Информационно-вычислительные технологии в медицине. Рубрика в журнале - Вестник медицинского института "РЕАВИЗ": реабилитация, врач и здоровье
Компьютерное моделирование раневого процесса (обзор литературы)
Статья научная
Актуальность. Компьютерное моделирование - это процесс математического моделирования, выполняемый на компьютере, который предназначен для прогнозирования поведения или результатов работы реальной или физической системы. Компьютерное моделирование имеет ряд преимуществ по отношению к классическим моделям эксперимента над животными: дешевизна метода (необходимость приобретать и содержать животных отпадает сама собой), быстрота получения результатов, отсутствие биоэтических проблем, возможность менять условия эксперимента и т.д.Целью данного исследования является обзор способов компьютерного моделирования раневого процесса, выявление недостатков моделей и предложение путей их решения, а также выбор наилучшей существующей модели для описания регенерации раны.Материал и методы. В ходе настоящей работы был произведен анализ зарубежной и отечественной литературы по проблеме компьютерного моделирования раневого процесса.Результаты. Проведя анализ соответствующей литературы по данной теме, проблема заключается именно в малоизученности процесса регенерации раны, так как в нём принимают участие множество различных клеток, цитокинов, факторов роста, ферментов, фибриллярных белков и т.д. Модели, существующие на данный момент, описывают регенерацию раны лишь крайне обобщённо, что не позволяет их применять в клинических условиях. Анализируя источники литературы, можно прийти к выводу, что оба численных подхода, как клеточно-биохимический (первый тип моделей), так и феноменологический (второй тип), применимы в случае моделирования ран и могут быть использованы весьма успешно. Проблема заключается в том, что на основании одного подхода нельзя отобразить целостную картину регенерации раны, а можно спрогнозировать лишь отдельные параметры регенерации, необходимые для тех или иных целей в связи со сложностью и многогранностью данного типического патофизиологического процесса.Заключение. Компьютерное моделирование ран до сих пор является спорной и сложной темой. Существующие модели не призваны описать все процессы, происходящие при регенерации раны, продуктивнее описывать различные явления при заживлении по-отдельности. Это связано с тем, что в регенерации кожи участвует множество элементов, учесть которые в полном объёме практически невозможно. Имеющиеся модели имеют исключительно научное значение, заключающееся в попытках познания всех сложных процессов и взаимодействий. Практическое применение затруднено, так как для существующих моделей нужны специфические входные данные, требующие высокоспециализированного оборудования. Если же абстрагироваться от всего этого, то наилучшей существующей моделью первого типа является модель Yangyang Wang, Christian F. Guerrero-Juarez, Yuchi Qiu, в дополнение к ней подойдёт любая из описанных феноменологических моделей.
Бесплатно
Статья научная
Цель исследования - разработка конечно-элементной модели посмертного теплообмена головы при наличии открытой проникающей черепно-мозговой травмы и оценка степени ее влияния на посмертное температурное поле данной области тела. С помощью приложения ELCUT 6.5 на основе метода конечных элементов осуществлено моделирование геометрии и посмертного теплообмена анатомических структур головы человека при отсутствии и наличии проникающей раны и ассоциированных с ней внутричерепных оболочечных кровоизлияний. Разработана двумерная конечно-элементная модель нахождения посмертного температурного поля головы при открытой проникающей черепно-мозговой травме в условиях конвективного теплообмена с воздушной средой. Доказано отсутствие значимого локального влияния открытой проникающей раны головы на посмертную динамику краниоэнцефальной и поверхностной температуры. Сделан вывод о том, что краниоэнцефальная температура может использоваться для определения давности наступления смерти при наличии открытой проникающей черепно-мозговой травмы.
Бесплатно
Математическое моделирование кинетики многократного приёма этанола
Статья научная
Цель исследования - построение на базе кинетического уравнения элиминации этанола нулевого порядка с абсорбцией и безвозвратным дефицитом абсорбции первого порядка математической модели кинетики многократного приёма этанола, а также её реализация в формате компьютерной программы. На основе указанного кинетического уравнения выполнено аналитическое математическое моделирование кинетики многократного перорального приёма этанола. В ходе моделирования разработан метод кинетического суммирования, позволяющий выполнить математическое описание динамики содержания этанола в организме в случае многократного приёма алкогольных напитков любых объёмов и крепости, разделённых промежутками времени любой продолжительности. Разработанный вычислительный алгоритм реализован в формате компьютерной программы «Alcohol Calculator V 3.0». Сделан вывод о целесообразности использования разработанной информационно-вычислительной технологии при судебно-медицинской оценке количественного содержания алкоголя в организме в юридически актуальный момент времени.
