CC BY
15
EXPERIMENTAL RESEARCH PLATFORM FOR MANAGEMENT AND AUTOMATION OF DATA PROCESSING OF MICROCIRCULATION SIMULATION. Demidov A. L., Zhilkin V. V.
Scientific adviser - Doctor of medicine, professor Glotov V. A.
Smolensk state medical University,
28, Krupskoy St., Smolensk, 214019, Russia
demi987@rambler.ru
Abstract. This invention is intended for management and automated analysis, evaluation and data processing in the process of modeling microvascular circulation. The platform has an open architecture and is focused on the use of unified modules, which allows in each case to form a structure that meets the requirements of the experiment. Key words: microfluidic chip, microvascular bifurcations, microcontroller, research platform
Введение. Моделирование, управление и анализ данных гемодинамических факторов микроциркуляций и микрососудистых бифуркаций в различных условиях определяет основные задачи и требования к проведению натурных экспериментов. Одним из вариантов решения данной проблемы явилась разработка экспериментальной исследовательской платформы для управления, автоматизированного анализа, оценки и обработки данных в процессе моделирования микроциркуляций.
Целью настоящей разработки является построение универсальной экспериментальной исследовательской платформы для моделирования, автоматизированного управления, сбора и обработки данных в процессах микрососудистых циркуляций на основе микрофлюидных чипов с различной топологией.
Методика.
Система разработана для автоматизированного исследования микрофлюидных чипов с помощью физических методов. С помощью цифрового микроскопа имеющего источник подсветки регистрируется статическое и динамическое изображение, а затем обрабатывается с помощью библиотеки алгоритмов компьютерного зрения для получения полей скорости внутри микроканалов микрофлюидных чипов. Скорость микропотока в микрофлюидном чипе выбирается специально созданным программным обеспечением для управления работой системы микронасосов. Собранные статистическая информация сохраняется для анализа результатов и использования в последующих экспериментах по мере накопления данных и формулирования новых задач.
Результаты работы и их обсуждение. Анализируя накопленный опыт и полученные результаты в ходе различных экспериментов по моделированию и исследованию микроциркуляций, изучив опыт проведения аналогичных работ в других странах был сформулирован вывод о необходимости создания универсальной экспериментальной исследовательской платформы для моделирования, автоматизированного управления, сбора и обработки данных в процессах микрососудистых циркуляций на основе микрофлюидных чипов с различной топологией. Разработанная платформа позволяет разместить на своей площади различное оборудование, в соответствии с требованиями и задачами эксперимента и исследования. Унификация архитектуры позволяет выполнять разработку и отладку отдельных элементов разными разработчиками с последующим их размещением на универсальные места установки на поле платформы и формирования требуемой общей структуры для проведения исследований и экспериментов. Работой отдельных составляющих платформы управляет дисплейный контроллер с тактильным дисплеем и библиотекой программ, загружаемых в зависимости от целей и задач исследования. Анализ и сбор данных осуществляется с помощью персонального компьютера, к которому подключается цифровой микроскоп и электронные датчики. Библиотека программ для персонального компьютера позволяет оценивать динамические и статические показатели, получаемые с цифрового микроскопа и электронных датчиков. Указанные программы библиотек формируются разработчиками составляющих элементов исследовательской платформы. Центральное поле платформы имеет панельную подсветку и позволяет размещать различные типы микрофлюидных чипов.
В библиотеках программ персонального компьютера реализованы: компьютерное зрение, оптическое измерение скорости микро потоков, цифровое оптическое распознавание и другие.
Система компьютерного зрения определяет перемещения объектов (живых клеток и др.) в двумерной проекций в плоскости кадра с помощью оптического сенсора микровидеокамеры. На основе полученных кадров, вычисляется движение объектов и те изменения, которые происходят с ними с течением времени. Эта информация обрабатывается программным способом и вычисляется скорость потока и другие параметры внутри микрочипа. Также программным способом регулируется подача питательной среды в микро флюидный чип на основании показаний электронных датчиков и оптических сенсоров.
Рисунок 2.
На рисунке 1 показан один из вариантов структуры и составных частей для проведения исследования. На рисунке 2 показана установка компонентов для проведения одного из экспериментов в натуральном виде.
Заключение. Применение разработанной экспериментальной исследовательской платформы для управления, автоматизированного анализа, оценки и обработки данных в процессе моделирования микроциркуляций позволяет сформировать на своей площади структуру для проведения исследований и экспериментов в зависимости от поставленных задач. Унификация платформы позволяет готовить и отлаживать составляющие компоненты разными разработчиками, разнесенными территориально и по времени. Литература
Глотов В.А. Структурный анализ микрососудистых бифуркаций : Микрососудистый узел и гемодинамический автореферат дис. ... доктора медицинских наук : 14.00.02 / Смоленск. гос. мед. акад. - Санкт-Петербург, 1998. -
1.
фактор 56 с. 2.
Кэлер А., Брэдски Г. Изучаем OpenCV 3. — М.: ДМК-Пресс, 2017. — 826 с. — ISBN 978-5-97060-471-7.
УДК 616.8-053.2-072.7
ПОКАЗАТЕЛИ ХОЛТЕРОВСКОГО МОНИТОРИРОВАНИЯ У ДЕТЕЙ С ДИАБЕТИЧЕСКОЙ КАРДИОВАСКУЛЯРНОЙ НЕЙРОПАТИЕЙ Демяненко А.Н.
Научный руководитель: д.м.н., профессор Алимова И.Л.
