Розрахунок параметрів функціональної системи дихання для оптимізації вибору режимів штучної вентиляції легенів

Abstract

Різноманітні процеси, що відбуваються в організмі, є керованими, тобто їхній стан визначається в залежності від конкретного впливу на них керуючої сторони. При цьому природним є намагання вибрати оптимальний керуючий вплив, найкращий у порівнянні з іншими можливими способами керування. Зрозуміло, що живому організму для оптимізації вибору керуючого впливу необхідно здійснити імітацію на математичній моделі, яка дозволила б у режимі реального часу імітувати збурення і прогнозувати функціональний стан організму внаслідок цих збурень. Це стосується, зокрема, прогнозування реакції функціональних систем організму при вірусному захворюванні. У роботі узагальнено математичну модель функціональної системи дихання, яка враховувала б різний характер руху повітря в повітроносних шляхах (ламінарний, турбулентний, змішаний). Складовими частинами моделі є моделі транспортування респіраторних газів у повітроносних шляхах, альвеолярному просторі, крові легеневих капілярів, артеріальній крові, крові тканинних капілярів, тканинах і змішаній венозній крові та самоорганізації системи дихання та кровообігу. Запропонована обчислювальна процедура може бути застосована з урахуванням масиву індивідуальних даних для вибору режимів штучної вентиляції легенів у разі важкого перебігу COVID-19.Various processes occurring in the body are controllable, meaning their state is determined by specific influences from the controlling side. In this context, the natural goal is to choose the optimal control influence, the best one compared to other possible control methods. Clearly, for the optimization of the control influence choice, a living organism needs to simulate it on a mathematical model, which would allow for real-time simulation of disturbances and forecasting the functional state of the organism as a result of these disturbances. This is particularly relevant for forecasting the response of the body's functional systems during viral diseases.