Описание проекта
В соответствии с Государственной программой Российской Федерации развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия, одним из стратегических приоритетов является развитие животноводства (Постановление Правительства РФ от 2 сентября 2021 г. N1474).
В современном мире при возрастающих требованиях к увеличению продуктивности сельскохозяйственных животных, актуальным становится определение функционального состояния организма, что является важным составляющим его благополучия. Первостепенной задачей в физиологии и ветеринарной медицине является поиск неинвазивных методов диагностики, контроля и изучения систем организма животных.
Физиологические функции, обеспечивающие определенный уровень жизнедеятельности организма, регулируют центральная и вегетативная нервная системы.
Комплексный подход к изучению физиологических особенностей регуляции сердечной деятельности жвачных и лошадей, позволяет всесторонне оценить функциональное состояние организма и определяет его благополучие и продуктивность. Такой подход возможен при совместном использовании методов нейрофизиологических исследований. К ним относятся электроэнцефалография, электродермография, электрокардиограмма, объемная компрессионная осциллометрия.
Ранее проводились отдельные исследования, определяющие состояние нервной, вегетативной и сердечно-сосудистой систем.
В настоящее время существуют приборы, по отдельности определяющие функциональное состояние организма животных. Перед нами стоит задача разработать портативное устройство, которое будет доступным, лёгким в обращении, более информативным, неинвазивным для наиболее быстрой адаптации животных. Этот прибор будет широко применяться в ветеринарной медицине и научных исследованиях.
Данное устройство будет всесторонне изучать функциональное состояние организма животного и давать полноценную оценку его жизненно важных органов, а также состояние его здоровья, так как одновременно будет снимать показатели электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электрокардиограммы (ЭКГ) и гемодинамики.
Полноценная оценка функционального состояния организма покажет скрытые донозоологические состояния, а также позволит определить предикторы на начальных стадиях заболеваний различного генеза.
Данный «портативный комплексный анализатор оценки функционального состояния организма» будет оценивать функциональное состояние спонтанной активности нейронов головного мозга животных с помощью проявления ритмов (альфа, низкочастотный бета-1, высокочастотный бета-2, гамма, дельта и тета), как в правом, так и в левом полушариях с помощью электроэнцефалограммы. С помощью специального шлема для регистрации ЭЭГ у животных, электроды на котором располагаются по проекциям разных долей мозга, что позволяет неинвазивно, без применения седативных веществ и выбривания шерсти, регистрировать электрическую активность мозга. Электроды представляют собой металлические стержни, вставленные в специальный шлем для электроэнцефалографии животных. Нижний конец стержня контактирует с кожей головы, а к противоположному концу от каждого стержня отходят провода, которые встроены в специальный датчик для записи данных ритмов. Запись можно посмотреть как в реальном времени на компьютере, так и провести анализ ритмов после исследований. Также будет отображать активность лобной, теменной и затылочной долей, как правом, так и в левом полушариях.
Параллельно с ЭЭГ будет оценка состояния сердечной деятельности с помощью ЭКГ.
Используемые беспроводные электроды подсоединяются по специальной методике в зависимости от вида животного и расположение сердца в его грудной клетке. Запись ЭКГ можно проследить, так же, как и ЭЭГ в реальном времени.
Автоматически будут рассчитываться зубцы классической ЭКГ: P, Q, R, S, T, интервалы R–R, P–Q, Q–T, S–T, комплекс QRS во всех стандартных и униполярных отведениях aVR, aVL, aVF, индекс Макруза (оценивающий гипертрофию предсердий), частота сердечных сокращений, электрическая ось сердца (ЭОС), а также показатели вариационной пульсометрии.
К первичным показателям вариационный пульсометрии относятся: мода, амплитуда моды и вариационный размах.
Мода (Мо) – это наиболее часто повторяющееся значение кардиоинтервалов в данном динамическом ряду, который отражает вероятный уровень функционирования синоатриального узла, а также состояние гуморального канала регуляции.
Амплитуда моды (АМо) – это число, которое характеризует наиболее часто повторяющегося кардиоинтервала, соответствующего значению моды, выраженное в % к объему выборки, отражает активность симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Вариационный размах (ΔХ) – вычисляется между разностью значением максимального и минимального кардиоинтервала R-R в исследуемом динамическом ряду, отражает активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.
