Please use this identifier to cite or link to this item: http://elib.ict.nsc.ru/jspui/handle/ICT/132
metadata.dc.type: Article
Title: Численное моделирование в медицине: некоторые постановки задач и результаты расчетов
Authors: Воропаева, О.Ф.
Шокин, Ю.И.
Keywords: гидродинамика желудка;искусственная печень;гемодинамика;нервный импульс;биоконверсия;биологические ткани;уравнение биотепла;термомеханическая модель;уравнения Навье - Стокса;медицина;численная модель;математическое моделирование;p53-induced apoptosis;stomach fluid dynamics;bioartificial liver;hemodynamics;nerve impulse;Bioconversion;Biological tissue;Bioheat equation;thermo-mechanical model;Navier-Stokes equations;medicine;numerical model;мathematical modeling;Head injuries;модели черепно-мозговых травм;р53-индуцируемый апоптоз
Issue Date: 2012
Citation: Воропаева О.Ф., Шокин Ю.И. Численное моделирование в медицине: некоторые постановки задач и результаты расчетов // Вычислительные технологии. - 2012. - Т.17. - № 4. - С.29-55. - ISSN 1560-7534.
Series/Report no.: Вычислительные технологии
metadata.sbras-ext.volume.number: 17
metadata.sbras-ext.issue.number: 4
metadata.sbras-ext.page.begin: 29
metadata.sbras-ext.page.end: 55
URI: http://elib.ict.nsc.ru/jspui/handle/ICT/132
ISSN: 1560-7534
metadata.sbras-ext.ident.rinc: 17926325
metadata.sbras-ext.ident.vak: 1
metadata.sbras-ext.ident.ict1: 53153
Abstract: Выполнен обзор математических постановок задач, которые используются в настоящее время при численном моделировании медико-биологических проблем.
metadata.sbras-ext.citation.list: 1. ПЕТРОВ И. Б. Математическое моделирование в медицине и биологии на основе моделей механики сплошных сред / / Труды МФТИ. 2009. Т. 1, № 1. С. 5-16. 2. РЕГИРЕР С. А. Лекции по биологической механике. М.: МГУ, 1980. 3. БЕЙЛИ Н. Математика в биологии и медицине: Пер. с англ. М.: Мир, 1970. 4. КАРО К., ПЕДЛИ Т., ШРОТЕР Р., Сид У. Механика кровообращения: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 624 с. 5. ПЕДЛИ Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов: Пер. с англ. М.: Мир, 1983. 401 с. 6. МАРЧУК Г. И. Математические модели в иммунологии. М.: Наука, 1985. 240 с. 7. РЕМИЗОВ А. Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1987. 638 с. 8. РЕЗНИЧЕНКО Г. Ю. Лекции по математическим моделям в биологии. Ч. 1. Ижевск: РХД, 2002. 231 с. 9. МАКАРОВ И. М. Информатика и медицина. М.: Наука, 1997. 208 с. 10. КОМПЬЮТЕРНЫЕ модели и прогресс медицины / Под ред. О.М. Белоцерковского,A.С. Холодова. М.: Наука, 2001. 300 с. 11. МЕДИЦИНА в зеркале информатики / Под ред. О.М. Белоцерковского, А.С. Холодова. М.: Наука, 2008. 242 с. 12. БЕГУН П. И., АФОНИН П. Н. Моделирование в биомеханике. М.: Высшая школа, 2004. 389 с. 13. СМОЛЯНИНОВ В. В. Математические модели биологических тканей. М.: Наука, 1980. 368 с. 14. РОМАНОВСКИЙ Ю. М., СТЕПАНОВ Н. В., ЧЕРНАВСКИЙ Д. С. Математическая биофизика. М.: Наука, 1984. 304с. 15. СИСТЕМНАЯ компьютерная биология / Под ред. Н. А. Колчанова, С. С. Гончарова, B. А. Лихошвая, В. А. Иванисенко. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 769 с. 16. СИСТЕМА кровообращения и артериальная гипертония: Биофизические и генетико- физиологические механизмы, математическое и компьютерное моделирование / Под ред. Л. Н. Ивановой, А. М. Блохина, А. Л. Маркеля. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 252 с. 17. СУДАКОВ К. В., АНДРИАНОВ В. В., ВАГИН Ю. Е., КИСЕЛЕВ И. И. Физиология человека: Атлас динамических схем. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 416 с. 18. FUNDAMENTAL Medical and Engineering Investigations on Protective Artificial Respiration: A Collection of Papers from the DFG funded Research Program PAR (Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. Vol. 116) / Eds. M. Klaas, E. Koch, W. Schroder. Springer-Verlag, 2011. 