Основные направления развития моделирования системы дыхания человека

В данной работе освещаются основные направления моделирования функциональной системы дыхания человека. Рассматривается процесс разработки математических моделей как отдельных подсистем системы дыхания, так и совместного их функционирования как единого целого. Показана актуальность создания и исследо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автор:	Бобрякова, И.Л.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Центр пам’яткознавства НАН України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури 2010
Назва видання:	Питання історії науки і техніки
Теми:	Розвиток наукових і технічних ідей
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77028
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека / И.Л. Бобрякова // Питання історії науки і техніки. — 2010. — № 2. — С. 5-11. — Бібліогр.: 28 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-77028
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-770282015-02-17T03:01:46Z Основные направления развития моделирования системы дыхания человека Бобрякова, И.Л. Розвиток наукових і технічних ідей В данной работе освещаются основные направления моделирования функциональной системы дыхания человека. Рассматривается процесс разработки математических моделей как отдельных подсистем системы дыхания, так и совместного их функционирования как единого целого. Показана актуальность создания и исследования математических моделей, реализующих функциональную самоорганизацию системы дыхания организма человека. У цій роботі висвітлюються основні напрямки моделювання функціональної системи дихання людини. Розглядається процес розробки математичних моделей як окремих підсистем системи дихання, так і спільного їх функціонування як єдиного цілого. Показана актуальність створення та дослідження математичних моделей, що реалізують функціональну самоорганізацію систему дихання організму людини. This work describes the main directions of modeling the functional system of human breathing.Process of developing mathematical models for separate subsystems of breathing system and their joint functioning as a whole is considered. Actuality of development and investigation of mathematical models reflecting functional self-organization of breathing system of human organism is shown. 2010 Article Основные направления развития моделирования системы дыхания человека / И.Л. Бобрякова // Питання історії науки і техніки. — 2010. — № 2. — С. 5-11. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. 2077-9496 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77028 519.876(09) ru Питання історії науки і техніки Центр пам’яткознавства НАН України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Розвиток наукових і технічних ідей Розвиток наукових і технічних ідей
spellingShingle	Розвиток наукових і технічних ідей Розвиток наукових і технічних ідей Бобрякова, И.Л. Основные направления развития моделирования системы дыхания человека Питання історії науки і техніки
description	В данной работе освещаются основные направления моделирования функциональной системы дыхания человека. Рассматривается процесс разработки математических моделей как отдельных подсистем системы дыхания, так и совместного их функционирования как единого целого. Показана актуальность создания и исследования математических моделей, реализующих функциональную самоорганизацию системы дыхания организма человека.
format	Article
author	Бобрякова, И.Л.
author_facet	Бобрякова, И.Л.
author_sort	Бобрякова, И.Л.
title	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека
title_short	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека
title_full	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека
title_fullStr	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека
title_full_unstemmed	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека
title_sort	основные направления развития моделирования системы дыхания человека
publisher	Центр пам’яткознавства НАН України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури
publishDate	2010
topic_facet	Розвиток наукових і технічних ідей
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77028
citation_txt	Основные направления развития моделирования системы дыхания человека / И.Л. Бобрякова // Питання історії науки і техніки. — 2010. — № 2. — С. 5-11. — Бібліогр.: 28 назв. — рос.
