ЭКГ, Холтер-ЭКГ, ЭКГ с нагрузкой

Обычная рутинная ЭКГ выполняется в положении лежа в течение нескольких минут. На грудь, руки и ноги пациента крепятся датчики, с которых на регистрирующий прибор поступают сигналы, и врач их описывает. Кардиограмма, проводимая в течение нескольких минут не отражает полной картины состояния сердца и не является диагнозом. Если речь идет о приступообразных состояниях – целесообразнее проводить суточный мониторинг ЭКГ по Холтеру.

Холтер –ЭКГ (Холтеровское мониторирование). Метод непрерывной регистрации работы сердца в течение суток, который позволяет выявить кратковременные изменения ритма и кровоснабжения сердца, происходящие в течение суток, включая ночное время, тем самым выявить скрыто и кратковременно возникающие проблемы с сердцем. В результатах Холтеровского мониторирования видна реакция сердца на все события, которые происходили в течение суток, включая физическую нагрузку, стресс, сон, прием пищи и т.д.

Как выполняется Холтеровское мониторирование. Запись ЭКГ осуществляется с помощью специального портативного регистратора, размером с мобильный телефон, и датчиков на груди, которые пациент носит с собой под одеждой. После установки регистратора мы рекомендуем вести Ваш обычный образ жизни с почасовым отображением в дневнике эмоциональных и физических нагрузок, получаемых в течение суток.

ЭКГ с нагрузкой. В основном выполнение ЭКГ с нагрузкой требуется для определения годности человека к разного рода экстремальным нагрузкам, например, для лётчиков, спортсменов и перед призывом в армию. Проведение ЭКГ с нагрузкой позволяет выявить скрытую сердечно-сосудистую недостаточность и порог физических нагрузок, который пациент может переносить без вреда для своего здоровья. ЭКГ с нагрузкой чаще выполняется молодым пациентам.

Как выполняется ЭКГ с нагрузкой. ЭКГ с нагрузкой выполняется с помощью велоэргометрии (велотренажера) или тредмила (движущейся дорожки). Доктор устанавливает специальные датчики на тело пациента и в режиме нарастающей физической нагрузки осуществляется непрерывная запись ЭКГ, позволяющая определить порог физической нагрузки, не вызывающий нарушения сердечной деятельности.

Рекомендуем Вам брать с собой в клинику результаты ранее проведенных исследований ЭКГ, которые могут оказаться полезными для более точного определения динамики патологических процессов в сердечной мышце.

Основные показания к проведению ЭКГ, Холтер – ЭКГ, ЭКГ с нагрузкой:

Боли в области сердца
Ишемическая болезнь сердца
Одышка не ясного происхождения
Учащенное сердцебиение
Ощущение перебоев в сердце
Отеки неуточненной природы
Повышение или понижение артериального давления
Профилактическое обследование

Эхокардиография / Эхо-КГ / УЗИ сердца

Эхокардиография или Эхо-КГ, УЗИ сердца – метод ультразвуковой диагностики функционального и анатомического состояния сердечной мышцы и клапанного аппарата сердца. УЗИ сердца относительно просто выполняется, не оказывает вредного влияния на пациента и обладает большой информативностью. Как правило мы проводим Эхо-КГ для диагностики ишемической болезни сердца, при обследовании по поводу болей в сердце, сердечной недостаточности, пороков сердца и воспалительных заболеваний (кардитов).

Как выполняется Эхо-КГ:
УЗИ сердца проводится при помощи ультразвукового аппарата, оснащенного кардиологическим датчиком и соответствующей программой в положении пациента лежа на кушетке. Ультразвук свободно проникает в межреберные промежутки и, отражаясь от сердца и движущейся крови, возвращается к датчику. Доктор с помощью датчика получает ультразвуковой сигнал, отображающий анатомическое состояние тканей сердечной мышцы, клапанного аппарата, затем с помощью набора программ обрабатывает полученное изображение и производит вычисление параметров работы сердца.

Рекомендуем Вам брать с собой в клинику результаты ранее проведенных исследований Эхо-КГ, которые могут оказаться полезными для сравнения с полученными новыми данными эхокардиографии. Так можно судить об эффективности проводимого лечения и улучшении/ухудшении состояния сердца.

