Suggested mathematic models may be useful for organism reliable functioning prognosis for the activities at different conditions. Objective characteristics of organism supply by oxygen are used for these models as well as stress degrees of organism regulatory systems for the compensation of perturbation effects in external and internal organism media.

Предложена математическая модель и комплекс информационной поддержки для исследования надежности и профессионального отбора операторов систем непрерывного взаимодействия при работе в экстремальных условиях внешней среды. Приведены результаты численного анализа работы модели для организма среднестатистического человека.

Разработаны математические модели управления для систем организма: дыхательной, кровообращения и терморегуляции. Они позволяют выполнять теоретические исследования параметров, характеризующих среднестатистический организм человека, и демонстрируют реакцию его самоконтролируемых параметров на различные изменения окружающей среды.

Запропоновано комплекс інформаційної підтримки для дослідження компенсаторних і захисних реакцій організму осіб льотного складу у разі екстремального збурення внутрішнього та зовнішнього середовища і фармакологічної корекції процесу відновлення.

The mathematical model and a set of informational support for the investigation of reliability and professional selection of operators for the systems of uninterrupted interaction for the work in extreme conditions of environment is suggested. The results of numerical analysis of model functioning for the average person organism are given.

Представлено комплекс математичного, алгоритмічного та програмного забезпечення для оптимізації вибору режимів інтервального гіпоксичного тренування для осіб льотного складу, спрямованого на підвищення адаптації, працездатності та резистентності членів льотних екіпажів. В основу покладено математичну модель масопереносу та масообміну кисню, вуглекислого газу та азоту в організмі людини. Розглянуто задачу прогнозування тканинних кровообігів, як розв'язок конфліктної ситуації, яка виникає в організмі людини при внутрішніх та зовнішніх збуреннях між тканинами керуючих органів та тканинами виконавчих органів саморегуляції. Розподіл системного кровообігу по тканинам здійснюється у відповідності до гіпоксичного або гіперкапнічного стимулу, тому поставлена задача формулюється як задача квадратичного програмування. Наведено ітераційну процедуру для вивчення та оцінки газового стану системи дихання при використанні інтервального гіпоксичного тренування, яке може сприяти підвищенню професійної майстерності льотних екіпажів, їх фізичної та психологічної працездатності та готовності до виконання складних учбових та бойових завдань в обмеженому просторі та умовах несприятливого зовнішнього середовища.

Запропоновано алгоритм обробки моделей даних для оцінювання фізичного, психофізіологічного та функціонального стану членів льотних екіпажів, який може бути використаний при розробці інформаційно-діагностичної системи, призначеної для автоматизації збору, зберігання і оброблення інформації фізіологічних і психофізіологічних даних служби профілактичних медичних оглядів осіб льотного складу. Існує низка інформаційних технологій, які об'єднують комплекси пристроїв і методів для визначення психологічних і психофізіологічних характеристик операторів в процесі їх професійної діяльності в даний час. Виконана робота може бути використана при розробці інформаційно-діагностичної системи, призначеної для автоматичного збору, зберігання і обробки фізіологічних і психофізіологічних даних для профілактичних медичних оглядів для персоналу льотних екіпажів.

Запропоновано автоматизовану інформаційну систему для дослідження функціонального стану осіб льотного складу, яка базується на концепції регулювання кисневих режимів організму людини. Розробку реалізовано на базі системи керування базами даних та системи програмування Lasarus. Ця електронна інформаційна система включає в себе два автоматизованих робочих місця; наведено список їх функцій, а також опис. Ці автоматизовані робочі місця дозволяють надати суттєву практичну підтримку при розв'язанні комплексу задач, пов'язаних із покращенням стану організму, розвитком загальних фізичних якостей та спеціальною фізичною підготовкою членів льотних екіпажів.

Мета роботи - проаналізувати матеріал щодо розроблення електронних автоматизованих робочих місць для створення більш досконалих зразків у біотехнології. Було застосовано методи програмного, математичного, а також імітаційного моделювання. Обговорено інформацію щодо кількох прототипів електронних автоматизованих робочих місць, створених для біології та суміжних галузей в Україні протягом останніх 25 - 30 років. Подано результати створення декількох автоматизованих робочих місць, розроблених авторами. Узагальнено одержані дані та розроблено комплекс рекомендацій щодо їх практичного використання.