Смоленский государственный медицинский университет, Россия, 214019, Смоленск, ул.Крупской, 28. alex-glam@mail. ru- Демяненко Александра Николаевна.
Резюме: в исследовании с участием детей, страдающих сахарным диабетом 1 типа, выявлены основные признаки кардиоваскулярной диабетической нейропатии на доклинической стадии при проведении холтеровского мониторирования, такие как: тахикардия в течение суток, выраженное снижение циркадного индекса, удлинение электрической систолы желудочков и снижение показателей вариабельности сердечного ритма, которые являются факторами риска жизнеугрожающих аритмий.
Ключевые слова: сахарный диабет, кардиоваскулярная нейропатия, дети.
INDICATORS OF HOLTER MONITORING IN CHILDREN WITH DIABETIC CARDIOVASCULAR NEUROPATHY.
Demyanenko A.N.
Scientific adviser - Doctor of Medicine, professor Alimova I. L.
Smolensk state medical University,
28, Krupskoy St., Smolensk, 214019, Russia
Abstract. The study involved children with type 1 diabetes mellitus. The main signs of cardiovascular diabetic neuropathy identified were tachycardia during the day, significant decrease of circadian index, elongation of the electrical systole of the ventricles and the reduction of heart rate variability when conducting Holter monitoring. These characteristics are risk factors of life-threatening arrhythmias.
Key words: diabetes mellitus, cardiovascular neuropathy, children
Введение. Диабетическая автономная кардиоваскулярная нейропатия при появлении клинической симптоматики не только резко снижает качество жизни, приводя к инвалидизации, но в ряде случаев является непосредственной причиной летальных исходов пациентов с сахарным диабетом. Доказано, что кардиоваскулярная автономная нейропатия ассоциирована с высоким риском аритмии и развитием синдрома внезапной смерти [1,3,7]. Выявление признаков автономной дисфункции на доклинической стадии позволяет замедлить дальнейшее прогрессирование вегетативных нарушений. Одним из приоритетных методов диагностики нарушений со стороны сердечно -сосудистой системы у пациентов с сахарным диабетом является метод холтеровского мониторирования (ХМ ЭКГ), позволяющий выявить характерные изменения параметров ритма сердца у данной группы и наличие возможных осложнений. Целью настоящей работы явилось выявление признаков диабетической кардиоваскулярной нейропатии у детей по данным холтеровского мониторирования.
Методика. Исследование выполнено с участием 50 пациентов с сахарным диабетом 1 типа в возрасте 10-17 лет (14 лет [12-14,75]), с длительностью заболевания 1-12 лет (4 года [2,6-7]), уровнем гликированного гемоглобина (HbAic) 8,314,9 % (10,4 % [9,1-11,6]), находящихся на базисно-болюсной инсулинотератии. На момент обследования все пациенты находились вне острых декомпенсаций углеводного обмена. Обследуемые пациенты были распределены на 2 группы: 1-я группа - с наличием кардиоваскулярной нейропатии (n=15); 2-я группа - без кардиоваскулярной нейропатии (n=35).
Исследование выполнено в полном соответствии с российскими и международными этическими нормами научных исследований. Всем пациентам проводилось холтеровское мониторирование (Philips DigiTracPlus, USA). Для оценки полученных показателей в дневное и ночное время в суточной записи были выделены два временных интервала: с 7 до 23 ч (день) и с 23 до 7 ч (ночь).
Оценка вариабельности ритма сердца осуществлялась временным методом согласно национальным рекомендациям по холтеровскому мониторированию ЭКГ [5]. Расчет ЧСС, длительности корригированного интервала QTc (формула Баззета) проводился автоматически.
Диагноз кардиоваскулярной автономной нейропатии (КАН) устанавливался при снижении 2-х параметров временной области ниже 5-го перцентиля: SDNN< 101 мсек; SDNNi < 48 мсек; SDANNi < 85 мсек; RMSSD < 25мсек [5]. Статистическая обработка проводилась с помощью программы StatSoft 2009. Статистический анализ проводился с помощью набора непараметрических процедур, так как большинство распределений исследуемых признаков отличалось от нормального. Для сравнения двух величин использовались метод Манна-Уитни. За критический уровень значимости принимали р < 0,05. Результаты представлены в виде медианы, 25-го и 75-го перцентилей (Ме [25-75]). Результаты и их обсуждение. Пациенты обеих групп были сопоставимы по возрасту (в 1-й группе средний возраст -14,0 лет [13,0-14,8], во 2-й - 13,5 лет [12,0-14,3], р=0,222), уровню гликированного гемоглобина (в 1-й группе - 10,6 % [10,2-12,3], во 2-й - 10,2 % [8,6-11,5], р=0,154). У пациентов с КАН отмечался более длительный стаж заболевания в сравнении с пациентами без КАН (1-я группа - 6,5 лет [4,5-10,0], 2-я группа - 3,0 года [2,0-6,0], р<0,001). Суточный профиль ЧСС показал более высокие значения ЧСС у пациентов 1-й группы в сравнении со 2-й. Так, среднесуточная ЧСС (1-я группа - 95 уд/мин [93-103]; 2-я - 86 уд/мин [82-92], р=0,0001), среднедневная ЧСС (1-я группа - 101 уд/мин [95-112]; 2-я - 91 уд/мин [83-98], р<0,001) и средняя ЧСС в ночные часы (1-я группа - 81уд/мин [75-89]; 2-я группа - 70 уд/мин [63-77], р<0,001) оказались статистически значимо выше у пациентов с
