Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів
Заболевание COVID-19 поражает в первую очередь нижние дыхательные пути и у 20% инфицированных вирус SARS-CoV-2 проникает глубоко в легкие. При этом состояние больного стремительно ухудшается, и наиболее тяжелых пациентов необходимо срочно доставить в отделения интенсивной терапии и подключить к аппа...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/157 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Institution
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-157 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-15T10:20:10Z |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
математична модель функціональної системи дихання вірус SARS-CoV-2 штучна вентиляція легенів еластичність та супротив легеневих структур процес газообміну в легеневих структурах |
| spellingShingle |
математична модель функціональної системи дихання вірус SARS-CoV-2 штучна вентиляція легенів еластичність та супротив легеневих структур процес газообміну в легеневих структурах Aralova, Natalia Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| topic_facet |
математическая модель функциональной системы дыхания вирус SARS-CoV-2 искусственная вентиляция легких эластичность и сопротивление легочных структур процесс газообмена в легочных структурах математична модель функціональної системи дихання вірус SARS-CoV-2 штучна вентиляція легенів еластичність та супротив легеневих структур процес газообміну в легеневих структурах mathematical model of the functional respiratory system SARS-CoV-2 virus artificial ventilation of the lungs elasticity and resistance of pulmonary structures the process of gas exchange in pulmonary structures |
| format |
Article |
| author |
Aralova, Natalia |
| author_facet |
Aralova, Natalia |
| author_sort |
Aralova, Natalia |
| title |
Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| title_short |
Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| title_full |
Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| title_fullStr |
Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| title_full_unstemmed |
Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| title_sort |
математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів |
| title_alt |
Математическая модель выбора режимов дыхания при искусственной вентиляции легких Mathematical model for selecting respiratory modes for artificial ventilation of the lungs |
| description |
Заболевание COVID-19 поражает в первую очередь нижние дыхательные пути и у 20% инфицированных вирус SARS-CoV-2 проникает глубоко в легкие. При этом состояние больного стремительно ухудшается, и наиболее тяжелых пациентов необходимо срочно доставить в отделения интенсивной терапии и подключить к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Искусственная вентиляция легких необходима в тех случаях, когда инфицированный уже не может вдыхать самостоятельно достаточное количество кислорода и выдыхать накопленный углекислый газ. В этих случаях аппараты ИВЛ берут на себя функцию дыхательной системы. Методы искусственной вентиляции легких требуют не только экспериментального, но и теоретического обоснования. Для исследования предлагается математическая модель функциональной системы дыхания, в которой процесс дыхания подается как управляемая динамическая система и с помощью которой можно прогнозировать в динамике дыхательного цикла процесс газообмена в легочных структурах при различных возмущающих воздействиях. Для расширения области применения учитываются особенности процесса, которые характерны для рассматриваемых условий. Предложено дополнить модель уравнениями, учитывающими эластичность легких и сопротивление легочных структур. Поскольку существенна возможность получения количественных и качественных характеристик процесса массопереноса газов при различных видах искусственной вентиляции легких, предложено уравнение для описания различных видов легочного дыхания. Реализация предложенной модели позволит получить данные по исследованию процесса динамики респираторных газов при искусственной вентиляции легких, которые будут способствовать решению практических задач по оптимизации параметров технических аппаратов искусственной вентиляции легких. Дальнейшее сочетание такой модели с моделью развития вирусного заболевания может, в случае наличия соответствующего массива индивидуальных данных, оказать существенную поддержку в выборе режимов ИВЛ при осложненном течении вирусного заболевания. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/157 |
| work_keys_str_mv |
AT aralovanatalia matematičeskaâmodelʹvyborarežimovdyhaniâpriiskusstvennojventilâciilegkih AT aralovanatalia matematičnamodelʹviborurežimívdihannâprištučníjventilâcíílegenív AT aralovanatalia mathematicalmodelforselectingrespiratorymodesforartificialventilationofthelungs |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:43Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:43Z |
| _version_ |
1847373357007241216 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-1572024-03-15T10:20:10Z Математическая модель выбора режимов дыхания при искусственной вентиляции легких Математична модель вибору режимів дихання при штучній вентиляції легенів Mathematical model for selecting respiratory modes for artificial ventilation of the lungs Aralova, Natalia математическая модель функциональной системы дыхания вирус SARS-CoV-2 искусственная вентиляция легких эластичность и сопротивление легочных структур процесс газообмена в легочных структурах математична модель функціональної системи дихання вірус SARS-CoV-2 штучна вентиляція легенів еластичність та супротив легеневих структур процес газообміну в легеневих структурах mathematical model of the functional respiratory system SARS-CoV-2 virus artificial ventilation of the lungs elasticity and resistance of pulmonary structures the process of gas exchange in pulmonary structures Заболевание COVID-19 поражает в первую очередь нижние дыхательные пути и у 20% инфицированных вирус SARS-CoV-2 проникает глубоко в легкие. При этом состояние больного стремительно ухудшается, и наиболее тяжелых пациентов необходимо срочно доставить в отделения интенсивной терапии и подключить к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Искусственная вентиляция легких необходима в тех случаях, когда инфицированный уже не может вдыхать самостоятельно