На основании вышеперечисленных первичных показателей вариационной пульсометрии вычисляются вторичные показатели или показатели Р.М. Баевского.
Индекс напряжения (ИН) – отражает степень централизации регуляторных систем.
ИН =
Индекс вегетативного равновесия (ИВР) – указывает на соотношение между активностью отделов вегетативной нервной:
ИВР =
Вегетативный показатель ритма (ВПР) – позволяет судить о вегетативном балансе в пределах автономного контура регуляции сердечного ритма:
ВПР =
Показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР) – отражает уровень централизации управления сердечным ритмом:
ПАПР =
М (математическое ожидание) – среднее значение динамического ряда кардиоинтервалов, которая отражает конечный результат всех регуляторных влияний на сердце и систему кровообращения. Данный показатель является обратной частоте пульса за 1 мин: М = 60/ЧП (ЧП – частота пульса в минуту). Разница между математическим ожиданием и значением моды может служить условной мерой нестационарности в переходных процессах, а значение моды указывает на доминирующий в этом процессе уровень функционирования.
По полученным ЭКГ вычислялись индексы А.Я. Каплана:
Индекс дыхательной модуляции (ИДМ), рассчитывается по следующей формуле:
ИДМ =
Индекс симпатоадреналового тонуса (ИСАТ), рассчитывается по следующей формуле:
САТ =
Индекс медленноволновой аритмии (ИМА), рассчитывается по следующей формуле:
ИМА =
Индекс показателя сердечного стресса (ПСС) предназначен для оценки «плохой» вариабельности кардиоинтервалов, выражающейся в присутствии КИ одинаковой или очень близкой длительности с различием до 5 мс.
Индекс показателя сердечной аритмии (ПСА) предназначен для оценки экстравариабельности кардиоинтервалов или уровня аритмии. Он вычисляется как процент КИ, отличающихся от среднего значения более чем на 2 стандартных отклонения.
После снятия ЭКГ, можно будет вывести на экран «вегетативный портрет сердца» исследуемого животного и наглядную информацию о выраженности и наиболее вероятной локализации очагов изменений. Данная информация позволит надёжно контролировать даже доклинические «подпороговые» изменения состояния сердца.
Данная система, предназначенная для измерения электрических микроальтернаций ЭКГ-сигнала, измерит и проанализирует микроскопические колебания линий ЭКГ-сигналов в нескольких отведениях. Этот метод отличается эффективной системой фильтрации шумов основанный на так называемом методе дисперсионного картирования ЭКГ.
Метод дисперсионного картирования относится к новым технологиям контроля состояния миокарда, основанным на регистрации микроальтернаций ЭКГ-сигнала. Основная цель анализа микроальтернаций ЭКГ – получение ранних предикторов электрической нестабильности миокарда.
Следующие показатели данного устройства будут оценивать центральное и периферическое гемодинамическое состояние организма.
При проведении измерения на хвостовую артерию исследуемых животных будет накладываться манжета, соединенная с измерительным блоком.
Компрессия манжеты, запись осциллограммы и анализ данных будет осуществляться автоматически.
Оценка состояния сердечно-сосудистой системы будет производится на основании показателей, регистрируемых в результате измерения: систолического артериального давления (САД) и диастолического артериального давления (ДАД), бокового артериального давления (БАД), среднего артериального давления (СрАД), пульсового артериального давления (АДп), скорости пульсового артериального давления (СКАДп), частоты сердечных сокращений (ЧСС), сердечного выброса (СВ), сердечного индекса (СИ), ударного (или систолического) объема сердца (УО), ударного индекса (УИ), объемной скорости выброса (ОСВ), мощности сокращения левого желудочка (МСЛЖ), расхода энергии (РЭ), скорости кровотока линейного (СКлин), скорости распространения пульсовой волны (СПВ), податливости сосудистой системы (ПСС), общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС) и удельного периферического сопротивления сосудов (УПСС).
Все нейрофизиологические методы, используемые в данном портативном приборе, будут работать как холтер, в течение 24 часов. Каждые 4 часа будет происходить автоматическая статистическая обработка полученных референтных значений, с возможностью прослеживаемости изменения активности работы исследуемых систем и оценки в целом функционального состояния организма животного.