series	Питання історії науки і техніки
work_keys_str_mv	AT bobrâkovail osnovnyenapravleniârazvitiâmodelirovaniâsistemydyhaniâčeloveka
first_indexed	2025-07-06T01:24:34Z
last_indexed	2025-07-06T01:24:34Z
_version_	1836858815646007296
fulltext	РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 5 УДК 519.876(09) ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ ЧЕЛОВЕКА Бобрякова И.Л., канд. физ.-мат. наук, (Институт кибернетики им. В. М. Глушкова НАНУ) У цій роботі висвітлюються основні напрямки моделювання функціональної сис- теми дихання людини. Розглядається процес розробки математичних моделей як окремих підсистем системи дихання, так і спільного їх функціонування як єдиного ці- лого. Показана актуальність створення та дослідження математичних моделей, що реалізують функціональну самоорганізацію систему дихання організму людини. Система дыхания – совокупность ор- ганов, обеспечивающих снабжение орга- низма кислородом, выведение углеки- слого газа и освобождение энергии, не- обходимой для всех форм жизнедеятель- ности. У позвоночных и человека вклю- чает органы внешнего дыхания и транс- порта газов кровью, орга- неллы, реализующие тка- невое дыхание, механизмы регуляции и интеграции системы в единое целое. Система дыхания и проте- кающие в ней процессы массопереноса газов явля- ется важнейшей для орга- низма человека и животных функциональной системой. Исследование этих процес- сов позволяет давать оцен- ки физического состояния и работоспо- собности человека в процессе труда, при занятиях физической культурой и спор- том, в высокогорной и космической фи- зиологии, для клинической диагностики. Однако до сих пор недостаточно изу- чены механизмы функциональной само- организации системы дыхания, вклад систем внешнего дыхания и кровообра- щения в этот процесс, роль гипоксиче- ского и гиперкапнического стимулов ре- гуляции, их совместного воздействия и многие другие важные вопросы. Невоз- можность осуществления таких исследо- ваний была связана с трудностями экс- периментального определения ряда важ- нейших параметров и с отсутствием аде- кватных математических моделей дина- мики этих процессов. Поэтому актуаль- ным является исследование основных направлений развития моделирования системы дыхания и выбор оптимальных моделей. Изучение процесса мас- сопереноса газов в орга- низме человека связано с именами крупных физиоло- гов Дж. Холдена и С. Ду- гласа, предложивших прие- мы для определения коли- чества поглощенного орга- низмом кислорода и выде- ляемого углекислого газа; И. М. Сеченова, К. Бора, А. Крога, многих современных зарубежных и отечественных ученых, работы кото- рых позволили глубже понять законы и механизмы движения газов на отдель- ных участках их пути в организме. Соз- данию наиболее полных и адекватных моделей посвящены работы Д. Грея, Ф. Гродинза, В. Н. Новосельцева, А. Г. Мисюры, А.З. Колчинской. Наряду с традиционными для биологии и медици- ны подходами использование достиже- ний математических наук и вычисли- тельной техники создает новые возмож- ности для исследования свойств и функ- РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 6 ций физиологических объектов. Матема- тические модели становятся новым эф- фективным инструментом научно- теоретических исследований явлений живого организма. Опыт отечественного и зарубежного моделирования дыхатель- ной системы человека показывает, что описание основных закономерностей про- цесса массопереноса респираторных га- зов в организме является определяющим этапом модельных разработок, оказы- вающим влияние на весь ход дальней- ших исследований. Действительно, от выбора структуры модели, глубины по- нимания механизмов процесса переноса газов в организме, логики функциональ- ных связей в системе, масштабности ог- раничений зависит не только форма представления математической модели, но и, в конечном счете, ее научно- техническая и практическая значимость. Процесс массопереноса газов в орга- низме зависит от состояния внешней среды, анатомических и физиологиче- ских особенностей организма и обуслов- лен сложным взаимодействием деятель- ности нескольких функциональных сис- тем, принимающих участие в управле- нии этим процессом. Многообразие теоретических проблем физиологии дыхания, значительное ко- личество накопленного за последние де- сятилетия