Программное обеспечение, разработанное учеными ЛЭТИ, поможет врачам отработать методы пересадки сердца
Профессор кафедры биотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Николаевич Калиниченко
Сегодня для проведения сложных хирургических операций сердца и связанных с ним кровеносных путей медикам требуется рабочая модель, на которой можно отрабатывать различные приемы. В силу высокого травматизма и опасности для здоровья многие из экспериментов, направленных на разработку новых методов лечения сердечно-сосудистой системы, проводятся только на животных (например, на крысах).
Проведение исследований сердечно-сосудистой системы при использовании подобного рода моделей требует точных исследовательских инструментов. Для изучения активности сердца медики применяют способы компьютерной обработки длительной регистрации сигналов. По сравнению с обычной электрокардиографией (ЭКГ), она позволяет фиксировать огромное количество сигналов от процессов, происходящих в сердце человека.
«Сегодня широко применяемая аппаратура для длительной регистрации сигналов разработана для параметров сердечно-сосудистой системы человека. Но, к сожалению, она не подходит для изучения аналогичных систем у животных, с которыми работают медики НМИЦ им. В.А. Алмазова. Поэтому врачи попросили нас адаптировать методы использования сигналов для крыс», – рассказывает один из авторов исследования, профессор кафедры биотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Николаевич Калиниченко.
Для оценки временных и частотных параметров ученые ЛЭТИ разработали программное обеспечение на платформе Matlab. Программа проводит расчеты по стандартным методикам для исследования человека, однако с поправкой на особенности крысиного организма: например, частота сердечных сокращений у крыс примерно в пять раз выше, чем у людей. С учетом этих особенностей были скорректированы несколько коэффициентов.
Прибор, с помощью которого измерялись кардиопоказатели, способен фиксировать параметры по двум каналам частотой 2000 Гц. Это позволяет собрать большой объем информации о работе сердечно-сосудистой системы. Для отработки программного обеспечения была использована база данных сигналов крыс, записанных медиками из НМИЦ им. В.А. Алмазова.
«Конкретно в данном исследовании наша программа позволила изучить реакции организма крыс на различные серьезные повреждения сердечно-сосудистой системы, включая трансплантацию сердца. Однако в дальнейшем эта разработка может применяться для других целей. Например, мы сможем с высокой точностью измерить показатели организма грызунов в ходе доклинических испытаний фармпрепаратов, как они влияют на систему кровообращения», – добавляет Александр Калиниченко.
Результаты научной работы опубликованы в журнале IEEE Access. В исследовании приняли участие ученые из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», НМИЦ им. В.А. Алмазова и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.