достаточное количество кислорода и выдыхать накопленный углекислый газ. В этих случаях аппараты ИВЛ берут на себя функцию дыхательной системы. Методы искусственной вентиляции легких требуют не только экспериментального, но и теоретического обоснования. Для исследования предлагается математическая модель функциональной системы дыхания, в которой процесс дыхания подается как управляемая динамическая система и с помощью которой можно прогнозировать в динамике дыхательного цикла процесс газообмена в легочных структурах при различных возмущающих воздействиях. Для расширения области применения учитываются особенности процесса, которые характерны для рассматриваемых условий. Предложено дополнить модель уравнениями, учитывающими эластичность легких и сопротивление легочных структур. Поскольку существенна возможность получения количественных и качественных характеристик процесса массопереноса газов при различных видах искусственной вентиляции легких, предложено уравнение для описания различных видов легочного дыхания. Реализация предложенной модели позволит получить данные по исследованию процесса динамики респираторных газов при искусственной вентиляции легких, которые будут способствовать решению практических задач по оптимизации параметров технических аппаратов искусственной вентиляции легких. Дальнейшее сочетание такой модели с моделью развития вирусного заболевания может, в случае наличия соответствующего массива индивидуальных данных, оказать существенную поддержку в выборе режимов ИВЛ при осложненном течении вирусного заболевания. Захворювання COVID-19 уражує в першу чергу нижні дихальні шляхи, і у 20 % інфікованих вірус SARS-CoV-2 проникає глибоко в легені. При цьому стан хворого стрімко погіршується, і найбільш важких пацієнтів необхідно терміново доправити до відділень інтенсивної терапії та підключити до апаратів штучної вентиляції легенів (ШВЛ). Штучна вентиляція легенів необхідна у тих випадках, коли інфікований вже не може вдихати самостійно достатню кількість кисню та видихати накопичений вуглекислий газ. У цих випадках апарати ШВЛ беруть на себе функцію дихальної системи. Методи штучної вентиляції легенів вимагають не лише експериментального, але й теоретичного обґрунтування. Для дослідження пропонується математична модель функціональної системи дихання, в якій процес дихання подається як керована динамічна система і за допомогою якої можна зпрогнозувати в динаміці дихального циклу процес газообміну в легеневих структурах при різноманітних збурюючих впливах. Для розширення області застосування враховуються особливості процесу, які характерні для умов, що розглядаються. Запропоновано доповнити модель рівняннями, які враховують еластичність легенів та супротив легеневих структур. Оскільки суттєвою є можливість отримання кількісних та якісних характеристик процесу масопереносу газів при різних видах штучної вентиляції легенів, запропоновано рівняння для описання різних видів легеневого дихання. Реалізація запропонованої моделі дозволить отримати дані щодо дослідження процесу динаміки респіраторних газів при штучній вентиляції легенів, які сприятимуть розв’язку практичних задач по оптимізації параметрів технічних апаратів штучної вентиляції легенів. Подальше поєднання такої моделі з моделлю розвитку вірусного захворювання може, у разі наявності відповідного масиву індивідуальних даних, надати суттєву підтримку у виборі режимів ШВЛ при ускладненому перебігу вірусного захворювання. COVID-19 mainly affects the lower respiratory tract, and in 20 % of people infected with the SARS-CoV-2 virus, it penetrates deep into the lungs. At the same time, the patient's condition quickly becomes critical, and the most severe patients must be urgently placed in the intensive care unit and connected to artificial lung ventilation (IVL) devices. Artificial ventilation is necessary when the lungs can no longer breathe in enough oxygen and breathe out the carbon dioxide that has been collected in them. In this case, ventilators take over the functions of the respiratory system. The methods of carrying out artificial ventilation of the lungs require not only experimental, but also theoretical justification. For the study, it is proposed to apply a mathematical model of the functional respiratory system, in which the breathing process is represented as a controlled dynamic system and which allows predicting the gas exchange process in the lung structures in the dynamics of the respiratory cycle under various disturbing influences. To expand the area of applicability, the process features characteristic of the conditions under consideration are taken into account. It is proposed to supplement the model with equations that take into account the elasticity and resistance of pulmonary structures. Since the possibility of obtaining quantitative and qualitative characteristics of the process of mass transfer of gases with various types of artificial ventilation of the lungs is essential, equations are proposed to describe different types of pulmonary respiration. Implementation of the proposed model will allow obtaining results on the study of the process of dynamics of respiratory gases during artificial ventilation of the lungs, contributing to the solution of practical problems on the optimization of the parameters of technical devices for artificial ventilation. The subsequent combination of the proposed model with the model of the development of a viral disease can, in the presence of an array of individual data, be of significant assistance in choosing mechanical ventilation modes in a complicated course of a viral disease. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2021-01-11 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/157 10.34229/1028-0979-2021-3-11 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 66 № 3 (2021): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 130-140 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 66 № 3 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 130-140 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 66 No. 3 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 130-140 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2021-3 ru https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/157/249 Copyright (c) 2021 Natalia Aralova https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |