КардиоСимулятор

КардиоСимулятор рассчитывает электрокардиограмму из потенциалов действия ~300 сегментов миокарда — кривые не нарисованы заранее. Поэтому 73 заболевания и 21 кардиоактивный препарат возникают как следствие изменённой физиологии, а их эффекты складываются сами собой.

Для кого

Инструмент рассчитан на тех, кому нужна не картинка ЭКГ, а связь между механизмом и кривой.

Предполагается, что читатель уже знаком с азбукой ЭКГ. Модель не учит называть зубцы — она объясняет, откуда они берутся.

Как устроена модель

Расчётная цепочка: пять звеньев от геометрии сегмента до ленты кардиографа.

Изменение любого звена само доходит до ленты. Убрали источник в левой ножке — комплекс уширился и стал дискордантным; подняли калий — зубец T стал остроконечным, а P исчез. Ничего из этого не прописано отдельно.

Первое звено цепочки крупным планом. Эпикард возбуждается позже эндокарда, но реполяризуется раньше него — и весь зубец T умещается в эти 70 мс рассогласования.

Экраны

Рабочее окно устроено как прибор: слева список состояний, в центре сердце над движущейся лентой, справа измерения и разбор.

Синусовый ритм. На модели — коронарные артерии в бороздах, эпикардиальный жир и срезанные магистральные сосуды; ниже — лента со скоростью 25 мм/с.

Слои переключаются кнопками: разрез с сосочковыми мышцами и хордами, спиральный ход волокон с вихрем у верхушки, проводящая система сквозь полупрозрачный миокард.

Передний ИМпST. Синяя зона на модели и заштрихованные сегменты на схеме — одни и те же участки миокарда, а элевация ST в V1–V4 — их прямое следствие.

Фармакологический стенд. Один и тот же пациент в отведении II: флекаинид уширяет комплекс, не трогая реполяризацию; соталол растягивает QT, не трогая комплекс.

Охват

73 состояния в восьми группах — от синусовой брадикардии до синдрома Тимоти. Половина списка — базовая аритмология курса, остальное — то, что редко удаётся увидеть на практике.

Поверх любого из них накладывается 21 кардиоактивный препарат по классификации Воген-Уильямса — от хинидина до ивабрадина, плюс аденозин, атропин, магния сульфат, дигоксин и две интоксикации — трициклическими антидепрессантами и кокаином. Каждое состояние снабжено критериями, механизмом, клеточным составом ткани и связанными генами из справочника на 80 позиций.

Режимы работы

Одна и та же модель обслуживает четыре сценария — от разглядывания фронта возбуждения до экзамена на себе.

Ползунки стенда меняют физиологию поверх выбранного состояния: калий, кальций, длительность потенциала действия, скорость проведения, АВ-задержку и проводимость сети Пуркинье. Автоматические измерения можно скрыть, чтобы мерить самому.

Проверка модели

Норма попадает в референсные диапазоны, а каждый класс препаратов сдвигает именно тот интервал, за который отвечает его мишень.

Те же измерения после назначения препарата тому же пациенту:

Сильнее всего за модель говорят явления, которые никто не задавал:

• Синоатриальная блокада. Пауза выходит 1830 мс при интервале PP 902 мс — ровно вдвое. Кратность, по которой её отличают от синус-ареста, не запрограммирована.• Синдром Тимоти. Импульсы идут каждые 536 мс, а желудочки отвечают через 1068: блокада 2:1 возникает потому, что рефрактерность превысила интервал между ними.• Амилоидоз. Самая толстая стенка из всех состояний даёт самый низкий вольтаж: индекс Соколова 0,86 мВ против 1,51 в норме и 4,26 при ГЛЖ.• Фибрилляция при WPW. Минимальный интервал RR — 168 мс, то есть модель сама заходит за порог 250 мс, по которому оценивают риск внезапной смерти.• Блокада левой ножки. QRS 143 мс получается из того, что волна идёт через перегородку по рабочему миокарду, а не из заданной ширины комплекса.

Границы применимости

Это учебная модель, а не диагностический инструмент: она не заменяет работу с реальными записями и не годится для клинических решений. Что именно упрощено:

• Геометрия параметрическая. ЛЖ — усечённый эллипсоид, ПЖ — серп вокруг него; это не томографическая анатомия конкретного человека.• Разрешение ограничено тремя трансмуральными слоями и шагом сетки около полутора сантиметров — тонкая структура фронта ниже этого масштаба не воспроизводится.• Торс однороден. Лёгкие, кости и кровь не моделируются; абсолютные амплитуды откалиброваны по норме, а не выведены из проводимости тканей.• Ионные токи не интегрируются. Потенциал действия задан аналитической формой с управляемыми параметрами; токи названы и привязаны к генам, но уравнения Ходжкина–Хаксли не решаются.• Скрытое проведение приближённо. Карты активации строятся заранее, поэтому рефрактерный сегмент не преграждает путь волне за собой так, как это происходит в ткани.• Фибрилляция — фазовая модель блуждающих волн, а не решение уравнений реакции-диффузии: картина правдоподобна, конкретный ротор — нет.• У препаратов нет фармакокинетики: задан сдвиг тех же параметров, без доз, концентраций и времени действия.

Что дальше

Ближайшие шаги вытекают из того, что модель уже умеет, но пока не показывает.

Первые три строки добавляют пользы сразу и ничего не ломают. Последняя — принципиальный выбор: точность против скорости в браузере, и сейчас он сознательно сделан в пользу скорости.

На страницу проекта