186 p. 19. ФЕДОРОВ А. Е., АДАМОВ A. A. Моделирование поведения кожи человека при больших деформациях / / Рос. журнал биомеханики. 2007. Т. 11, № 1. С. 76-83. 20. ФЕДОРОВ А. Е., САМАРЦЕВ В. А., АДАМОВ A. A. О моделировании кожи человека / / Изв. Саратовского ун-та. Математика. Механика. Информатика. 2007. Т. 7, вып. 2. C. 57-61. 21. DANIELSON D. A. Human skin as an elastic membrane / / J. of Biomechanics. 1973. Vol. 6, No. 5. P. 539-546. 22. TONG P., FUNG Y. C. The stress-strain relationship for the skin / / Ibid. 1976. Vol. 9, No. 10. P. 649-657. 23. LANIR Y., FUNG Y. C. Two-dimensional mechanical properties of rabbit skin. I. Experimental system / / Ibid. 1974. Vol. 7, No. 1. P. 29-34. 24. LANIR Y., FUNG Y. C. Two-dimensional mechanical properties of rabbit skin. II. Experimental results / / Ibid. 1974. Vol. 7, No. 2. P. 171-182. 25. LANIR Y. A structural theory for the homogeneous biaxial stress-strain relationships in flat collagenous tissues / / Ibid. 1979. Vol. 12, No. 6. P. 423-436. 26. LANIR Y. Constitutive equations for fibrous connective tissues / / Ibid. 1983. Vol. 16, No. 1. P. 1-12. 27. BISСHOFF J. E., ARRUDA E. M., GROSH K. A microstructurally based orthotropic hyperelastic constitutive law / / Transactions of the ASME. 2002. Vol. 69. P. 570-579. 28. BISСHOFF J. E., ARRUDA E. M., GROSH K. Finite element simulations of the orthotropic hyperelasticity / / Finite Elements in Analysis and Design. 2002. Vol. 38. P. 983-998. 29. BISCHOFF J. E., ARRUDA E. M., GROSH K. Finite element modeling of human skin using an isotropic, nonlinear elastic constitutive model / / J. of Biomechanics. 2000. Vol. 33, No. 6. P. 645-52. 30. LARRABEE W. F., GALT J. A. A finite element model of skin deformation. III. The finite element model / / Laryngoscope. 1986. Vol. 96. P. 413-419. 31. KIRBY S. D., WANG B., T O C. W., LAMPE H. B. Nonlinear, three-dimensional finite-element model of skin biomechanics / / J. of Otolaryngology. 1998. Vol. 27, No. 3. P. 153-160. 32. RETEL V., VESCOVO P., JACQUET E. ET AL. Nonlinear model of skin mechanical behaviour analysis with finite element method / / Skin Res. & Technology. 2001. Vol. 7, No. 3. P. 152-158. 33. HENDRIKS F. M. Mechanical Behaviour of Human Epidermal and Dermal Layers in Vivo. CityEindhoven : Techn. Univ. CityplaceEindhoven, 2005. 107 p. 34. PENNES H. H. Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting human forearm / / J. of Appl. Physiology. 1948. Vol. 1. P. 93-102. 35. TUNNELL J. W., WANG L. V., ANVARI B. Optimum pulse duration and radiant exposure for vascular laser therapy of dark port-wine skin: A theoretical study / / Appl. Optics. 2003. Vol. 42, No. 7. P. 1367-1378. 36. WANG L., JACQUES S. L., ZHENG L. MCML - Monte Carlo modeling of light transport in multi-layered tissues / / Comput. Methods Programs Biomed. 1995. Vol. 47. P. 131-146. 37. WEAVER J. A., STOLL A. M. Mathematical model of skin exposed to thermal radiation / / Aerosp. Med. 1969. Vol. 40. P. 24-30. 38. JOUNG W. D., YI S. C. The computational simulation of skin-permeation of vitamins C and E / / J. Ind. Eng. Chem. 2002. Vol. 8, No. 2. P. 191-195. 39. YOKOYAMA S., TAO M., KAKUTA N. Prediction computer program for whole body temperatures and its application under various working level and thermal environmental condition combinations / / Industrial Health. 2007. Vol. 45. P. 118-124. 40. MENDIS K. Finite element modelling of the brain to establish diffuse axonal injury criteria: PhD Dissert. Ohio State Univ., 1992. 