Основные показания к проведению Эхо-КГ:

Боли в области сердца
Обмороки при физической нагрузке
Ишемическая болезнь сердца
Анатомические пороки развития сердца
Недостаточность или стеноз клапанов сердца
Нарушение сердечной гемодинамики
Воспалительные процессы в сердце – кардит
Отёки ног
Решение вопроса о показаниях к оперативному лечению

Суточный мониторинг артериального давления, исследование АД под нагрузкой

Суточное мониторирование артериального давления (АД) отражает истинные его величины в течение суток при Вашем обычном образе жизни. Эти данные невозможно получить при однократном измерении артериального давления. В некоторых случаях целесообразно провести одновременный мониторинг ЭКГ (электрокардиограммы) и артериального давления.

Суточное мониторирование АД при повышенном артериальном давлении позволяет провести раннюю диагностику артериальной гипертензии, ее связь с эмоциональными и физическими нагрузками, оптимизировать время приема лекарственных препаратов. Этот метод позволяет выявить больных с ночной гипертонией, когда повышение артериального давления незаметно, а потому опасно, а также для оценки АД при ночной стенокардии и дыхательной недостаточности.

Суточное мониторирование АД при пониженном артериальном давлении позволяет найти причину обмороков и полуобморочных состояний, приступов слабости.

Как выполняется суточный мониторинг артериального давления. Пациенту накладывается манжета на левую руку, которая затем находится на руке в течение суток и небольшой компрессор с регистратором, который с определенной частотой нагнетает воздух в манжету и производит измерение АД. Важно вести обыденный образ жизни с почасовым отображением в дневнике эмоциональных и физических нагрузок, получаемых в течение суток.

Исследование артериального давления под нагрузкой. Исследование артериального давления под нагрузкой позволяет произвести оценку направленности и степени выраженности сдвигов базовых гемодинамических показателей под влиянием разного вида физических нагрузок, а также скорости их восстановления.

Как проводится исследование артериального давления под нагрузкой. Пациенту в покое производят измерение артериального давления и сравнивают его значение после нагрузки на велоэргометре или физических упражнений. При проведении суточного мониторирования артериального давления можно провести тестовые подъемы по лестнице (согласовываются с врачом).
Рекомендуем Вам брать с собой в клинику результаты ранее проведенных исследований АД, которые могут оказаться полезными для ранней диагностики артериальной гипертензии и оптимизировать время приема лекарственных препаратов.

Основные показания к проведению суточного мониторинга артериального давления:

Нестабильные показатели артериального давления
Частые головные боли неуточненной природы
Отеки на ногах
Для уточнения степени артериальной гипертонии и индивидуальных ритмов колебания АД в течение уток
Для подбора адекватной терапии гипертонической болезни
Для контроля проводимого лечения
Обмороки

Основные показания к проведению исследования АД под нагрузкой:

Длительные стрессовые состояния
Нестабильные показатели артериального давления
Ухудшение самочувствия при физической нагрузке
Обследование перед стрессовыми нагрузками (летчики, спортсмены, военнослужащие)

Коронарография – диагностика ишемической болезни сердца

Коронарография – это контрастное рентгенологическое исследование сосудов сердца, проводимое в амбулаторных условиях без госпитализации. Коронарография позволяет определить характер, локализацию, протяженность и степень сужения коронарных сосудов сердца. Это исследование выполняется для определения целесообразности хирургического лечения ишемической болезни сердца.

Как выполняется коронарография:
Под местным или общим обезболиванием врач через бедренную артерию или через артерию предплечья устанавливает специальный катетер, который по кровеносному руслу через верхнюю часть аорты проводится в сосуды, питающие сердце. По катетеру вводится рентгеноконтрастное вещество, которое с током крови разносится по коронарным артериям, питающим сердечную мышцу. С помощью специального аппарата – ангиографарегистрируются участки нарушения проходимости кровеносного русла. По завершении исследования врачом делается заключение о выборе метода лечения.

Подготовка к проведению коронарографии:
Перед выполнением коронарографии необходимо сдать общий анализ крови, провести определение группы крови и резус – фактора, исследование крови на гепатиты и ВИЧ – инфекцию. Вопрос необходимости проведения коронарографии решается после консультации врача кардиолога

Основные показания к выполнению коронарографии:

Сердечная недостаточность
Нестабильная стенокардия, не поддающейся лекарственной коррекции
Нарушения функции левого желудочка, сопровождающиеся артериальной гипотонией или отеком легких
Установление степени риска осложнений в ходе планирования операций на сердце по поводу протезирования клапанов, коррекции врожденных пороков сердца

Самостоятельный контроль артериального давления и частоты пульса

Самый простой способ контроля за работой сердца и артериальным давлением – это самостоятельные измерения с занесением данных в дневник. Мы рекомендуем проводить регулярные измерения артериального давления и пульса в течение 10 дней: обычно этого периода достаточно для получения статистически достоверного результата. Такой контроль, в том числе, позволяет оценить эффективность назначенного лечения.

