Отмечено, что причины развития ишемической болезни сердца (ИБС) у человека самые разнообразные, следствие - несоответствие минутного объема крови потребностям обеспечения органов и тканей в кислороде. Модель функциональной системы дыхания наиболее приемлема для теоретических исследований гипоксических состояний организма при ИБС. Для моделирования и определения степени поражения коронарных сосудов использована четырехкамерная модель сердца с подводящими к каждой камере коронарными сосудами.

Для исследования проблемы надежности функционирования организма предложены математические методы теории надежности и математического моделирования его основных функциональных систем. Показано, что наиболее пригодной моделью надежности является цепь последовательно соединенных звеньев, представляющих собой отдельные функциональные системы организма. Оказалось, что наиболее слабыми звеньями, которые определяют надежность функционирования организма в экстремальных условиях высокогорья даже для здорового человека, являются системы дыхания, кровообращения, терморегуляции и ВНД. Количественные характеристики надежности этих систем определены через основные показатели. Влияние недостаточного содержания кислорода в дыхательной смеси, низкого атмосферного давления, низких температур среды имитируются на компьютерных моделях организма. Анализ результатов моделирования показал, что умеренная физическая нагрузка улучшает показатели адаптивности организма к экстремальным условиям высокогорья, повышает работоспособность и надежность его функционирования.

Індекс рубрикатора НБУВ: Р343.42 + Р412-4

Рубрики:

Функціональні методи дослідження системи дихання

Хвороби системи дихання

Шифр НБУВ: Ж26810 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложенная автоматизированная информационная система включает в себя информационное, математическое, алгоритмическое, программное обеспечение, реализованное в виде соответствующих программных средств, связанных с базой данных, сохраняющей информацию, необходимую для оценки текущего функционального состояния спортсменов, а также результаты предыдущих обследований и нормативные данные.

Построены интегральные оценки для прогнозирования надежности функционирования организма спортсмена в различных условиях жизнедеятельности.

Розглянуто підходи до оцінки інтелектуальної власності в наукових організаціях, зокрема витратний, прибутковий та ринковий. Проаналізовано законодавство України щодо оцінки вартості інтелектуальної власності.

The existing approaches used in determination of the royalty rates for technology transfer contracts and based on the experience of research institutions of the National Academy of Sciences of Ukraine, research organizations and universities in Europe and USA were reviewed. The analysis of the existing rates has been made as well as recommendations on determination of the royalty rates for technology transfer contracts between research institutions and foreign and domestic partners have been worked out.

Предложена математическая модель краткосрочной и среднесрочной адаптации системы дыхания лиц, находящихся под сочетанным воздействием гипобарической и гиперметаболической гипоксии. Приведены результаты прогнозирования состояния функционирования системы дыхания по напряжению кислорода в крови и тканях работающих органов у спасателей при их адаптации к условиям горных метеофакторов.

To research the reliability of operator work in the conditions of an increased situational stress the model of chain with a weak link is offered. Program complex is offered to study the work reliability of military transport drivers and pilots in the conditions of increased situational stress.

Приведены математические модели и комплекс программной поддержки для оценки функционального ресурса организма человека на основе математической модели функциональной системы дыхания и оптимизации выбора режима реабилитации после тяжелой физической нагрузки.

An original method for evaluating title to intellectual property based on improved cost approach has been presented. An example of application to a specific task of evaluating a technology for manufacture of dualuse products has been given.

На математической модели системы дыхания с оптимальным управлением проведены исследования роли гипоксии, гиперкапнии и гипометаболизма при физических нагрузках и пребывании в условиях разреженного воздуха как решения задачи разрешения конфликтной ситуации между тканями исполнительных и управляющих органов в борьбе за кислород. На основании сравнительного анализа экспериментальных данных и данных, полученных при имитационном моделировании гипобарической гипоксии и гипоксии нагрузки, теоретически обоснована полезность этих процессов для саморегуляции системы дыхания. Предполагается, что предложенный подход может оказаться полезным при рассмотрении роли гипоксии, гиперкапнии и гипометаболизма при возмущениях внутренней и внешней среды в процессе жизнедеятельности человека в экстремальных условиях и привести к постановке новых задач в физиологии спорта, труда и отдыха.

Представлены уравнения динамики инертных газов в организме при гипербарии, дополняющие математическую модель функциональной системы дыхания, которые могут быть использованы для прогнозирования напряжений респираторных газов при компрессии, экспозиции на грунте и декомпрессии акванавтов.

На математической модели массопереноса респираторных газов в организме с оптимальным управлением исследована зависимость компенсаторных реакций функциональной системы дыхания спортсменок от гормонального статуса их организма при вдыхании газовой смеси с низким содержанием кислорода. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учитывать при планировании тренировочного процесса и соревновательной деятельности спортсменок особенности адаптации к гипобарической среде при циклических изменениях концентрации половых гормонов в их организме.