41. YOGONANDAN N., PINTAR F. A., SANCES A. ET AL. Biomechanics of skull fracture / / Proc. of the Head Injury Symp. Washington DC, 1994. P. 227-236. 42. ZHOU C., KAHLIL T. B., DRAGOVIC L. J. Head injury assessment of a real world crash by finite element modelling / / Proc. of the AGARD Conf. New Mexico, USA, 1996. P. 81-87. 43. BRANDS D., BOVENDEERD P., WISMANS J. On the potential importance of non-linear viscoelastic material modelling for numerical prediction of brain tissue response: Test and application / / Stapp Car Crash J. 2002. Vol. 46. P. 1-19. 44. WILLINGER R., BAUMGARTNER D. Human head tolerance limits to specific injury mechanisms / / Intern. J. Crashworthiness. 2003. Vol. 8. P. 605-617. 45. DOMMELEN J., VAN DER SANDE T., HRAPKO M., PETERS G. Mechanical properties of brain tissue by indentation: Interregional variation / / J. of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2010. Vol. 3. P. 158-166. 46. SHEN F., TAY T. E., LI J. Z. ET AL. Modified bilston nonlinear viscoelastic model for finite element head injury studies / / J. of Biomechanical Eng. Trans. of the ASME. 2006. Vol. 128, No. 5. P. 797-801. 47. АГАПОВ П. И. Численное моделирование патологических процессов при черепно- мозговых травмах / / МКО. 2005. Ч. 2. С. 624-632. 48. АГАПОВ П. И., БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ О. М., ПЕТРОВ И. Б. Численное моделирование последствий механического воздействия на мозг человека / / Журн. вычисл. математики и матем. физики. 2006. Т. 46, № 9. С. 1711-1720. 49. BELINGARDI G., CHIANDUSSI G., GAVIGLIO I. Development and validation of a new finite element model of human head / / Proc. 19th Intern. Techn. Conf. of the Enhanced Safety of Vehicle (ESV). Washington, DC, 2005. 50. МАЙОРОВ В. В., Мышкин И.Ю. Математическое моделирование нейронной сети на основе уравнений с запаздыванием / / Матем. моделирование. 1990. Т. 2, № 11. С. 64-76. 51. HODGKIN A. L., HUXLEY A. F. A quantative description of membrane current and its application conduction and excitation in nerve / / J. Physiol. 1952. Vol. 117. P. 500-544. 52. WANG X. Y., ZHU Z. S., LU Y. K. Solitary wave solutions of the generalised Burgers-Huxley equation / / J . Phys. A. 1990. Vol. 23. P. 271-274. 53. WANG X. Y. Exact and explicit solitary wave solutions for the generalised fisher equation / / Phys. Lett. A. 1988. Vol. 131, No. 4. P. 277-279. 54. HU J., WANG J., BAO X. Characteristics of coupled solitary waves in nerve impulse transmission with dissipation / / Intern. J. of Digital Content Technology and its Appl. 2009. Vol. 3, No. 2. P. 1-4. 55. АБАКУМОВ М. В., ГАВРИЛЮК К. В., ЕСИКОВА Н. Б. и др. Математическая модель гемодинамики сердечно-сосудистой системы / / Диф. уравнения. 1997. Т. 33, № 7. С. 892-898. 56. АБАКУМОВ М. В., АШМЕТКОВ И. В., ЕСИКОВА Н. Б. и др. Методика математического моделирования сердечно-сосудистой системы / / Матем. моделирование. 2000. Т. 12, № 2. С. 106-117. 57. КОШЕЛЕВ В. Б., МУХИН С. И., СОКОЛОВА Т. В. и др. Математическое моделирование гемодинамики сердечно-сосудистой системы с учётом влияния нейрорегуляции / / Там же. 2007. Т. 19. № 3. С. 15-28. 58. МУХИН С. И., МЕНЯЙЛОВА М. А., СОСНИН Н. В., ФАВОРСКИЙ А. П. Аналитическое исследование стационарных гемодинамических течений в эластичной трубке с учётом трения / / Диф. уравнения. 2007. Т. 43, № 7. С. 987-992. 59. БЛОХИН А. М., ТРАХИНИН Ю. Л., БИБЕРДОРФ Э. А., ПОПОВА Н. И. Глобальное моделирование артериальной системы человека / / Система кровообращения и артериальная гипертония: Биофизические и генетико-физиологические механизмы, математическое и компьютерное моделирование / Под ред. Л.Н. Ивановой, А.М. Блохина, А.Л. Маркеля. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. С. 106-134. 60. КОЛПАКОВ Ф. А., ШАРИПОВ Р. Н., ЕВШИН И.