Как выполнять самостоятельный контроль артериального давления и частоты пульса: Процедуру измерения мы рекомендуем выполнять сидя на стуле со спинкой, положив руки на стол на уровне груди или живота. Измерения проводятся утром сразу после пробуждения от сна и вечером перед укладыванием ко сну в спокойной обстановке. Не рекомендуется перед измерением артериального давления и пульса ходить по лестнице, пить горячие напитки, плотно есть и принимать душ. Допускается проводить процедуру измерения через интервал в 15 – 20 минут после этих моментов. Все результаты измерений числа пульса и давления записываются в табличку с которой через 5 – 10 дней надо прийти к доктору или прислать по электронной почте.

Поиск причины, вызвавшей нарушение в работе сердечно-сосудистой системы

Исследование сосудов
В том случае, если причина страдания сердечной мышцы – атеросклероз, мы предложим Вам провести ультразвуковое исследование (УЗИ) сосудов головного мозга и шеи, ультразвуковое исследование сосудов рук и ног т.к. при атеросклеротическом повреждении сосудов сердца велика вероятность, что в процесс вовлечены какие-то другие сосуды. (исследование липидного профиля т.е. соотношение вредного и полезного холестерина);
Иммунологические и микробиологические исследования (бактериологические посевы, ПЦР, определение антител к инфекциям). Эти исследования могут пригодиться для подбора целенаправленного лечения кардита. может пригодиться для поиска причины, по которой возбудитель кардита смог попасть в организм. Обычно иммунная система препятствует попаданию в организм любого чужеродного агента (бактерии, вируса и т.д.). Наша задача – найти неработающее звено иммунитета и предотвратить развитие кардита в будущем.

При дисбалансе в различных формах холестерина развивается атеросклероз. Атеросклеротические холестериновые бляшки перекрывают просвет сосудов, нарушают кровообращение, могут быть причиной инфаркта миокарда и боли в сердце.

Мы рекомендуем регулярно проводить обследование сердца, а именно – велоэргометрия, Эхо-КГ (УЗИ сердца), СМАД и другие. Это поможет выявить проблемы с сердечно-сосудистой системой до появления явных симптомов. Велоэргометрия – незаменимое исследование, чтобы проверить, как миокард (сердечная мышца реагирует) на физическую нагрузку или стресс, УЗИ сердца показывает сократительную способность миокарда. Суточное мониторирование артериального давления (СМАД) поможет выявить тенденции изменения артериального давления, помочь в поиске факторов, способствующий подъему давления.

1 Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации Федерального медико-биологического агентства

В статье проведен анализ существующих в настоящее время моделей работы сердца и сердечно-сосудистой системы, сложившихся в ходе становления существующих систем и методов диагностики патологий, основанных на постулате об однородности миокарда. Подробно рассмотрены кинетическая, гемодинамическая и электрическая модели, описывающие работу сердечно-сосудистой системы, а также отдельное внимание уделено анализу возможности использования пакетов прикладных программ типа АNSIS, NASTRAN/PATRAN, ELCUT и т.д., позволяющих описывать гемодинамические процессы в приближении неньютоновской биологической жидкости. Интерес к ревизии и дальнейшему развитию классических теорий, используемых для описания электро-, био-, механических процессов в сердечно-сосудистой системе, вызван тем, что большинство из используемых в настоящее время методов математического моделирования не учитывают влияния топологии миокарда на работу сердца и сердечно-сосудистой системы. Поэтому, принимая во внимание тот факт, что физиологическая и патофизиологическая значимость феномена топологии миокарда изучена в настоящее время недостаточно полно, показано, что существует необходимость системно-синергетического подхода к принципиальному переосмыслению и пересмотру существующих математических моделей, описывающих работу сердца и сердечно-сосудистой системы, с точки зрения учета новых, критически значимых качественных свойств и особенностей миокарда сердца.

1. Немирко А.П., Манило Л.А., Калиниченко А.Н. Математический анализ биомедицинских сигналов и данных. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. 245 с.

2. Фролов С.В., Маковеев С.Н., Газизова Д.Ш., Лищук В.А. Модель сердечно-сосудистой системы, ориентированная на современную интенсивную терапию // Вестник ТГТУ. 2008. Т. 2. № 4. С. 892–901.

