2) состояния системы без воздействия внешних или внутренних факторов
3) положения элемента в пространстве под влиянием внешних, либо внутренних факторов
4) состояния элемента под влиянием внешних, либо внутренних факторов (+)
В медицинской кибернетике элемент системы описывается не только координатами или положением в пространстве, а его состоянием — совокупностью параметров, определяющих функционирование в данный момент времени. Для физиологической системы это могут быть частота сердечных сокращений, артериальное давление, температура, газовый состав крови, уровень гормонов и другие переменные. Поэтому движением элемента считают изменение его состояния во времени, а не исключительно механическое перемещение.
Вынужденное движение возникает под действием факторов, изменяющих состояние системы: управляющих воздействий, внешних возмущений, а также внутренних взаимодействий и процессов регуляции. В математической модели оно может быть представлено уравнением dx/dt = f(x, u, w, t), где x — вектор состояния, u — управляющее воздействие, а w — возмущающие или дополнительные факторы. Именно поэтому правильным является вариант, связывающий вынужденное движение с изменением состояния под влиянием внешних или внутренних воздействий.
Формулировка, ограниченная изменением положения во времени или в пространстве, применима главным образом к механическим объектам и не отражает динамику биологических систем. Изменение физиологического состояния возможно без перемещения органа или клетки, например при изменении артериального давления под влиянием лекарственного препарата. Отсутствие воздействий соответствует свободному, или автономному, движению системы, определяемому начальными условиями и внутренней динамикой.
| Признак | Вынужденное движение | Свободное или автономное движение | Медицинская иллюстрация |
|---|---|---|---|
| Объект изменения | Вектор состояния системы, включающий несколько взаимосвязанных параметров | Также изменяется состояние, но без заданного внешнего воздействия | Изменение давления, пульса и сатурации у пациента |
| Источник влияния | Лечение, внешнее возмущение, сигнал управления или внутреннее взаимодействие элементов | Начальные условия и собственные закономерности функционирования | Инфузия препарата вызывает управляемую динамику гемодинамики |
| Роль управляющего сигнала | Изменяет траекторию состояния и может стабилизировать или корректировать систему | Отсутствует целенаправленный управляющий сигнал | Изменение дозы инсулина влияет на концентрацию глюкозы |
| Роль внутренних процессов | Учитываются взаимодействия органов, обратные связи и патологические механизмы | Система развивается за счёт уже существующих внутренних связей | Компенсаторная тахикардия при снижении сердечного выброса |
| Необходимость пространственного перемещения | Не требуется; достаточно изменения любого значимого параметра состояния | Также не является обязательным условием | Сдвиг кислотно-основного равновесия без перемещения органа |
| Математический критерий | Динамика определяется функцией состояния и воздействующими факторами: dx/dt = f(x,u,w,t) | Воздействующие входы принимаются равными нулю: dx/dt = f(x,t) | Модель изменения параметров мониторинга под действием терапии |
| Практическое значение | Позволяет оценивать реакцию системы на лечение, стимул или патологическое воздействие | Характеризует естественное течение процесса и его устойчивость | Разделение эффекта терапии и самостоятельной динамики заболевания |
В клинических информационных системах анализ вынужденного движения требует регистрации как состояния пациента, так и воздействий, полученных им в течение наблюдения. Это позволяет оценивать причинно-следственную связь между вмешательством и изменением физиологических показателей. Использование обратной связи делает возможным автоматическое поддержание параметров в заданном диапазоне, например при дозированном введении лекарственных средств. Такой подход лежит в основе моделирования, прогнозирования и интеллектуального управления медицинскими системами.