Liniowy model układu oddechowego w czasie przerwania przepływu powietrza

• Autorzy: Jabłoński I. , Mroczka J.

Warianty tytułu

EN

Linear model for the system during airflow interruption

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano metodologię tworzenia liniowego modelu układu oddechowego w czasie przerwania przepływu powietrza. Lokalne charakterystyki mechaniczne każdego kanału oddechowego zrealizowano w oparciu o analogie elektryczne, a parametry wyodrębnionych obwodów określono na podstawie danych fizjologicznych. Geometria drzewa oskrzelowego odzwierciedla sugerowaną przez Weibela symetrię, natomiast model tkanek płuc, klatki piersiowej i brzucha uwzględnia wiskoelastyczne właściwości wyróżnionych kompartmentów. Symulacje komputerowe zarówno spokojnego oddychania jak i przerwania przepływu powietrza potwierdziły adekwatność zaproponowanego analogu do układu fizjologicznego.

EN

The paper presents methodology of formation of a linear model for the respiratory system during airflow interruption. Local mechanical characteristics of each airway are realized by means of an electrical analogies and parameters of a distinguished circuits are determined from local physiological data. Geometry of the bronchial tree reflects symmetry, which was suggested by Weibel, and model of a lung tissue, chest wall and abdomen includes viscoelastic properties of the compartments. Computer simulations both quiet breathing and airflow interuption confirm adequacy of the proposed analogue to the physiological system.

Słowa kluczowe

PL

liniowy model układu oddechowego; przerwanie przepływu powietrza

EN

linear model for the respiratory system; airflow interruption

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 48, nr 10
• Strony: 18--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys., wzory mat.

Twórcy

autor

Jabłoński I.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Metrologii Elektronicznej i Fotonicznej

autor

Mroczka J.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Metrologii Elektronicznej i Fotonicznej

