Математическое моделирование острой фазы инфаркта миокарда
Автор: Чермен Цгоев
Соавторы: Воропаева Ольга
Организация: Новосибирский государственный университет (НГУ), Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий (ФИЦ ИВТ),
В работе представлены новые математические модели, описывающие сложное динамическое поведение про- и противовоспалительных факторов, а также динамику гибели клеток сердечной мышцы при остром инфаркте миокарда.
Разработана локальная модель воспалительного процесса в центральной зоне инфаркта. Алгоритм решения прямой и обратной коэффициентной задачи опирается на методы типа Рунге-Кутты и генетический алгоритм. В ходе исследования разработана экономичная вычислительная технология структурной и параметрической идентификации уравнений модели. Данная технология основана на идее расщепления обратной коэффициентной задачи с большим количеством неизвестных на последовательность более простых обратных задач. Произведен анализ чувствительности модели к изменению экспериментальных и входных данных. Выполнена диагностическая проверка внутренних связей фазовых переменных. Полученные численные решения согласуются с известными экспериментальными данными [1].
Рассмотрена двумерная нестационарная постановка задачи, где расчетная область представляет собой локальный участок миокарда [2]. Модель качественно и количественно описывает поведение про- и противовоспалительных факторов в центральной зоне повреждения и на ее периферии. Продемонстрировано хорошее согласие с экспериментальными данным. Решение системы обеспечивает локализацию повреждения кардиомиоцитов и биохимического процесса внутри области почти неизменного размера. Изучены различные возможные сценарии распространения воспалительного процесса. Обнаружен триггерный механизм поведения модели: переключения благоприятного сценария острого инфанта миокарда на сценарий стремительно нарастающего уровня повреждения мышечного слоя сердца.