фактического материала по- требовало использования методов сис- темного анализа, позволяющих вскрыть связи между изменениями в окружаю- щей и внутренней среде, отдельными компонентами, управляющими воздей- ствиями и параметрами процесса. Такой подход привел к разработке большого количества математических моделей как отдельных подсистем системы дыхания, так и совместного их функционирования как единого целого. В физиологии дыхания [1, 2] накоплен значительный фактический материал, свидетельствующий о том, что основной функцией системы внешнего дыхания является поддержание постоянных уров- ней напряжений кислорода (paO2) и уг- лекислого газа (paCO2) в артериальной крови, а также концентрации ионов во- дорода в артериальной крови (pHa) и спинномозговой жидкости (pHсмж). В ды- хательных путях осуществляется движе- ние O2 с воздушным потоком к альвео- лам, а CO2, водяных паров, неиспользо- ванного кислорода и инертных газов – в обратном направлении. Газообмен про- исходит в респираторной зоне легких, альвеолах, где воздух вступает в контакт с кровью легочных капилляров вследст- вие диффузии газов через аэрогематиче- ский барьер под влиянием градиента их концентраций по обе стороны барьера. Вентиляция легких осуществляется ра- ботой дыхательных мышц. Уровень аль- веолярной вентиляции V& A определяется объемом воздуха, достигающим альвеол в единицу времени. Эти представления легли в основу ря- да работ по разработке моделей системы внешнего дыхания, представленной как система регуляции с обратной связью по отклонению. Регулирующим параметром является уровень альвеолярной вентиля- ции, который определяется значениями регулируемых параметров paO2, paCO2, pHa, pHсмж, точнее величинами их откло- нений от нормы. В настоящее время не существует единой концепции о роли каждого из этих параметров в регуляции V& A. Одной из первых и получившей наибольшее признание является теория независимого аддитивного влияния по- казателей химического состава крови и спинномозговой жидкости на вентиля- цию, на основании которой выведен эм- пирический закон для вычисления зна- чений V& A, являющийся уравнением ре- гулятора внешнего дыхания в устано- вившемся режиме. [3]. Согласно другому типу уравнения ре- гулятора существует прямо пропорцио- нальная зависимость между вентиляцией РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 7 и напряжением CO2 в артериальной кро- ви и обратно пропорциональная между V& A и paO2 [4]. Эффект pHa при этом не учитывался. Это уравнение более адек- ватно описывает экспериментальные данные для всех случаев, кроме сочета- ния низких paO2 и paCO2 [5], [6]. В рабо- те [7] это уравнение дополняется адди- тивным членом с учетом роли pHa. Предлагается также при построении уравнения регулятора учитывать время рефлекторного ответа хеморецепторов [8], [9]. Аортальные хеморецепторы реа- гируют быстрее, чем хеморецепторы спинного мозга, реакция которых замед- лена из-за инерционности процессов об- мена между тканями мозга и СМЖ. Ра- бота [9] подтверждает наличие быстрого компонента реакции на физическую на- грузку, но при этом не делается опреде- ленного вывода о нервной или гумо- ральной его природе. Утверждается, что в легочных сосудах нет хеморецепторов, реагирующих на pCO2 или pH. Также от- рицается, что необходимой и достаточ- ной для поддержания гомеостаза CO2 является сумма гуморальных компонен- тов крови, оттекающих от работающих мышц, в том числе и CO2. Другие исследователи считают, что увеличение легочной вентиляции при мышечной деятельности (гиперпноэ) происходит без выраженной связи с гу- моральными сдвигами, особенно в мо- мент включения нагрузки, когда такие сдвиги еще не успевают развиться. Воз- мущающее воздействие, каковым являет- ся работа, непосредственно активизируют дыхательный центр, обеспечивая быст- рую компенсацию или даже упреждение нарушений химизма внутренней среды, которые могли бы развиваться в связи с резким ростом метаболических процес- сов. Поэтому ряд авторов делают вывод, что в механизме рабочего гиперпноэ ос- новную роль играют не гуморальные, а чисто нейрогенные факторы. Высказыва- ется предположение, согласующееся с экспериментальными данными, что хемо- рецепторная стимуляция дыхательного центра служит необходимым фоном [1]. Рассмотренные выше модели описы- вают регулирующую подсистему