Збільшення інтенсивності праці льотчиків, викликане швидкими темпами розвитку льотної техніки і ускладненням бойових завдань, що стоять перед членами льотних екіпажів, збільшує навантаження на організм осіб льотного складу в цілому, і зокрема на серцево-судинну систему. Вітчизняні та зарубіжні джерела містять статистику, яка свідчить про збільшення кількості льотних пригод, викликаних серцево-судинними патологіями у льотчиків, зростанні кількості осіб льотного складу, визнаними непридатними до льотної роботи з тих же причин, зниженням віку членів льотних екіпажів, що мають патології серцево-судинної системи. Тому актуальними є питання своєчасного виявлення та оптимізації процесу лікування серцево-судинних захворювань у членів льотних екіпажів. На жаль, можливості тільки інструментального підходу для оптимізації вибору шляхів корекції циркуляторної гіпоксії у осіб льотного складу, викликаної ішемічною хворобою серця досить обмежені. Суттєву допомогу може надати імітаційне моделювання процесу перебігу захворювання за різних способів лікування шляхом введення фармакологічного препарату. Представлено математичну модель розвитку ішемічної хвороби серця у осіб льотного складу, що складається з математичної моделі транспорту респіраторних газів в організмі льотчика, моделі конфліктно-керованих процесів у разі самоорганізації функціональної системи дихання, доповнена диференціальними рівняннями, що описують зміни напружень кисню в артеріальній крові при стенозі артерій, викликаних ішемічною хворобою серця і рівняннями, що описують транспорт фармакологічного препарату, який використовується для лікування. Такий склад моделі, в разі її індивідуалізації, дозволить оптимізувати процес лікування шляхом імітації введення різних препаратів. Передбачаються також різні способи введення препаратів - респіраторний, пероральний, внутрішньом'язовий та внутрішньовенний.

Одним із актуальних напрямків дослідження в медицині праці є розробка методології та способів оцінки та прогнозування функціональних резервів організму осіб, що приймають рішення, професійна діяльність яких відбувається в екстремальних умовах, зокрема при сумісній дії гіпоксичної гіпоксії та умов складної ситуаційної напруги. Запропоновано застосувати математичну модель функціональної системи дихання для імітації конфліктно-керованих процесів, які виникають при самоорганізації системи дихання в умовах складної ситуаційної напруги при прийнятті рішень. Математична модель масопереносу та масообміну респіраторних газів в організмі людини представлена системою звичайних диференційних рівнянь, які в динаміці дихального циклу описують зміну напружень кисню та вуглекислого газу на всіх етапах його шляху в організмі людини. Розв'язок цієї задачі з урахуванням як внутрішньо системних, так і між системних механізмів дозволяє прогнозувати оптимальні величини активних параметрів керування - вентиляції, об'ємних швидкостей системного та органних кровообігів. Представлено результати чисельних експериментів. Їх метою було дослідження поведінки функціоналу якості керування за гіпоксичним та гіперкапнічним стимулами регуляції у складних ситуаційних умовах при прийнятті рішень та пошук оптимальних параметрів керування при пошуку компромісного розв'язку конфліктної ситуації, яка виникає між керівними та виконавчими органами саморегуляції. Чисельне моделювання показало, що при компенсації навантаження в складних ситуаційних умовах при прийнятті рішень визначальна роль належить функціоналу якості керування за гіперкапнічним стимулом і на поведінку функціоналу якості, який мінімізується, великий вплив здійснює зміна параметрів вентиляції. Визначено оптимальні керуючі впливи при імітації компенсації навантаження на тканини мозку у середньостатистичної людини. Подальші розробки можуть перетворити модель в досить простий та надійний інструмент дослідження та мати як теоретичне, так і практичне значення.

Представлено інтегровану математичну модель імунної системи оператора системи неперервної взаємодії, до складу якої входить модель регулювання кисневими режимами організму, масопереносу та масообміну респіраторних газів, самоорганізації системи дихання та кровообігу та імунного відгуку. Модель може бути застосована для дослідження імунологічних механізмів адаптації організму людини до умов професійної діяльності з метою більш глибокого аналізу стану здоров'я, розробки методології оцінювання імунного статусу у осіб льотного та інженерно-технічного складу, визначення внеску факторів середовища в особливості імунного статусу відповідного контингенту обстежуваних осіб, дослідження закономірності впливу комплексу професійних факторів діяльності на імунну систему людини-оператора, встановлення причинно-наслідкового зв'язку між екологовиробничими факторами та порушеннями імунної системи, виявлення порушень в імунній системі під впливом комплексу професійних факторів у осіб льотного складу та розвитком у них в майбутньому функціональних відхилень, розробки методів імунокорекції при лікуванні та профілактиці функціональних змін та порушень імунітету у людини-оператора.