4. Buckberg G.D. Basic science review: The helix and the heart. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surery. 2002. Vol. 124. № 5. Р. 376–386.

5. Самойлов А.С., Арутюнов Ю.А. Математическое моделирование сердечно-сосудистой системы для исследования гемодинамики, физико-механики и электрофизики миокарда новой топологии // Биомедицина. 2014. Т. 1. № 3. 104 с.

6. Ключников М.С., Самойлов А.С., Арутюнов Ю.А. Научное и инновационное развитие центра лечебной физкультуры и спортивной медицины ФМБА России // Спортивная медицина: наука и практика. 2014. № 3. С. 72–79.

7. Свиридова Н.В., Власенко В.Д. Моделирование гемодинамических процессов сердечно-сосудистой системы на основе данных периферической артериальной пульсации // Математическая биология и биоинформатика. 2014. Т. 9. № 1. С. 195–205.

8. Арутюнов Ю.А., Иванов М.Г., Симаков С.С., Чедрик В.Ч. Компьютерная модель упругогидромеханических характеристик сердечно-сосудистой системы человека // Свидетельство на ПО для ЭВМ № 2012610668, 2012.

9. Кошелев В.Б., Мухин С.И., Соснин Н.В., Фаворский А.П. Математические модели квазиодномерной гемодинамики. М.: МАКС Пресс, 2010. 114 с.

10. Гаранин А.А., Рябов А.Е. Новое в биомеханике большого круга кровообращения // Российский журнал биомеханики. 2014. Т. 18. № 3. С. 345–360.

11. Симаков С.С., Чедрик В.В., Интерфейс визуализации сердечно-сосудистой деятельности // Свидетельство на ПО для ЭВМ № 2012610779, 2012.

13. Arutyunov Yu.A., Chaschin Ye. A., Vozovikov I.N., Drobyazko A.A., Shashok P.A. The influence of the cardiomuscular topology on the magnetizing force measured by magnetocardiograph. International research journal. 2017. Vol. 4. № 58. Р. 6–12.

14. Альфорс Л. Преобразования Мебиуса в многомерном пространстве / Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 112 с.

15. Холодов Ю.А., Козлов А.Н., Горбач А.М. Магнитные поля биологических объектов. М.: Наука, 1987. 145 с.

Известно, что для всех направлений медицинских исследований, как прикладного так и фундаментального характера, моделирование гемодинамических, физико-механических и электрофизических характеристик биологических объектов является неотъемлемым [1]. При этом развитие моделирования применительно к спортивной медицине во многом связано и зависит от аппаратно-приборной базы существующих систем и методов диагностики, внедрение которых позволило значительно облегчить диагностику патологий сердца и сердечно-сосудистой системы на ранних этапах [2, 3].
На текущий момент разработано достаточно большое количество моделей сердца и сердечно-сосудистой системы (ССС). Из них в медицинской практике, в силу высокого уровня визуализации исследуемых структур, как правило, применяются геометрические и физические модели ССС [4, 5], однако вследствие большого количества возможных состояний, вызванных как морфологическими так и функциональными особенностями, подобные модели не позволяют учесть накопленный к настоящему времени обширный экспериментальный материал. Больший интерес представляют модели, позволяющие описать существенные для оригинального объекта факторы и параметры. Такие модели биологических объектов предполагают наличие трех основных подклассов, а именно гемодинамические, кинетические и электрические математические модели. Однако классические математические модели, описывающие происходящие в ССС процессы, имеют ограниченное практическое применение, так как теоретические предпосылки основываются на постулате об однородности миокарда и ограничены построением упрощенных моделей, не учитывающих физиологическое и патофизиологическое влияние феномена топологии миокарда. В то же время в работе [5, 6] излагалось теоретическое описание CCC и формулировалась задача о математическом моделировании ССС, основанной на недавнем открытии ученых [4] показавшем, что миокард сердца имеет топологию Мебиуса. При этом утверждается, что построение математической модели, воспроизводящей основные функции ССС с учетом такой анатомии миокарда, обеспечивает физиологически реальные, близкие к результатам клинических наблюдений, характеристики гемодинамики, физико-механики и электрофизики ССС.

Цель исследования: анализ существующих в настоящее время моделей работы сердца и сердечно-сосудистой системы, сложившихся в ходе становления существующих систем и методов диагностики патологий, основанных на постулате об однородности миокарда.

