Математическая модель газообмена при исследовании вентиляционной реакции человека методом возвратного дыхания Conference Abstracts
Conference |
XVIII Всероссийская школа «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» 27-30 May 2024 , Дивноморское |
||
---|---|---|---|
Source | Математическое моделирование и биомеханика в современном университете : тезисы докладов XVIII Всероссийской школы Compilation, ЮФУ. Таганрог.2024. 134 c. ISBN 978-5-9275-4672-5. РИНЦ |
||
Output data | Year: 2024, | ||
Authors |
|
||
Affiliations |
|
Abstract:
Разработана математическая модель газообмена в биотехнической системе (БТС), включающей кардиореспираторную систему человека и внешнее пространство заданного объема. В предыдущей модели в теле человека было выделено 2 компартмента - «легочный» и «тканевой» [Ermolaev et al. 2020]. В новой модели выделен компартмента «мозговой». Четвертый -«внешний» компартмент — дыхательный контур, вне тела человека, и описывает внешнюю среду атмосферу или любое другое ограниченное пространство, из которого человек вдыхает воздух, в том числе устройства для исследования регуляции дыхания или средства зашиты дыхания с соответствующими параметрами температуры, давления, влажности и содержанием газов. Исследование включает разработку модели газообмена в БТС. а также сравнение экспериментальных данных, подученных и опытах Д. Рида [Read, 1967]. с результатами имитационною моделирования. Рассматриваются динамика парциальных давлений метаболических газов в БТС вовремя возвратною дыхания (ВД) с различными условиями — разные размеры «внешнего» компартмента. наличие гипероксической подготовки испытуемых или гипервентиляции, начальные значения содержаний газов. Модель описывает динамику содержания и состояния газов (СО2, O2 и других газов, не участвующих в метаболических и химических реакциях, например N2) в 4-х компартментах БТС во время ВД. Модель характеризуется 3 группами параметров: управляющие и управляемые параметры кардиореспираторной системы человека, и начальные значения переменных. На основе модели найдена чувствительность управляемых параметров к управляющим параметрам. Газовая смесь в БТС рассматривается как многокомпонентная система, состоящая из водяною пара и сухой газовой смеси, которая ведет себя как идеальный газ Вентиляционная реакция человека на измененный газовый состав альвеолярного таза определяется гиперкапническим и гипоксическим хемо рефлексами, описанных дифференциальными уравнениями (Magosso Е. et al., 2001). Модель газообмена и БТС описывается замкнутой системой уравнений, состоящей из 10 обыкновенных дифференциальных и 10 алгебраических уравнений. Все вычисления производились в среде MATLAB в режиме с автоматическим выбором решателя с фиксированным шагом. Полученное хорошее соответствие имитационных и экспериментальных данных о динамике состава газа в БТС показывает-, что модель позволяет прогнозировать состояние газового обмена смеси в БТС в каждый момент времени применения метода ВД. Таким образом, разработана модель БТС, содержащей ткани, кардиорпираторную систему человека н «внешний» компартмент. Верификация модели показала её адекватность. Работа поддержана программой фундаментальных исследований ГНЦ РФ — ИМБП РАН (тема FMFR-2024-0038).
Cite:
Ермолаев Е.С.
, Дьяченко А.И.
, Шулагин Ю.А.
Математическая модель газообмена при исследовании вентиляционной реакции человека методом возвратного дыхания
In compilation Математическое моделирование и биомеханика в современном университете : тезисы докладов XVIII Всероссийской школы. – ЮФУ., 2024. – ISBN 978-5-9275-4672-5.
Математическая модель газообмена при исследовании вентиляционной реакции человека методом возвратного дыхания
In compilation Математическое моделирование и биомеханика в современном университете : тезисы докладов XVIII Всероссийской школы. – ЮФУ., 2024. – ISBN 978-5-9275-4672-5.
Identifiers:
No identifiers
Citing:
Пока нет цитирований