Диагностика направленной связи контуров регуляции кровообращения по временным рядам математической модели сердечно-сосудистой системы человека

Аннотация

Постановка проблемы: развитие методов оценки взаимодействия между сигналами биологической природы зачастую осложнено необходимостью настройки и апробации параметров методик ввиду отсутствия детальных представлений о функционировании объекта исследования, объективных данных о значениях параметров объекта. Эффективному решению данной проблемы способствует использование математических моделей. Цель исследования: анализ направленной связанности по сигналам математической модели контуров симпатической регуляции частоты сердечных сокращений и барорефлекторной регуляции тонуса артериальных сосудов, а также по экспериментальным данным. Методы: использован метод, основанный на построении индивидуальных и совместных моделей динамики фаз сигналов колебаний в виде гармонических полиномов третьей степени. Сила воздействия одного элемента на другой оценивалась по изменению точности прогноза при включении в полином членов, учитывающих динамику колебаний второго элемента. Результаты: на основе сравнительного анализа оценок силы воздействия и запаздывания в связи между модельными сигналами кардиоинтервалограмм и тонуса дистальных сосудов, вычисленных в результате обработки записей в скользящих окнах, были получены зависимости динамики средних значений и разброса оценок свойств связи от длины анализируемого участка ряда. Показано, что использование рядов длительностью более 1200 с существенно увеличивает точность оценки свойств связи и уменьшает дисперсию оценок. Продемонстрировано качественное соответствие модельных и экспериментальных результатов. Практическая значимость: результаты исследований могут быть использованы для развития методов диагностики патологий сердечно-сосудистой системы человека. Они имеют важное значение для изучения особенностей использования методов диагностики связанности, основанных на динамике мгновенных фаз колебаний, по экспериментальным данным сложных систем.