Материалы и методы исследования

В работе на основании практического подхода к исследованию электрической и механической функций в сравнении однородного и неоднородного миокарда сердца выполнен анализ существующих математических моделей, описывающих работу ССС. Отличительной особенностью такого подхода является возможность выявления, в приближении миокарда как объекта с топологией Мебиуса, необходимости учета физиологической и патофизиологической значимости неоднородности миокарда.

Результаты исследования и их обсуждение

(1)

где S – площадь поперечного сечения кровеносного сосуда; u – линейная скорость движения крови; р – давление крови;
t – время; x – длина, вдоль оси каждого сосуда; ρ – плотность крови ρ = const; Ft – внешняя сила, например, земного притяжения; – сила вязкого трения потока крови о стенки сосуда; n – коэффициент вязкости крови.

Другой известной и не менее распространенной в настоящее время классической теоретической моделью, описывающей деятельность ССС, является кинетическая модель [10, 11], математический аппарат которой рассматривает сердце как некий однородный объект, который создает давление и сообщает крови кинетическую энергию [12]. Рассмотрим особенности теоретической основы кинетической модели. Известно, что основным параметром моделирования в такой физико-механической модели является сердечный ритм, тогда в интервале одного сокращения работа любого из желудочков сердца может быть определена из выражения

(2)

где Q – выброс крови из желудочка; R – сопротивление кровотоку; g – ускорение свободного падения.

Как было показано выше, одно из новых направлений в моделировании процессов и построении имитационной модели работы ССС основано на представлении миокарда сердца как фигуры с топологией Мебиуса [13]. Учет критически значимых качественных свойств и особенностей миокарда сердца в описании работы ССС позволяет рассмотреть миокард как комбинацию сочетания набора магнитных доменов, что в свою очередь позволяет связывать биомеханику сокращений мышц сердца и гемодинамику течения крови в эластичных сосудах в тесном взаимодействии с электропроводящими процессами, обеспечивающими регулирование ССС в целом:

(3)

где V – объем магнетика; JS – намагниченность; Hm – напряженность магнитного поля.

Представления о строении миокарда в виде листа, свернутого в соответствии с топологией Мебиуса, ставят вопрос о дальнейшем изучении влияния связанности и ориентированности всей кровеносной системы и ее сопряжения с сердцем, поскольку Мебиусово трансформирование представляет из себя композицию конечного числа инверсий относительно сфер в евклидовом пространстве . Причем множество всех Мебиусных преобразований пространства конечномерно, а его подгруппа, составленная из отображений, сохраняющих ориентацию, изоморфна [14]. Изоморфность подгруппы, составленной из отображений, представляет особую важность при математическом моделировании в рамках трансформаторной модели сердца, согласно которой распространение магнитного поля, создаваемого миокардом сердца, описывается в приближении, согласно которому миокард сердца представлен как магнитопровод, образуемый материалами с ориентированной доменной структурой. Действительно, из (3) видно, что для пространства, заполненного магнитным материалом с намагниченностью JS магнитостатическое взаимодействие обособленных элементов объема внутри намагниченного тела приводит к наличию собственной магнитостатической энергии этого тела, и величина поля рассеяния Hm ведет к образованию областей спонтанного намагничивания, т.е. доменной структуры. Это позволяет считать миокард сердца за магнитную доменную структуру – совокупность областей в магнитной подсистеме магнитных материалов, которые связывают микроскопические магнитные характеристики с их макроскопическими свойствами. Таким образом, при математическом описании процессов формирования в миокарде магнитного поля принимаем, что намагничивание и перемагничивание определяется свойствами доменной структуры.

Усредненные показатели QRS комплекса МКГ здоровых людей (А) с гипертрофией левого желудочка (Б) и с инфарктом миокарда (В) [15]

Заключение

Выполненный анализ существующих в настоящее время моделей работы сердца и сердечно-сосудистой системы, сложившихся в ходе становления существующих систем и методов диагностики патологий, основанных на постулате об однородности миокарда, показал интерес к ревизии и дальнейшему развитию классических теорий, используемых для описания электро-, био-, механических процессов в сердечно-сосудистой системе. Принимая во внимание тот факт, что физиологическая и патофизиологическая значимость феномена топологии миокарда изучена в настоящее время недостаточно полно, существует высокая потребность в системно-синергетическом подходе к принципиальному переосмыслению и пересмотру существующих математических моделей, описывающих работу сердца и сердечно-сосудистой системы с точки зрения учета новых, критически значимых качественных свойств и особенностей миокарда сердца.