систе- мы дыхания, которая дополняется моде- лью регулируемой подсистемы, описы- вающей процесс массопереноса газов в различных тканях. В 1954 г. Гродинз Ф. предложил математическую модель, со- стоящую из легочного и тканевого ре- зервуаров постоянного объема, соеди- ненных циркулирующей кровью. Мо- дель предназначалась для исследования инерционных свойств системы внешнего дыхания при изменении концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе. К ограничениям модели можно отнести предположение о том, что легкие явля- ются резервуаром постоянного объема с мертвым пространством, равным нулю, и с однородным составом. Явления ды- хательного цикла не рассматриваются, легкие вентилируются равномерным по- током воздуха, системный кровоток по- стоянен. Кроме того, делается допуще- ние о равенстве pO2 во вдыхаемом воз- духе, альвеолярном воздухе и в артери- альной крови. Регуляция производится только по изменениям значений напря- жений углекислого газа в артериальной крови. Исходя из этих предположений, выводятся уравнения массопереноса CO2 в организме, основанные на принципах материального баланса и непрерывности. В 1967 году модель была модифицирова- на: тканевой резервуар представлен в ви- де двух отдельных резервуаров – мозго- вого и периферических органов и тканей, описан массоперенос всех респираторных газов (O2, CO2, N2) в легких, тканях, мозге и спинномозговой жидкости. Многие известные модели принципи- ально сходны с выше рассмотренной моделью, а в ряде работ предпринята попытка отбросить ограничения, при ко- РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 8 торых работах [10, 11] изучается неод- нородность газового состава. Отдельные элементы математической модели Гродинза Ф. использовались в работах многих авторов [8, 12, 13]. Дан- ная модель применялась также для ис- следования уровня метаболизма тканей при физической нагрузке [14]. Для описания динамики вентиляции при устойчивой гипоксии предложена двухкомпонентная модель [15]. Предпо- лагается, что отклик вентиляции на ги- поксию определяется суммой компонен- ты, представляющей воздействия гипок- сии, стимулирующие увеличение венти- ляции, и компоненты, представляющей воздействия гипоксии, подавляющие вентиляцию. Учитывался нелинейный характер процесса. Сделан вывод о том, что комбинация стимулирующих и по- давляющих воздействий не является вполне аддитивной. Общим существенным недостатком рассмотренных моделей является то, что в них не берется во внимание изменение условий оксигенации крови в легких, происходящее в реальных условиях. В ра- ботах не учитывается альвеолярно-арте- риальный градиент, либо его приравни- вают к некоторой постоянной величине [16]. В некоторых моделях учитывается только анатомическое шунтирование [8]. Поэтому такие модели нельзя использо- вать для исследования состояний системы дыхания, сопровождающихся значитель- ными нарушениями оксигенации. Результаты работ по математическому моделированию системы внешнего ды- хания привели исследователей к необхо- димости учета воздействия других функциональных систем организма, и, прежде всего, системы кровообращения. В первую очередь эти работы были свя- заны с исследованием работы сердца, ре- гуляции его насосной функции, обеспе- чивающей поддержание нормального артериального давления. В основном эти модели построены на линейных и пара- метрических элементах, но были пред- ложены и нелинейные модели сердца при имитационном моделировании [17]. Математические модели сердечно- сосудистой системы занимают значи- тельный объем среди работ, опублико- ванных в отечественной и зарубежной литературе за последние годы. В обзоре [18] представлены различные типы ма- тематических моделей сердечно- сосудистой системы, включая модели артериального русла, венозной сети, ма- лого круга кровообращения, сердца, ре- гуляции кровообращения. Изложены концептуальные подходы к моделирова- нию сердечно-сосудистой системы, об- щее описание системы кровообращения, специфические особенности сердечных и сосудистых резервуаров, включая во- просы детальности, общности, практиче- ской значимости, роли в познании, ос- новные физиологические закономерно- сти. Рассмотрены методы исследования сердечно-сосудистой системы, включая методы синтеза (формализации, контро- ля, идентификации, оптимизации, фор- мирования критериев