Мета роботи - створення комплексної математичної моделі, що імітує перебіг захворювання, спричиненого вірусом SARS-CoV-2, та фармакологічної корекції гіпоксичних станів організму в разі ускладнення цього захворювання. В даній роботі було використано методи математичного моделювання та теорії оптимального керування рухомими об'єктами. Запропонована математична модель складалася з математичних моделей функціональних систем дихання та кровообігу, терморегуляції, імунної відповіді, еритропоезу та фармакологічної корекції. Для цієї моделі було взято індивідуальні дані пацієнта і здійснено імітацію вірусного захворювання. Прогнозували реакції органів дихання та кровообігу: розраховано парціальний тиск дихальних газів у альвеолярних просторах та їх напругу в крові легеневих капілярів, артеріальної та змішаної венозної крові та тканинної рідини. Далі імітували ін'єкцію антигіпоксанту та розраховували значення тих самих параметрів. Таким чином можна було вибрати найбільш оптимальний спосіб корекції гіпоксичного стану для будь-якої людини. На сьогодні ця модель є суто теоретичною, оскільки моделі системи дихання та кровообігу було розроблено на усереднені дані, і вони не враховують особливостей окремих осіб, інфікованих SARS-CoV-2. Зокрема, це стосується газообміну в альвеолярному просторі можливих особливостей проникності дихальних газів через альвеолярно-капілярну мембрану. Однак це один із можливих напрямів вирішення складних завдань, пов'язаних з лікуванням захворювання, спричиненого вірусом SARS-CoV-2. У результаті було розроблено комплекс інформаційної підтримки для імітації перебігу вірусних захворювань, а також фармакологічної корекції спричинених ними гіпоксичних станів.

Мета роботи - розробити математичну модель для дослідження гіпоксичних станів за імітації інфекційного ураження організму. Модель засновано на методах математичного моделювання і теорії оптимального управління рухомими об'єктами. Для імітації процесу ураження організму було застосовано математичну модель імунного відгуку, розроблену Г. І. Марчуком і учнями його наукової школи, адаптовану до сучасних умов. Ця модель базується на теорії відбору клонів Барнета про визначальну роль антигену. Наведено результати моделювання з використанням такої моделі. Залежність перебігу інфекції від об'ємної швидкості системного кровотоку аналізується на комплексній математичній моделі імунного відгуку, системи дихання і кровообігу. Показано, що імунна система дуже чутлива до змін кровотоку в капілярах. Таким чином, потоки крові в органах можна використовувати як параметри моделі, за допомогою якої реалізується взаємодія системи дихання, імунного відгуку і кровообігу.

Математичне моделювання процесів, що відбуваються в живому організмі, є простим і надійним інструментом для пізнання механізмів самоорганізації організму людини, взаємодії і взаємовпливу його функціональних систем. Крім того, імітація на математичній моделі процесів, що відбуваються в організмі при різних екстремальних впливах, надає можливість досліджувати параметри самоорганізації при цих впливах на тому рівні, який у в даний час є недоступним для сучасних інвазивних методів та прогнозувати стаціонарний стан організму при заданому рівні збурювальних впливів. Об'єктом даного дослідження були обрані функціональні системи дихання і кровообігу тому, що відповідно до теорії адаптації Ф. Меерсона саме ці системи найбільш помітно реагують на збурювальні ли обрані функціональні системи дихання і кровообігу тому, що відповідно до теорії адаптації Ф. Меерсона саме ці системи найбільш помітно реагують на збурювальні впливи зовнішнього середовища. Представлена математична модель функціональної системи дихання, що базується на принципі виконання основної функції системи дихання і враховує конфліктні ситуації, що виникають в організмі під час здійснення цієї функції: між управляючими і виконавчими органами саморегуляції і між усіма органами та тканинами в боротьбі за кисень. Запропонована математична модель є системою звичайних нелінійних диференціальних рівнянь, що описують транспорт і масообмін респіраторних газів у всіх структурних ланках системи дихання. Задача управління динамікою газів здійснювалася із застосуванням принципу максимуму Понтрягіна.

