Имитационное моделирование
вмедицине
•Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация — это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).
Современная технология имитационного моделирования решает задачи в сфере здравоохранения и фармацевтической отрасли. Например, анализ бизнес-
процессов при проектировании больниц, оптимизация количества персонала и медицинского оборудования, планирование выхода на рынок новых лекарственных препаратов.
Молекулярное
моделирование
•Молекулярное моделирование – это область исследований, которая привлекает теоретические и вычислительные методы для моделирования или имитации поведения молекул, состоящих от нескольких атомов и до «гигантских» биологических цепочек. Общей чертой методов молекулярного моделирования является атомистический уровень описания молекулярных систем.
Примеры моделей
Расчётные сетки, поля скоростей и области возможных поражений глаза (отмечены черным цветом) при лазерном разрушении хрусталика
Расчёт давления в глазу человека при проведении лазерной операции по разрушению хрусталика и расчётная сетка
Динамика залечивания кожной раны: трёхмерные картины распределения плотности коллагена в начальный и конечный моменты лечения
Моделирование последствий черепно-мозговых травм
Моделирование |
Сравнение расчётной и |
максимальных сжимающих и |
полученной при |
растягивающих напряжений |
томографических |
при черепно-мозговой травме |
исследованиях областей |
|
поражения головного мозга |
Фармакокинетические
модели
- расчет индивидуальных режимов дозирования лекарственных препаратов с помощью реализации математических моделей фармакокинетики
- подбор индивидуальных режимов дозирования конкретного препарата с помощью компьютерной модели (подбор скорости длительной инфузии препарата; подбор нагрузочной дозы, кратности введения, поддерживающей дозы при дробном введении препарата)
Математическая модель внутримышечного введения лекарственного вещества
При внутримышечном введении лекарственное вещество сначала попадает в мышцу, а затем диффундирует из мышцы в кровь, причем скорость этого процесса тем выше, чем больше масса лекарственного вещества в мышце в данный момент времени - m(t) .
Применяя закон сохранения массы к количеству |
|
лекарственного вещества, содержащегося в |
|
мышце, и к количеству лекарственного вещества в |
|
кажущемся объеме получим 2 уравнения: |
|
m(t+h) = m(t) - λ*m(t)*h |
(3) |
c(t+h) = c(t) +[λ*m(t) – Cl*c(t)]*h/V |
(4) |
При t=0 |
|
m(0) = D, c(0) = Co |
(5) |
где λ – коэффициент скорости диффузии препарата из мышцы в кровь, D – доза препарата.
Систолическое АД (мм рт. ст.)
Пример вероятной математической модели
Шкала SCORE - шкала прогнозирования 10-летнего риска сердечно-сосудистой смертности
Женщины
|
150200250 300 |
||||
180 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
7 |
8 |
9 10 |
12 |
||
160 |
5 |
5 |
6 |
7 |
8 |
140 |
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
120 |
2 |
2 |
3 |
3 |
4 |
180 |
4 |
4 |
5 |
6 |
7 |
160 |
3 |
3 |
3 |
4 |
|
140 |
2 |
2 |
2 |
3 53 |
|
120 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
180 |
2 |
2 3 |
3 |
4 |
|
160 |
1 |
2 |
2 |
2 |
3 |
140 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
120 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
180 |
1 |
|
1 |
2 |
2 |
160 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||||
140 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
120 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
180 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
160 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
140 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
120 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
НЕКУРЯЩИЕ
|
Общий холестерин |
|
Мужчины |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
300 |
|||||||||||
150200250300 |
|
мг/дл |
150200250300 |
|
|
|
||||||||||
|
|
150200250 |
|
|||||||||||||
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
ммоль/л4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
4 5 6 7 8 |
|||||
13 1517 19 22 |
|
|
16 19 22 |
|
26 30 35 41 47 |
|||||||||||
9 |
1012 13 1665 лет149 11 13 1526 |
18 2125 |
|
34 |
||||||||||||
6 |
7 |
8 |
9 |
11 |
|
6 8 |
9 |
16 |
|
|
29 |
|
||||
|
11 13 |
13 1517 |
|
|
||||||||||||
4 |
5 5 |
6 |
7 |
|
|
4 |
5 |
6 |
7 |
9 |
|
|
20 24 |
|||
|
|
9 10 12 |
|
17 |
||||||||||||
8 |
9 10 11 13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|||||
|
|
11 13 |
15 18 |
18 2124 |
|
|
||||||||||
5 |
6 |
7 8 |
960 лет96 7 |
9 |
10 12 |
12 141728203324 |
||||||||||
3 |
4 |
5 5 |
6 |
|
|
4 5 |
6 |
7 |
9 |
8 10 12 14 17 |
||||||
2 |
3 3 |
4 |
4 |
|
|
3 3 |
4 |
5 |
6 |
6 7 |
8 10 12 |
|||||
4 |
5 |
5 |
6 7 |
|
|
6 |
7 |
8 |
10 12 |
12 1316 19 22 |
||||||
3 |
3 |
4 |
|
5 |
|
|
4 5 |
6 |
7 8 |
8 |
9 11 13 16 |
|||||
2 |
2 |
2 43 |
3 |
55 лет 3 |
3 |
4 |
5 |
6 |
5 |
6 |
8 |
9 |
11 |
|||
1 |
1 |
2 2 |
2 |
|
|
2 |
2 3 |
3 |
4 |
4 |
4 5 |
6 |
8 |
|||
2 |
2 |
3 |
3 4 |
50 лет42 |
4 |
5 |
6 |
7 |
7 8 10 12 14 |
|||||||
1 |
2 |
2 |
2 3 |
3 |
3 |
4 |
5 |
5 6 |
7 |
8 |
10 |
|||||
1 |
1 |
1 |
1 2 |
|
|
2 2 |
2 |
3 |
3 |
3 4 |
5 |
6 |
7 |
|||
1 |
1 |
1 |
1 1 |
|
|
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 3 |
3 |
4 |
5 |
||
0 0 |
0 |
1 1 |
|
|
1 |
1 |
1 2 |
2 |
2 2 |
3 |
3 |
4 |
||||
0 |
0 |
0 |
0 |
040 лет 1 1 |
1 |
1 |
1 |
1 2 |
2 |
2 |
3 |
|||||
0 0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 1 |
1 1 1 |
1 1 |
1 |
2 |
2 |
|||||
0 0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 0 |
1 1 |
1 |
1 1 |
1 |
1 |
1 |
||||
КУРЯЩИЕ |
|
|
НЕКУРЯЩИЕ |
КУРЯЩИЕ |
||||||||||||
15% 10 - |
6 - |
4 - |
3% 2% 1% <1% |
14% |
9% |
5% |
|