Применение системно-синергетического похода к моделированию ССС, учитывающего синхронизацию между различными процессами, формирующими электро-биомеханику функционирования ССС, позволит в большей степени обеспечить соответствие локальных и нелокальных характеристик результатам физиологических экспериментов и клинических наблюдений. Это будет способствовать росту эффективности и ускорит адаптацию новых средств моделирования в клинических приложениях, как для диагностики сердечной деятельности, так и для разработки электромеханических стимуляторов ССС и целевых тренажеров для кардиохирургов, что позволит увеличить надежность и повысить вероятность эффективного проведения хирургических операций на ССС.

Последствия COVID-19 бывают не менее опасны, чем само течение заболевания. Многие из тех, кто перенес болезнь, уже столкнулись с проблемами с различными органами и системами. Поэтому после выздоровления крайне важна реабилитация, причем наиболее эффективна она в течение первых 3-6 месяцев после болезни.

Также специалисты центра подготовили простые комплексы упражнений дыхательной гимнастики, которые можно выполнять самостоятельно в домашних условиях и во время болезни, и после выздоровления.

Зачем нужна реабилитация

Потребность в медицинской реабилитации у пациентов с пневмонией, вызванной COVID-19, обусловлена тяжестью течения этого заболевания: нарушением функции дыхания, кровообращения, психологическими проблемами, снижением физической активности и возможности самостоятельно ухаживать за собой.

Особенно это касается пациентов, находившихся на ИВЛ и длительной иммобилизации с постельным режимом.

Последствиями такого состояния являются:

снижение функции легких;
мышечная слабость;
нарушение функции глотания;
нарушение коммуникации;
зачастую психологические проблемы.

Основные задачи реабилитации:

снижение симптомов одышки;
уменьшение тяжести функциональных нарушений;
профилактика осложнений, вызванных инфекцией COVID-19;
расширение двигательной активности;
улучшение эмоционального состояния.

После выписки из стационара или при лечении в домашних условиях у пациентов часто есть ощущение нехватки воздуха. Постепенное увеличение повседневной активности и постоянные занятия лечебной физкультурой ведут к ослаблению этих симптомов.

Задачи лечебной физкультуры:

достижение регресса дыхательной недостаточности;
предотвращение необратимых изменений в легких;
улучшение вентиляционной функции.

В активной фазе заболевания легочная ткань становится очень ранимой, ей легко нанести дополнительную травматизацию — баротравму легкого. В этот период занятия ЛФК должны проводиться менее интенсивно, нельзя надувать шарики, делать форсированные дыхательные упражнения.

Комплекс упражнений, рекомендованный для выполнения на стадии активного заболевания COVID-19

Комплекс реабилитационных упражнений, рекомендованный для выполнения после перенесенного заболевания COVID-19

Другие способы и виды реабилитации

Помимо технологий лечебной физкультуры, существуют другие направления медицинской реабилитации.

Психотерапия. Зачастую пациенты после болезни морально истощены, измождены, могут находиться в депрессии, их могут преследовать панические атаки, чувство нехватки воздуха. В таком случае приходится обращаться к профильному специалисту (психологу или психотерапевту).

Массаж позволяет укрепить дыхательные мышцы, нормализовать приток крови, лимфы и улучшить дренажную функцию легких.

Диета. Пациентам после пневмонии рекомендован специальный рацион питания.

Диета должна быть с повышенным содержанием белков (100-110 г в сутки), богатая витаминами С и Д3 (400-800 МЕ в день), с нормальным количеством жиров и сложных углеводов.
Для поддержания здоровой микрофлоры кишечника важно употреблять продукты, богатые клетчаткой.
Стоит ограничить потребление поваренной соли (до 6-8 г/день).
Следует обратить особое внимание на питьевой режим. Если нет противопоказаний, необходимо выпивать в среднем около 2 литров воды в сутки.

Аппаратная физиотерапия оказывает противовоспалительное действие, снижает риск возникновения фиброза и ускоряет рассасывание имеющихся очагов поражения в легких.

Ингаляции муколитиков улучшают дренажную функцию бронхов, облегчают отхождение мокроты.

Спелеотерапия положительно влияет на функцию дыхания, сердечно-сосудистую и нервную системы путем создания своеобразного микроклимата соляных пещер.

Реабилитация — крайне важный этап лечения на пути к возвращению здоровья после коронавирусной инфекции.

Читайте также: