9-2 Biomedical Engineering Fundamen

9-2 Biomedical Engineering Fundamentals
and reviews [Carson and Jones, 1979; Cobelli, 1984; Cobelli and Caumo, 1998]. Purposes for which
compartmental models have been developed include:
• Identification of system structure, that is, models to examine different hypotheses regarding the
nature of specific physiologic mechanisms.
• Estimation of unmeasurable quantities, that is, estimating internal parameters and variables of
physiologic interest.
• Simulation of the intact system behavior where ethical or technical reasons do not allow direct
experimentation on the system itself.
• Prediction and control of physiologic variables by administration of therapeutic agents, that is,
models to predict an optimal administration of drug in order to keep one or more physiologic
variables within desirable limits.
• Cost/effectiveness optimization of dynamic clinical tests, that is, models to obtain maximal
information from the minimum number of blood samples withdrawn from a patient.
• Diagnosis, that is, models to augment quantitative information from laboratory tests and clinical
symptoms, thus improving the reliability of diagnosis.
• Teaching, that is, models to aid in the teaching of many aspects of physiology, clinical medicine,
and pharmacokinetics.
The use of compartmental models of physiologic systems has been greatly facilitated by the availability
of specific software packages for PC [SAAMII, 1998; AdaptII, 1997], which can be used both for simulation
and identification.
9.2 Definitions and Concepts
Let us start with some definitions. A compartment is an amount of material that acts as though it is wellmixed
and kinetically homogeneous. A compartmental model consists of a finite number of compartments
with specified interconnections among them. The interconnections represent fluxes of material which
physiologically represent transport from one location to another or a chemical transformation, or both,
or control signals. An example of a simple two-compartment model is illustrated in Figure 9.1 where the
compartments are represented by circles and the interconnections by arrows.
Given the introductory definitions, it is useful before explaining well-mixed and kinetic homogeneity to
consider possible candidates for compartments. Consider the notion of a compartment as a physical space.
Plasma is a candidate for a compartment; a substance such as plasma glucose could be a compartment.
1 2
FIGURE 9.1 A two-compartment model. The substance enters de novo compartment 1 (arrow entering a compartment
from “outside”) and irreversibly leaves from compartment 2 (arrow leaving a compartment to the “outside”).
Material exchanges occur between compartments 2 and 1 and compartments 1 and 2 and are represented by arrows.
Compartment 1 is the accessible compartment; test input and measurement (output) are denoted by a large arrow
and a dashed line with a bullet, respectively.
© 2006 by Taylor & Francis Group, LLC

Kết quả (Việt) 1:

9-2 nguyên tắc cơ bản kỹ thuật y sinhvà đánh giá [Carson và Jones, năm 1979; Cobelli, năm 1984; Cobelli và Caumo, 1998]. Mục đích màthay các mô hình đã được phát triển bao gồm:• Xác định cấu trúc hệ thống, có nghĩa là, mô hình để kiểm tra giả thuyết khác nhau về cácbản chất của cơ chế physiologic cụ thể.• Các ước tính của unmeasurable với số lượng, có nghĩa là, ước tính thông số nội bộ và các biến củaphysiologic quan tâm.• Mô phỏng hành vi còn nguyên vẹn hệ thống nơi mà lý do đạo đức hoặc kỹ thuật không cho phép trực tiếpthử nghiệm trên hệ thống chính nó.• Dự báo và kiểm soát của physiologic biến của Cục quản lý đại lý trị liệu, đó là,Các mô hình để dự đoán một chính quyền tối ưu của ma túy để giữ cho một hoặc nhiều physiologicbiến trong mong muốn giới hạn.• Chi phí/hiệu quả tối ưu hóa năng động lâm sàng thử nghiệm, có nghĩa là, các mô hình để có được tối đathông tin từ số mẫu máu bị thu hồi từ bệnh nhân, tối thiểu.• Chẩn đoán, có nghĩa là, các mô hình để bổ sung thông tin định lượng từ phòng thí nghiệm thử nghiệm và lâm sàngtriệu chứng, do đó cải thiện độ tin cậy của chẩn đoán.• Dạy, có nghĩa là, các mô hình để hỗ trợ trong việc giảng dạy trong nhiều khía cạnh của sinh lý học, y học lâm sàng,và pharmacokinetics.Sử dụng các mô hình thay physiologic hệ thống đã được rất nhiều tạo điều kiện của sự sẵn cóCác gói phần mềm cụ thể cho PC [SAAMII, 1998; AdaptII, 1997], mà có thể sử dụng cả hai cho mô phỏngvà nhận dạng.9.2 định nghĩa và khái niệmChúng ta hãy bắt đầu với một số định nghĩa. Một khoang là một số tài liệu mà hành động như thể nó là wellmixedvà kinetically đồng nhất. Một mô hình thay bao gồm một số hữu hạn các ngănvới chỉ định interconnections trong số đó. Các interconnections đại diện cho chất của vật liệu màSinh lý đại diện cho giao thông vận tải từ một vị trí khác hoặc một biến đổi hóa học, hoặc cả hai,hoặc kiểm soát tín hiệu. Một ví dụ về một mô hình hai-khoang đơn giản được minh họa trong hình 9.1 nơi cácngăn được đại diện bởi vòng tròn và các interconnections bởi mũi tên.Được giới thiệu định nghĩa, nó là hữu ích trước khi giải thích tính đồng nhất hỗn hợp tốt và động lực đểxem xét các ứng viên có thể cho ngăn. Xem xét khái niệm về một khoang như là một không gian vật lý.Plasma là một ứng cử viên cho một ngăn; một chất chẳng hạn như huyết tương glucose có thể là một khoang.1 2Con số 9.1 model A hai khoang. Chất vào de novo khoang 1 (mũi tên vào một khoangtừ "bên ngoài") và irreversibly lá từ khoang 2 (mũi tên để lại một khoang để "bên ngoài").Trao đổi tài liệu xảy ra giữa các ngăn 2 và 1 và ngăn 1 và 2 và được đại diện bởi mũi tên.Khoang 1 là khoang có thể truy cập; Các bài kiểm tra đầu vào và đo lường (đầu ra) được biểu hiện bằng một mũi tên lớnvà một tiêu tan phù hợp với một viên đạn, tương ứng.© 2006 bởi Taylor & Francis Group, LLC

