КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (Всякое), страница 3

Взаимодополнительность методов описания заключается в том, что различные теории (см. Табл. 1.1) должны использоваться совместно, дополняя друг друга и формируя возможно более полную и точную картину процессов в биологических и технических подсистемах БТС.

Необходимость использования различных способов описания биологических объектов обусловлена сложностью живых систем. Например, при разработке стенда измерения динамических характеристик упруго-деформационных свойств сосудов и их заменителей (сосудистых протезов) применяются законы классической механики.

Еще один пример использования принципов механики - количественная оценка параметров БТС для лечения пациентов с болями в спине. В такой системе сочетаются естественное последовательное нагружение позвоночника под действием собственного веса в зависимости от индивидуальных особенностей пациента, периодический массаж мышц, синхронизация с биоритмами человека.

Процессы всасывания и распределения в организме лекарственных веществ в ходе медикаментозного лечения являются примером другой области явлений в живых системах – транспорта (переноса) вещества. Эти явления описываются кинетическими закономерностями (фармакокинетика), находящими применение при решении проблемы оптимальной дозировки лекарственных средств.

При разработке методов контроля функций организма в экстремальных условиях, например - при переохлаждении, для описания температурных перепадов между кожей и мышцами используется модель пассивного теплообмена (биоэнергетика макроуровня).

Примером применения методов теории управления в биосистемах может служить анализ гомеостатической способности системы снабжения организма кислородом на больших высотах.

Законы электродинамики необходимы при разработке БТС, использующих монохроматическое электромагнитное излучение крайне высокой частоты (длина волны 7,1 и 5,6 мм) нетепловой интенсивности для лечения поражений кожи при псориазе.

Примером экологической задачи является количественная оценка воздействия загрязненности воздуха рабочих зон промышленных предприятий на организм человека.

Другой пример из этой области - мониторинг отклика биогеноценозов на антропогенные воздействия АЭС. В этих задачах очень важно по результатам измерений концентрации загрязняющих веществ в окружающей среде прогнозировать результат совместного воздействия вредных факторов.

Принцип взаимодополнительности должен использоваться при описании процессов в живых системах. Необходимость взаимодополнительного, комплексного описания обусловлена многофункциональностью живых систем. Например, при исследовании теплообмена организма необходимо рассматривать совместно как минимум две стороны процесса: энергетическую и регуляторную. Энергетическая подсистема описывается термодинамическими закономерностями, а регуляторная функция организма - законами теории управления.

Обобщая перечисленные примеры можно сформулировать следующую последовательность решения задач анализа и синтеза БТС: 1) идентификация физических и химических процессов как в биологических объектах, так и в технических подсистемах БТС, 2) использование адекватных моделей и теорий для количественного описания и физических, и химических процессов, 3) применение принципа взаимодополнительности методов описания для формирования возможно более полной и точной картины процессов в биологических и технических подсистемах БТС.

Подписи под рис. Разд. 1.

Рис.1.1. Схема флюорографической рентгеноскопии. 1 – пациент (биообъект); рентгеновский аппарат (техническое устройство): 2 – рентгеновская трубка; 3 – рентгеновское излучение; 4 – флуоресцентный экран; 5 – блок питания.

Рис. 1.2. Схема реографии. 1 – верхние измерительные электроды;

2 – нижние измерительные электроды; 3 – уровень мечевидного отростка; 4 – нижний токовый электрод; 5 – левая нижняя конечность; 6 – уровень фиксации измерительных электродов; 7 – центр верхних измерительных электродов; 8 – верхний токовый электрод.

Рис.1.3. Принципиальная схема аэроионизатора и размещения пациентов во время сеансов аэроионотерапии; 1 – излучатель (люстра Чижевского); 2 – высоковольтный кабель; 3 – преобразователь; 4 – соединительный провод; 5 – пульт управления; 6 – пациент.

Рис 1.4. Фазы ИВЛ: а – вдох; б – выдох. Pпл – давление плевры; Pл – давление легких; V_I – скорость вдувания; V_E – скорость откачки; Raw – сопротивление трахеи.

Рис.1.5. Различные способы ИВЛ.

Рис.1.6. Обобщённые схемы БТС. а) - блок-схема БТС; б) - структурный граф БТС; T_i - основные подсистемы технического устройства; T_ij - компоненты основных подсистем технического устройства, B_i - основные подсистемы биообъекта; B_ij - компоненты основных подсистем биообъекта.

Рис.1.7. Разделение системы на элементы при внешнем воздействии.

Е – энергия внешнего воздействия, E_in – энергия связи подсистем.

Рис.1.8. Схема. Иерархия подсистем естественных объектов.

Рис.1.1.

Рис. 1.2.

Рис.1.3.

Рис 1.4. Фазы ИВЛ

а б

Рис.1.5. Различные способы ИВЛ

Рис.1.7. разделение системы

а. б.

Рис.1.6. Обобщенные схемы БТС

Рис.1.8. Схема. Иерархия подсистем естественных объектов