Бесплатно
Математическое моделирование кинетики однократного приема этанола
Статья научная
Цель исследования: построение кинетического уравнения элиминации этанола нулевого порядка с абсорбцией первого порядка, учитывающего безвозвратный дефицит абсорбции этанола, с возможностью определения погрешностей оценки параметров модели, а также реализация модели в формате компьютерной программы. Выполнено аналитическое математическое моделирование кинетики однократного перорального приёма этанола. Разработана математическая модель кинетики однократного приема этанола с его элиминацией нулевого порядка, абсорбцией и пресистемным метаболизмом первого порядка. Предложен метод оценки предельных абсолютных погрешностей кинетических параметров построенной модели на основе суммирования парциальных вкладов исходных физических величин. Комплекс разработанных вычислительных процедур реализован в формате компьютерной программы «Alcohol Calculator V 1.0». Сделан вывод о целесообразности использования разработанной информационно-вычислительной технологии при судебно-медицинской экспертной оценке острой алкогольной интоксикации.
Бесплатно
Математическое моделирование распределения этанола в биологических жидкостях организма
Статья научная
Цель исследования: построение кинетической модели распределения этанола в биологических жидкостях организма, а также её реализация в формате компьютерных программ. Выполнено аналитическое математическое моделирование кинетики этанола в жидких средах организма после однократного и многократного перорального приема алкоголя. Разработано уравнение распределения этанола во внутренних средах и иных жидкостях организма, основанное на кинетической модели элиминации нулевого порядка с абсорбцией и безвозвратным дефицитом абсорбции, а также достижением равновесного состояния с плазмой крови первого порядка. На базе указанной кинетической модели построены вычислительные алгоритмы оценки в жидкостях организма концентрации этанола в заданный момент времени, пиковой концентрации этанола и времени её достижения, времени полного выведения этанола, начала и окончания периода ложной элиминации. Получены решения задачи определения количества принятого этанола по его концентрации в биологической жидкости и уровня этанолемии в этот момент времени с возможностью расчёта их предельных абсолютных погрешностей. Построенная кинетическая модель обобщена на любое количество приемов этанола, разделенных временными промежутками любой продолжительности. Разработанные вычислительные алгоритмы реализованы в формате компьютерных программ «Alcohol Calculator V 7.0» и «Alcohol Calculator V 6.0», которые рекомендуется использовать при судебно-медицинской экспертной оценке острой алкогольной интоксикации.
Бесплатно
Статья научная
Появление технологии обработки изображений и трёхмерной печати открывает множество возможностей для применения в травматологии и ортопедии с учётом особенностей пациента. Современные способы медицинской визуализации с высоким разрешением могут обрабатывать данные для создания трёхмерных изображений, которые необходимы для печати физических объектов. В свою очередь, трёхмерные принтеры способны создать модель любой сложности формы и геометрии. В статье выполнен обзор литературы, посвящённой трёхмерному цифровому моделированию анатомических структур пациентов для формовки по ним металлофиксаторов для накостного сотеосинтеза. Поиск данных осуществлялся по базам Scopus, Web of Scince, Pubmed, РИНЦ за период 2012-2022 гг. Подтверждена эффективность трёхмерной печати для предоперационного моделирования накостных пластин: последняя идеально соответствует уникальной анатомии пациента, поскольку шаблон для неё построен по материалам компьютерной томографии. Индивидуальные шаблоны могут быть полезны и удобны для хирурга, когда геометрия костей пациентов выходит за рамки стандартных, и когда ожидаются улучшенные результаты операции из-за лучшего соответствия имплантатов анатомическим потребностям пациентов.
Бесплатно
Статья научная
В статье описаны конструкция и возможности применения разработанного нами оригинального устройства для моделирования внутриартериального кровообращения. Обозначены принципы действия прибора, широкий спектр экспериментальных и клинических исследований, при которых он может быть применен. Использование данной полезной модели проиллюстрировано клиническими примерами.
Бесплатно