качества), обеспе- чения решений, программной и техниче- ской реализации. Изложены вопросы ор- ганизации баз знаний и данных как ин- теллектуальной основы принятия реше- ний. Приведены некоторые результаты применения математических моделей в кардиохирургии, кардиологии и интен- сивной терапии. В настоящее время существует не- сколько концептуальных моделей регу- ляции сердечно-сосудистой системы че- ловека. Еще в 1879 году Рой и Браун, а вслед за ними Гаскел (1880 г.) обратили внимание на причинную взаимозависи- мость между тканевым метаболизмом и кровотоком и высказали предположение о роли в ней кислорода. Дальнейшие ис- следования подтвердили высокую сте- пень корреляции между уровнем напря- жения кислорода в тканях и кровотоком. Это стало началом моделируется газо- РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 9 обмен в легких в исследованиях Гродин- за Ф. Так, в разработки метаболической теории регуляции кровообращения, ма- тематическим воплощением которой стала модель Гайтона А. [19]. Снижение содержания кислорода в крови приводит к увеличению минутного объема крово- обращения (МОК), что компенсирует доставку кислорода тканям. Тесная взаимосвязь величины кровотока с со- держанием O2 в крови и его потреблени- ем используется для неинвазивного оп- ределения МОК по принципу Фика [12, 19]. Местная регуляция кровообращения заключается в изменении перифериче- ского сопротивления под влиянием из- менений концентраций O2 и продуктов метаболизма в тканях [20]. Открытие Людвигом и Дитмаром де- прессорного нерва, Овсянниковым и Дитмаром сердечно-сосудистого центра положили начало изучению нервной ре- гуляции системы кровообращения. В ги- потезе гомеостаза артериального давле- ния Кохом Е. был сформулирован прин- цип центральной регуляции системы кровообращения, из которого следовало, что основной величиной, регулируемой центральной нервной системой, является артериальное давление. Гипотеза Коха Е. была положена в основу многих матема- тических моделей, в которых реакция сердечно-сосудистой системы была на- правлена на слежение за величиной среднего артериального давления. К этим работам относятся работы Амосова Н. М. и его учеников [8]. Проведена разработка модели управ- ления центральной нервной системы (ЦНС) сердечно-сосудистой системой человека. Рассматриваются 5 типов ре- гуляции: регуляция частоты сердечных сокращений; регуляция сопротивления периферических сосудов; регуляция со- кратимости миокарда; регуляция веноз- ного тонуса и регуляция сопротивления коронарных сосудов. Входной анализи- руемой переменной является кровяное давление в каротидном синусе. Управ- ление ЦНС моделируется с помощью модели NARMAX [21]. В последнее время внимательно изуча- ется гипотеза о совместном воздействии центральных и локальных механизмов ре- гуляции гемодинамики. В связи с этой концепцией возникают новые вопросы о роли отдельных механизмов регуляции в выработке реакции сердечно-сосудистой системы, о степени влияния различных ме- таболитов на изменение сосудистого тону- са, целый ряд других важных и интерес- ных проблем, решению которых посвяще- ны многочисленные публикации. Появление и развитие моделей от- дельных кислородтранспортных систем организма закономерно привело к рас- смотрению взаимосвязанного целостно- го их функционирования, объединенного общей задачей – обеспечение адекватно- го снабжения организма кислородом. В связи с этим весьма своевременной оказалась концепция Колчинской А.З. и Лауэр Н.В. о кислородных режимах ор- ганизма и механизмах их регуляции [22]. На основании анализа большого количе- ства экспериментальных данных сделан вывод, что регулирование кислородных режимов организма осуществляется “единой системой, которая координиру- ет сложнейшую работу самых различных механизмов и подчиняет ее основной за- даче – поддерживать на оптимальном уровне кислородные параметры на всем пути кислорода в организме – наиболее экономно, эффективно и надежно обес- печивать соответствие доставки кисло- рода кислородному запросу тканей”. Известны попытки локализовать в ор- ганизме интегративный центр, управ- ляющий системами внешнего дыхания и кровообращения. Это привело к гипотезе о существовании “функционально под- вижных созвездий”, осуществляющих такую интеграцию [23]. Модель регуляции физиологического гомеостаза [24] объединяет созданные РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 10 ранее модели систем дыхания, кровооб- ращения, регуляции кислотно- щелочного равновесия на уровне вход- ных и выходных переменных. Модель реализована на аналоговой ЭВМ. Анало- гичным образом создана модель внут- ренней среды организма, в которую вхо- дит еще система терморегуляции [8]. Система дыхания описывается известной моделью Гродинза Ф. [9], а остальные модели разработаны авторами. На основании концепции [22] разрабо- тана имитационная модель динамики га- зов в организме, описывающая массопе- ренос респираторных газов в организме человека всеми кислородтранспортными системами в динамике дыхательного цикла [25]. Регулирование осуществля- ется по принципу оптимального выбора управляющих параметров (дыхательного объема, длительности дыхательного цикла, объемных скоростей системного и регионального кровотоков), т. е., зада- ча регулирования сформулирована как классическая задача оптимизации по за- данному критерию, каковым является минимум квадрата отклонения величины доставки O2 от кислородного запроса. На модели исследуется динамика массопе- реноса респираторных газов в организме в условиях гипоксической гипоксии, фи- зической нагрузки, а также гипербарии [26-28]. Изучены переходные процессы при изменениях состава вдыхаемого воз- духа, перехода от покоя к нагрузке и, на- оборот, перепадах давления, а также ис- следован процесс управления уровнем га- зового гомеостаза организма. Проведен качественный анализ модели: показано существование и единственность реше- ний, неотрицательность, ограниченность и асимптотическая устойчивость. Таким образом, развитие математиче- ских моделей дыхательной системы че- ловека позволяет проведение за короткое время большого числа трудно осущест- вимых на практике и дорогостоящих экспериментов. Возможность моделиро- вания различных нагрузок, проверка и уточнение гипотез, качественная обра- ботка данных медико-биологических экспериментов и получение новых ре- зультатов для дальнейшего изучения ис- следуемого объекта - все преимущества метода математического моделирования предопределяют целесообразность исполь- зования математической модели в физио- логических исследованиях. А рассмотрен- ные выше основные направления модели- рования системы дыхания человека помо- гают исследователю в выборе наиболее адекватной математической модели для достижения поставленной цели. Изучение истории моделирования этих процессов помогает медикам и биологам углубленному пониманию уровня при- менения точных методов, позволяет учесть ошибки предыдущих исследова- ний и спрогнозировать дальнейшие на- правления процесса их развития. ЛИТЕРАТУРА 1. Маршак М.Е. Регуляция дыхания у человека. – М.: Медгиз, 1961. – 268 с. 2. Физиология человека. Т.3. Кровь. Кровооб- ращение. Дыхание / Пер. с англ.: Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. – М.: Мир, 1986. – 288 с. 3. Gray J.S. The multiple factor theory of respiratory regulation // Science. – 1946. – V.103. – P.739-744. 4. Cunningam D.J.C. The control system regulating breathing in man // Quart. Revs. Biophys. – 1973. – V.6, N 4. P.433-483. 5. Fokkens J.K. Mathematical simulation of oxygen therapy in chronic respiratory failure // Pflugers Arch. – 1974. – V.349, № 1. P.41-55. 6. Milhorn T., Brown D.K. Steadystate simulation of the human respiratory system // Comput. and Bio- med. Res. – 1970. –Vol. 3, № 6. – P. 604-619. 7. Ikeda N. A model of overall regulation of boty fluids // Annals of Biomed. Eng. – 1979. – Vol.7 - P.135-166. 8. Амосов Н. М., Палец Б. Л., Агапов Б. Т., Ер- макова И. И., Лябах Е. Г., Пацкина С. А., Соловьев В. П. Теоретические исследования физиологиче- ских систем. – Киев: Наук. думка, 1977. – 246 с. 9. Grodins F., Buell J., Bart A. Mathematical analy- sis and digital simulation of the respiratory control sys- tem // J. Appl. Physiol. – 1967. – Vol.22 , № 2. – P. 260-276. 10. Cherruault J. A model of gaseous exchanges be- tween alveouls and cappilaries // Medin. FO 77. Proc. РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2010 2 11 2nd World Conf. Med. Inform., Amsterdam, 1977. – P. 797-798. 11. Clauh J. C., Mitchell R. R., Fallat R. J. Simulation of intraregional ventilation - perfusion ratio moldistribution // Proc. 30th Annu. Conf. Eng. Med. and Biol., Los-Angeles, 1977. – Vol. 19. – Bathesda, 1977. – P.22. 12. Bache R.A., Gray W.M., Murray Smith D.J. Time-demain system indetification applied to noninva- sive estimation of cardiopulmonary quantities // IEEE Proc. – 1981. Vol.D128, № 2. – P.56-64. 13. Milhorn T., Brown D.K. Steadystate simulation of the human respiratory system // Comput. and Bio- med. Res. – 1970. –Vol. 3, № 6. – P. 604-619. 14. Быховская И.М. Динамическая модель регуля- ции внешнего дыхания при физической нагрузке // Физиол. человека. – 1976. – Т.2., № 5. – С.779-782. 15. Ward D. S., Dahan A., Mann C. B. Modeling the dynamic ventilatory response to hypoxia in humans // Ann. Biomed. Eng. – 1992. – 20, № 2. – P. 181-194. 16. Horgan J.D., Large R.L. Digital computer simula- tion of the human respiratory system // IEEE Intern. Con- vention Record. – 1963. – Vol.11, part 9. – P.149-157. 17. Finsterer R., Schima H., Honigschnabl J., Wie- selthaler G., Thoma H. The necessity of a nonlinear heart model in computer simulation studies of the circulation // Int. J. Artif. Organs. – 1991. – 14, № 9. – P. 553. 18. Лищук В. А.,Сазыкина Л. В. Математические модели сердечно-сосудистой системы // Итоги науки и техн. Сер. Бионика. Биокибернет. Биоинж. / ВИНИТИ. – 1990. – 7. – С. 1-140. 19. Гайтон А. Физиология кровообращения. Ми- нутный объем сердца и его регуляция. – М: Меди- цина, 1969. – 472 с. 20. Соловьев А. И. Механизмы регуляции тонуса сосудистых гладких мышц при изменении степени их оксигенации // Автореф. дис … докт. мед. наук. – Киев, 1987. – 34 с. 21. Vallverdu M., Korenberg M. J., Caminal P. A NARMAX model of the neural control of the cardio- vascular system // Proc. Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. and Biol. Soc., Orlando, Fla, Oct. 31 – Nov. 3, 1991. – Vol. 13. Pt 5/5. – New York (N. Y.), 1991. – P. 2319-2320. 22. Лауэр Н.В., Колчинская А.З., Куликов М.А. Расчеты параметров кислородных режимов орга- низма и построение кислородных каскадов // Ки- слородный режим организма и его регулирование. – Киев: Наукова думка, 1966. – С.16-22. 23. Сергиевский М. В. Интеграция деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой функциональ- ных систем // В кн. “ Кислородный гомеостазис и кислородная недостаточность”. – Киев: Наукова думка, 1979. – С. 18-27. 24. Шумаков В. Н., Новосельцев В. Н., Сахаров В. П., Штенгольд Е. Ш. Моделирование физиологиче- ских систем организма. – М.: Медицина, 1971. – 352 с. 25. Онопчук Ю.Н. Управлямые модели динамики газов в организме и их численный анализ // Автореф. дис ... докт. физ.-мат. наук. – Киев, 1984. – 45 с. 26. Онопчук Ю.Н., Бобрякова И.Л. Роль парамет- ров модели массопереноса газов в организме в ста- билизации переходных процессов // Кибернетика и вычисл. техника. – 1993. – Вып.98. – С.65 – 68. 27. Бобрякова И.Л. Исследование роли гипокси- ческого стимула регуляции системы дыхания орга- низма человека // Укр. журн. мед. техніки і технології. – 1999. – № 1. – С.104 – 110. 28. Бобрякова И.Л. Моделирование процесса оп- тимального управления системой дыхания челове- ка в сложной ситуационной обстановке // Инфор- мационные технологии в управлении сложными системами: Тез. докл. междунар. конф.– Днепропе- тровск, 2008. – С. 120. Бобрякова И.Л. Основные направления развития моделирования системы дыхания че- ловека. В данной работе освещаются основные направления моделирования функциональной системы дыхания человека. Рассматривается процесс разработки математических моделей как отдельных подсистем системы дыхания, так и совместного их функционирования как единого целого. Показана актуальность создания и исследования математических моделей, реализующих функциональную самоорганизацию системы дыхания организма человека. Bobrjakova I.L. The main directions of development of modeling the system of human breath- ing. This work describes the main directions of modeling the functional system of human breathing. Process of developing mathematical models for separate subsystems of breathing system and their joint functioning as a whole is considered. Actuality of development and investigation of mathematical models reflecting functional self-organization of breathing system of human organism is shown.

Основные направления развития моделирования системы дыхания человека

Репозитарії

Схожі ресурси