У зв'язку з тим, що одним з основних ускладнень за вірусного ураження SARSCоV-2 є різні патології серцево-судинної системи і, як наслідок, вторинна тканинна гіпоксія, актуальним є пошук засобів для полегшення гіпоксичного стану. Одним із напямів може бути математичне моделювання цього процесу з наступною імітацією розвитку гіпоксичного стану і подальшої корекції гіпоксії. Мета дослідження - побудувати математичну модель функціональної системи дихання і кровообігу для імітації часткової оклюзії судин за ураження вірусною інфекцією і фармакологічної корекції спричиненого гіпоксичного стану. Застосовували методи математичного моделювання та динамічного програмування. Транспортування та масообмін респіраторних газів в організмі, часткову оклюзію судин і введення антигіпоксантів записували системою звичайних нелінійних диференціальних рівнянь. Розроблено математичну модель функціональної системи дихання для імітації фармакологічної корекції гіпоксичного стану, спричиненого ускладненим перебігом вірусної інфекції. Модель грунтується на теорії функціональних систем П. К. Анохіна і припущенні щодо основної функції системи дихання. Передбачається взаємовплив і взаємозв'язок окремих функціональних систем організму. Складовими частинами комплексної моделі є моделі транспортування і масообміну респіраторних газів в організмі, самоорганізації системи дихання і кровообігу, часткової оклюзії судин і транспортування фармакологічного препарату. Висновки: проведено серію обчислювальних експериментів для організму середньостатистичної людини, яка показала можливості компенсації тканинної гіпоксії за допомогою фармакологічного препарату із судинорозширювальною дією. Запропонована модель, у разі наявності масиву індивідуальних даних, може бути корисною для вироблення стратегії і тактики лікування конкретного хворого.

Мета роботи - проаналізувати сучасні підходи до математичного моделювання системи дихання та кровообігу. Застосовано комплексний аналіз та огляд літератури з використанням вітчизняних і зарубіжних баз даних. Узагальнено та проаналізовано історичні відомості та сучасні дані щодо математичного моделювання функціональних систем дихання та кровообігу, виявлено сучасні тенденції у підходах до побудови цих моделей. Зараз існує 2 основних підходи до математичного моделювання систем дихання та кровообігу. Один із них "побудова моделей механіки дихання та кровообігу, що базуються на моделях механіки твердого деформованого тіла, термомеханіки, гідромеханіки, механіки суцільних середовищ. Цей підхід передбачає застосування складного математичного апарату, зокрема й рівняння Навье - Стокса, що надає змогу отримати низку теоретичних результатів, але навряд чи він є можливим тепер для вирішення реальних завдань. Другий підхід полягає в моделі Ф. Гродінза, який представив процес дихання як керовану динамічну систему, записану за допомогою звичайних диференційних рівнянь, управління у якій здійснюється за принципом зворотного зв'язку. Існує значна кількість модифікацій цієї моделі, які надають можливість імітувати різні збурювальні впливи, такі як фізичне навантаження, гіпоксія, гіперкопнія та спрогнозувати параметри, що характеризують функціональну систему дихання за цими збурювальними впливами.

У Медичній доктрині НАТО наголошується на необхідності наукового супроводження для створення сучасної системи медичного забезпечення охорони здоров'я військовослужбовців. При розгляді різноманітних аспектів спільних операцій наголошується на врахуванні екстремальних умов довкілля, особливостей складних технічних умов життєдіяльності військового контингенту. Важливими також є питання професійного відбору. Для розв'язку цих задач запропоновано застосовувати математичне моделювання, зокрема математичні моделі транспорту та масообміну респіраторних газів, самоорганізації системи дихання та кровообігу та термінової адаптації організму людини до екстремальних умов довкілля. Наведено математичну модель функціональної системи дихання операторів системи неперервної взаємодії, до яких можуть бути віднесені льотчики, водії наземного, водного та підводного транспорту. Для дослідження впливу температурних факторів середовища наведену модель запропоновано застосовувати у взаємодії з моделлю терморегуляції. В цих моделях процес дихання розглядається як керована динамічна система, в якій виконавчі органи саморегуляції спрямовують свої зусилля на підтримання стану рівноваги напруженнями кисню та вуглекислого газу за заданого рівня збурювальних впливів на організм. Аналіз цих моделей надає змогу встановити основні закономірності перебігу процесу дихання, роль регуляторних механізмів у забезпеченні та підтримці основної функції системи дихання за найрізноманітніших умов життєдіяльності людини, а також найважливіші властивості досліджуваного процесу. Математичні моделі адаптації надають змогу прогнозувати стаціонарний стан організму за заданого рівня збурювальних впливів і таким чином здійснювати керування процесом тренування та підготовки військовослужбовців і відбір контингенту для здійснення тих чи інших операцій.