Bibliografia

• [1] Bai A,. Eidelman D. H., Hogg J. G., James A. L., Lambert R. K., Ludwig M. S., Martin J., McDonald D. M., Mitzner W. A., Okazawa M., Pack R. I., ParÈ P. D., Schellenberg R. R., Tiddens H. A. W M., Wagner E. M,. Yager D.: Proposed nomenclature for quantifying subdivisions of the bronchial wall: J. Appl. Physiol. 77, 1994, 1011-1014.
• [2] Barnas G. M., Heglund N. C., Yager D., Yoshino K., Loring S. H., Mead J.: Impedance of the chest wail during sustained respiratory muscle contraction; J. Appl. Physiol. 66, 1989, 360-369.
• [3] Barnas G., Yoshino K., Stamenovic D., Kikuchi Y., Loring S. H., Mead J.: Chest wall impedance partitioned into rib cage and diaphragm-abdominal pathways; J. Appl. Physiol. 66, 1989, 350-359.
• [4] Bates J. H. T., Abe T.. Romero P. V., Sato J.: Measurement of alveolar pressure in closed-chest dogs during flow interruption; J. Appl. Physiol. 67, 1989, 488-492.
• [5] Cauberghs M., Van de Woestijne K. P.: Mechanical properties of the upper airway; J. Appl. Physiol. 55, 1983, 335-342.
• [6] Chelucci G. L., Brunet F., Dall`Ava-Santucci J., Dhainant J. R., Paccaly D., Armaganidis A., Milic-Emili I., Lockhart A.: A single-compartment model cannot describe passive expiration in intubated, paralysed humans; Eur. Respir. J. 4, 1991, 458-464.
• [7] D'Angelo E., Prandi E., Tavoia M., Calderini E., Milic-Emili J.: Chest wall interrupter resistance in anesthetized paralyzed humans; J. Appl. Physiol. 77, 1994, 883-887.
• [8] D'Angelo E., Robatto F. M., Caldcrini E., Tavoia M., Bono D., Torri G., Milic-Emili J.: Pulmonary and chest wall mechanics in anesthetized paralyzed humans; J. Appl. Physiol. 70, 1991, 2602-2610.
• [9] Droszcz W.: Diagnostyka chorób układu oddechowego: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1987.
• [10] Elad D., Kamm R. D., Shapiro A. H.: Mathematical simulation of forced expiration; J. Appl. Physiol. 65, 1988, 14-25.
• [11] Frey U., Schibler A., Kraemer R.: Pressure oscillations after flow interruption in relation to lung mechanics; Respir. Physiol. 102, 1995, 225-237.
• [12] Ganong F. G.: Fizjologia: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1994.
• [13] GuÈrin C., Coussa M. L., Eissa N. T., Corbeil C., ChassÈ M., Braidy J., Matar N., Milic-Emili J.: Lung and chest wall mechanics in mechanically ventilated COPD patients; J. Appl. Physiol. 74, 1993, 1570-1580.
• [14] Habib R. H., Chalkcr R. B., Suki B., Jackson A. C: Airway geometry and wall mechanical properties estimated from suhgfottal input impedance in humans; J. Appl. Physiol. 77, 1994, 441-451.
• [15] Hantos Z., Daróczy B., Suki B., Galgóczy G., Csendes T.: Forced oscillatory impedance of the respiratory system at low frequencies; J. Appl. Physiol. 60, 1986, 123-132.
• [16] Jackson A. C., Milhorn H. T. Jr., Norman J. R.: A reevaluation of the interrupter technique for airway resistance measurement; J. Appl. Physiol. 36. 1974, 264-268.
• [17] Kuwano K., Bosken C. H., ParE P. D., Bai T., Wiggs B. R., Hogg J. G.: Small airways dimensions in asthma and chronic obstructive pulmonary disease". Am. Rev. Respir. Dis. 148, 1993, 1220-1225.
• [18] Lambert R. K.: Sensitivity and specificity of the computational model for maximal expiratory flow, J. Appl. Physiol. 57, 1984, 958-970.
• [19] Liistro G., St'nescu D., Rodcnstein D., Veriter C.: Reassessment of the interruption technique for measuring flow resistance in humans: J. Appl. Physiol., 67, 1989, 933-937.
• [20] Lutchen K. R., Costa K. D.: Physiological interpretations based on lumped element models fit to respiratory impedance data, use of forward-inverse modeling; IEEE Trans. Biomed. Eng. 37, 1990, 1076-1085.
• [21] Lutchen K. R., Jackson A. C.: Confidence bounds on respiratory mechanical properties estimated from transfer versus input impedance in humans versus dogs; IEEE Trans. Biomed. Eng. BME-39, 1992, 644-651.
• [22] Mead J.: Contribution of compliance of airways to frequency dependence behavior of lungs; J. Appl. Physiol, 26, 1969, 670-673.
• [23] Mead J., Whittenberger J. L.: Evaluation of airway interruption technique as a method for measuring pulmonary air-flow resistance; J. Appl. Physiol. 6, 1954, 408-416.
• [24] Milic-Emili J. (Ed.): Respiratory Mechanics: European Respiratory Society, Sheffield 1999.
• [25] Nagels J., Landser F. J., Van der Linden L., Ciement J., Van de Woestijne K. P.: Mechanical properties oj lungs and chest nail during spontaneus breathing; J. Appl. Physiol. 49, 1980, 408-416.
• [26] Neergard J. von. Wirz K.: Die Messung der Strämungswiderstande in den Atemwegen des Menschen, insbesondere bei Astma und Emphysem; Z. Klin. Med., 1927, 105, 51-82.
• [27] Pardaens J.,. Van de Woestijne K. P., ClEment J.: A physical model of expiration; J. Appl. Physiol. 33, 1972, 479-490.
• [28] Pedley T. J., Schroter R. C., Sudlow M. F.: The prediction of pressure drop and variation of resistance within the human bronchial aimvys. Respir. Physiol., 9, 1970, 387-405.
• [29] Pedley T. J., Schroter R. C., Sudlow M. F.: Gas flow and mixing in the airways. In: Bioengincering Aspects of the Lung. J. B. West (ed.). Dekker, New York, 1977, 163-266.
• [30] Peslin R., Duvivier C., Jardin P.: Upper airway walls impedance measured with head Plethysmograph; J. Appl. Physiol. 57, 1984, 596-600.
• [31] Polak A. G.: A forward model for maximum expiration; Comput. Biol. Med. 28, 1998, 613-625.
• [32] Polak A. G., Mroczka I.: Nieinwazyjne techniki pomiaru właściwości mechanicznych układu oddechowego: Metrologia i Systemy pomiarowe 6, 1999, 75-95.
• [33] Polak A. G., Mroczka J., Jabłoński I.: Badania symulacyjne modelu układu oddechowego w czasie przerwania przepływu powietrza: IV Szkoła-Konferencja „Metrologia Wspomagana Komputerowo”, Rynia k/Warszawy, 7-10 czerwca 1999, T. 2, 441-446.
• [34] Romero P. V., Sato I., Shardonofsky F., Bates J. HI. T.: High frequency characteristics of respiratory mechanics determined by flow interruption; J. Appl. Physiol. 69, 1990, 1682-1688.
• [35] Sharp J. T., Henry J. P., Sweany S. K., Meadows W. R., Pietras R. J.: Total respiratory inertanee and its gas and tissue components in normal and obese men; J. Clin. Invest. 43, 1964, 503-509.
• [36] Suki B., Habib R. H,. Jackson A. C.: Wave propagation, input impedance and waif mechanics of the calf trachea from 16 to 1600 Hz: J. Appl. Physiol. 75, 1993, 2755-2766.
• [37] Weibel E. R.: Morphometry of the human lung; Academic Press. New York 1963.
• [38] Wiggs B. R.. Moreno R., Hogg J. C.,Hiliam C., Part P. D.: A model of the mechanics of airway narrowing; J. Appl. Physiol. 69, 1990, 849-860.