На математической модели функциональной системы дыхания имитировалось вдыхание спортсменками газовой смеси с низким содержанием кислорода и исследовалась зависимость функциональной самоорганизации их организма от гормонального статуса на протяжении менструального цикла. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при планировании тренировочного процесса и формировании команд в соревновательной деятельности спортсменок необходимо учитывать особенности адаптации к гипоксической среде при циклических изменениях концентрации половых гормонов в их организме.

В практике спортивной подготовки хроническое физическое перенапряжение функций ведущих систем организма, в том числе и системы иммунитета, является следствием нагрузок, неадекватных функциональным возможностям организма спортсмена. В современном спорте неправильная организация тренировочного процесса, недостаточная его индивидуализация, большие тренировочные и соревновательные нагрузки, превышающие функциональные возможности организма, могут стать причиной перетренированности - патологического состояния организма спортсмена, что приводит к перенапряжению функций систем организма, в том числе системы неспецифической защиты организма и иммунитета. В процессе напряженных физических и психоэмоциональных нагрузок хроническое перенапряжение системы иммунитета - иммунодефицитные состояния - проявляется в повышении восприимчивости организма спортсмена к генетически чужеродным факторам, в частности к инфекциям. Изменения функций системы иммунитета у лиц, занимающихся физической культурой и спортом, имеют дозозависимый эффект: максимальные физические нагрузки угнетают функции иммунной системы, а оптимальные нормализуют и стимулируют их. Существует также обратная зависимость: нарушение деятельности иммунной системы может оказаться одним из ведущих факторов, лимитирующих работоспособность спортсмена. Поэтому в практике спорта высших достижений актуальна задача оптимизации процесса выбора тренировочных нагрузок, одним из способов решения которой является имитационное моделирование. Цель работы - построение математической модели иммунной системы спортсмена высокой квалификации. Для исследования перетренированности - патологического состояния организма спортсмена, приводящего к состоянию перенапряжения функций систем организма, в том числе и системы иммунитета, предлагается математическая модель иммунной системы спортсмена высокой квалификации, включающая в себя модели массопереноса и массообмена респираторных газов в динамике дыхательного цикла, функциональной самоорганизации системы дыхания, процесса развития иммунодефицитных состояний, уравнений изменения температур. Особенностью предложенной модели является также учет особенностей организма спортсмена высокой квалификации в виде автоматического выбора кровотока, соответствующего краткосрочной, среднесрочной или долгосрочной адаптации.

Поиск путей повышения индивидуальной адаптации организма спортсменов к большим психоэмоциональным и физическим нагрузкам - актуальнейшая задача спорта высших достижений. Одним из путей ее решения является использование метода нормобарической интервальной гипоксической тренировки (НБ ИГТ), предложенного А. З. Колчинской в качестве нетрадиционного комбинированного средства повышения эффективности тренировочного процесса (ТП) в спорте. Комбинированный метод предполагает проведение курса НБ ИГТ на фоне планового ТП, что приобретает особое значение при спортивной подготовке женщин. Уделено внимание исследованию влияния гормонального статуса на функциональную систему дыхания (ФСД), на особенности кислородных режимов организма в разные фазы менструального цикла. Естественно предположить, что спортсмен высокого класса нуждается в индивидуальном подборе режимов ИГТ. Существенную помощь при планировании ТП и гипоксической тренировки может оказать математическая модель ФСД, позволяющая в динамике дыхательного цикла определить степень адаптированности организма к гипоксии и кумулятивный эффект от сочетанного применения планового ТП и ИГТ, формализовать критерии рациональности режимов ИГТ и построить алгоритмы их выбора с учетом индивидуальных особенностей организма человека. Предложен комплекс математического, алгоритмического и программного обеспечения, позволяющий с помощью математической модели ФСД имитировать процесс ИГТ и с учетом индивидуализации модели научно обосновать выбор режимов ИГТ (состав газовой смеси и время воздействия) для конкретного спортсмена.