Kết quả (Việt) 2:

9-2 Biomedical Engineering Fundamentals
và đánh giá [Carson và Jones, 1979; Cobelli, 1984; Cobelli và Caumo, 1998]. Mục đích mà
mô hình compartmental đã được phát triển bao gồm:
• Xác định cấu trúc hệ thống, đó là, các mô hình để kiểm tra các giả thuyết khác nhau về
bản chất của các cơ chế sinh lý cụ thể.
• Ước tính số lượng unmeasurable, đó là, ước lượng các thông số nội bộ và các biến của
lãi suất sinh lý.
• Mô phỏng các hệ thống hành vi nguyên vẹn nơi lý do đạo đức, kỹ thuật không cho phép trực tiếp
thí nghiệm trên chính hệ thống.
• Dự đoán và kiểm soát các biến số sinh lý của chính quyền các đại lý trị liệu, đó là,
mô hình để dự đoán một hành tối ưu của thuốc để giữ một hoặc nhiều sinh lý
biến trong giới hạn mong muốn.
• tối ưu hóa chi phí / hiệu quả của các xét nghiệm lâm sàng năng động, có nghĩa là, các mô hình để có được tối đa
thông tin từ số lượng tối thiểu của mẫu máu rút ra từ một bệnh nhân.
• Chẩn đoán, đó là, các mô hình để tăng cường thông tin định lượng từ các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm và lâm sàng
triệu chứng, do đó cải thiện độ tin cậy của chẩn đoán.
• Giảng dạy, đó là, mô hình để hỗ trợ trong việc giảng dạy của nhiều khía cạnh sinh lý học, y học lâm sàng,
và dược động học.
Việc sử dụng các mô hình compartmental của các hệ thống sinh lý đã được tạo điều kiện rất nhiều bởi sự sẵn có
của các gói phần mềm cụ cho PC [SAAMII, 1998; AdaptII, 1997], có thể được sử dụng cho cả mô phỏng
và nhận dạng.
9.2 Các định nghĩa và khái niệm
Chúng ta hãy bắt đầu với một số định nghĩa. Một khoang là một lượng vật liệu mà hành động như thể nó được wellmixed
và động học đồng nhất. Một mô hình compartmental bao gồm một số hữu hạn các khoang
với các mối liên kết được chỉ định trong số đó. Các mối liên kết đại diện cho thông lượng các tài liệu mà
sinh lý đại diện cho vận chuyển từ nơi này đến nơi khác hoặc một sự biến đổi hóa học, hoặc cả hai,
hoặc tín hiệu điều khiển. Một ví dụ về một mô hình hai ngăn đơn giản được minh họa trong hình 9.1 mà
ngăn được đại diện bởi các vòng tròn và các mối liên kết bằng các mũi tên.
Với các định nghĩa giới thiệu, nó rất hữu ích trước khi giải thích đồng nhất cũng trộn và động năng để
xem xét các ứng cử viên có thể cho các ngăn. Hãy xem xét các khái niệm về một ngăn như là một không gian vật lý.
Plasma là một ứng cử viên cho một khoang; một chất như glucose huyết tương có thể là một khoang.
1 2
Hình 9.1 Mô hình hai ngăn. Các chất đi vào de novo khoang 1 (mũi tên vào một ngăn
từ "bên ngoài") và không thể phục hồi lại từ khoang 2 (mũi tên để lại một khoang để "bên ngoài").
Trao đổi vật chất xảy ra giữa các ngăn 2 và 1 và ngăn 1 và 2 và . biểu diễn bằng mũi tên
ngăn 1 là ngăn truy cập; đầu vào thử nghiệm và đo lường (đầu ra) được biểu thị bằng một mũi tên lớn
và một đường đứt với một viên đạn, tương ứng.
© 2006 của Taylor & Francis Group, LLC