Одной из важнейших задач медицины труда является обеспечение более позднего развития утомления и поддержания оптимальной стабильности функционального состояния (ФС) человека-оператора системы непрерывного взаимодействия. Комплексное изучение кислородного обеспечения организма человека в процессе приспособления к новым жизненным условиям и видам деятельности позволяет выявить ведущие звенья в каскаде компенсаторных реакций и оценить функциональные резервы организма. Трудности методического характера, возникающие при получении характеристики ФС человека в процессе его работы, приводят к необходимости построения математических моделей, описывающих функции основных физиологических систем организма для теоретического исследования состояния этих систем при напряженной работе, оценки резерва регуляторных механизмов, прогнозирования возможных последствий и коррекции состояния организма. Одной из таких моделей является математическая модель массопереноса и массообмена респираторных газов в организме человека, позволяющая в динамике дыхательного цикла имитировать возмущения внутренней и внешней сред и таким образом прогнозировать возможные реакции организма на эти возмущения. На модели исследовани компенсаторные реакции системы дыхания при имитации напряженной операторской деятельности. Полученные результаты свидетельствуют о том, что интенсификация этой деятельности, связанная с увеличением скорости потребления кислорода тканями мозга на 10 - 30 %, не вызывает существенной перестройки режимов кардиореспираторной системы, более интенсивная деятельность приводит к активному включению механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы и системы внешнего дыхания, изменению тонуса гладких мышц и связана с развитием гипоксии организма. Имитация на математической модели сложной ситуационной обстановки для организма среднестатистического человека показала, что при компенсации нагрузки в сложной ситуационной обстановке при принятии решений определяющая роль принадлежит функционалу качества управления по гиперкапническому стимулу и на поведение минимизируемого функционала большее влияние оказывает изменение параметров вентиляции. Определение оптимума человека-оператора и соответствующих ему изменений наиболее информативных показателей дает возможность прогнозировать границы зоны оптимальной трудоспособности, а в перспективе - перейти к управлению функциональным состоянием оператора, повысить качество и надежность процедуры профессионального отбора и проведения взвешенной кадровой политики для операторов систем непрерывного взаимодействия.

Современный методический уровень медицинской диагностики позволяет получить лишь некоторый срез текущего состояния человека, поэтому в медицине и физиологии широко применяются математические модели (ММ) функциональных систем (ФС) организма, позволяющие благодаря имитации исследовать его на уровне, недоступном для инвазивных методов. МММ позволяют имитировать работу такой сложной интегративной системы, как организм человека, прогнозировать его регуляторные реакции и стационарные состояния при экстремальных нагрузках. Для имитации гипоксического состояния, вызванного вирусом SARS-CoV-2, предлагается использовать комплексную ММ ФС дыхания и кровообращения (ДиК), терморегуляции, иммунного отклика и эритропоэза для прогнозирования течения вирусного заболевания. Основа разработки - ММ ФС ДиК, являющаяся самоорганизованной динамической системой, в которой исполнительные органы саморегуляции направляют свои усилия на поддержание равновесия парциальных давлений и напряжений респираторных газов при заданном уровне возмущающих воздействий. В структуру модели также входят ММ иммунного отклика и терморегуляции. Пассивные механизмы саморегуляции представлены ММ эритропоэза. Также в структуру комплексной ММ входят уравнения транспорта фармакологического препарата, применение которого позволяет стабилизировать гипоксическое состояние, возникающее при осложненном течении заболевания. Ставятся вопросы об уточнении базовой модели на участке альвеолярного пространства - крови легочных капилляров. При соответствующих уточнениях модель может оказаться полезной для имитации течения вирусного заболевания, вызванного SARS-CoV-2, и способов коррекции гипоксического состояния.

Заболевание COVID-19 поражает преимущественно нижние дыхательные пути, и у 20 % зараженных вирус SARS-CoV-2 проникает глубоко в легкие. При этом состояние больного быстро становится критическим, и самых тяжелых пациентов необходимо срочно поместить в отделение интенсивной терапии и подключить к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ). ИВЛ в тех случаях, когда легкие больше не могут вдыхать достаточно кислорода и выдыхать собравшийся в них углекислый газ. В этом случае аппараты ИВЛ берут на себя функции дыхательной системы. Методы осуществления ИВЛ требуют не только экспериментального, но и теоретического обоснования. Для исследования предлагается применить математическую модель функциональной системы дыхания, в которой процесс дыхания представляется как управляемая динамическая система и которая позволяет прогнозировать в динамике дыхательного цикла процесс газообмена в легочных структурах при различных возмущающих воздействиях. Для расширения области применимости учитываются особенности процесса, характерные для рассматриваемых условий. Предлагается дополнить модель уравнениями, учитывающими эластичность легких и сопротивление легочных структур. Поскольку существенное значение имеет возможность получения количественных и качественных характеристик процесса массопереноса газов при различных видах ИВЛ, предлагаются уравнения для описания разных видов легочного дыхания. Реализация предложенной модели позволит получить результаты по исследованию процесса динамики респираторных газов при ИВЛ, способствующие решению практических задач по оптимизации параметров технических аппаратов ИВЛ. Последующее объединение предложенной модели с моделью развития вирусного заболевания при наличии массива индивидуальных данных может оказать существенную помощь в выборе режимов ИВЛ при осложненном течении вирусного заболевания.