С. и др Компьютерное моделирование системы кровообращения / / Система кровообращения и артериальная гипертония: Биофизические и генетико-физиологические механизмы, математическое и компьютерное моделирование / Под ред. Л.Н. Ивановой, А.М. Блохина, А.Л. Маркеля. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. С. 135-204. 61. СЕМИСАЛОВ Б. В. Построение и анализ комплексной модели сердечно-сосудистой системы человека, включая биофизические и биохимические блоки / / Вестник НГУ. Математика. Механика. Информатика. 2010. Т. 10, вып. 1. С. 95-107. 62. МЕДВЕДЕВ А. Е., САМСОНОВ В. И., ФОМИН В. М. Математическое моделирование течения крови в сосудах / / Система кровообращения и артериальная гипертония: Биофизические и генетико-физиологические механизмы, математическое и компьютерное моделирование / Под ред. Л.Н. Ивановой, А.М. Блохина, А.Л. Маркеля. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. С. 80-105. 63. SUNG C., KIRIS C., KWAK D., DAVID T. Numerical Models of Human Circulatory System under Altered Gravity: Brain Circulation. AlAA Paper. 2004. No. 1092. 12 p. 64. WATERS S. L., ALASTRUEY J., BEARD D. A. ET AL. Review. Theoretical models for coronary vascular biomechanics: Progress & challenges / / Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2011. Vol. 104. P. 49-76. 65. MARCINKOWSKA-GAPINSKA A., GAPINSKI J., ELIKOWSKI W. ET AL. Comparison of three rheological models of shear flow behavior studied on blood samples from post-infarction patients / / Med. Bio. Eng. Comput. 2007. Vol. 45. P. 837-844. 66. LI H., YE T., LAM K.Y. Numerical modeling of motion trajectory and deformation behavior of a cell in a nonuniform electric field / / Biomicrofluidics. 2011. Vol. 5. P. 021101-1-021101-9. 67. HOGG T., FREITAS R. A. Chemical power for microscopic robots in capillaries // Nanomedicine. 2010. Vol. 6, No. 2. P. 298-317. 68. ШАБРЫКИНА Н.С. Математическое моделирование микроциркуляторных процессов / / Рос. журн. биомеханики. 2005. Т. 9, № 3. С. 70-88. 69. ХМЕЛЬ Т.А., ФЕДОРОВ А.В., Фомин В.М., ОРЛОВ В.А. Моделирование процессов микрогемоциркуляции с учётом пульсовых колебаний давления / / Прикл. механика и техн. физика. 2011. Т. 52, № 2. С. 92-102. 70. KESSELS H., WILLEMS G. M., HEMKER H. C. Analysis of trombin generation in plasma / / Comput. Biol. Med. 1994. Vol. 24. P. 277-288. 71. JONES C. J., MANN K. G. A model for the tissue factor pathway to thrombin. II. A mathematical simulation / / J . Biol. Chem. 1994. Vol. 269, No. 37. P. 23367-23373. 72. ЛОБАНОВ А. И., СТАРОЖИЛОВА Т. К., ЗАРНИЦЫНА В. И., АТАУЛЛАХА Ф. И. Сравнение двух математических моделей для описания пространственной динамики процесса свёртывания крови / / Матем. моделирование. 2003. Т. 15, № 1. С. 14-28. 73. ЛОБАНОВ А. И., СТАРОЖИЛОВА Т. К., ГУРИЯ Г. Т. Численное исследование структурообразования при свёртывании крови / / Там же. 1997. Т. 9, № 8. С. 83-95. 74. ЧУЛИЧКОВ А. Л., НИКОЛАЕВ А. В., ЛОБАНОВ А. И., ГУРИЯ Г. Т. Пороговая активация свёртывания крови и рост тромба в условиях кровотока / / Там же. 2000. Т. 12, № 3. С. 75-96. 75. REDDY N. P., KROUSKOP T. A., NEWELL P. H. Biomechanics of a lymphatic vessel / / Blood Vessels. 1975. Vol. 12. P. 261-278. 76. MACDONALD A. J., ARKILL K. P., TABOR G. R. ET AL. Modeling flow in collecting lymphatic vessels: One-dimensional flow through a series of contractile elements / / J . Physiol. Heart Circ. Physiol. 2008. Vol. 295. P. H305-H313. 77. MACDONALD A. J. The Computational Modelling of Collecting Lymphatic Vessels. PhD. Thesis. Univ. of Exeter. UK, 2008. 195 p. 78. MARGARIS K. N., BLACK R. A. Review. Modelling the lymphatic system: Challenges and opportunities / / J. R. Soc. Interface. 2011. 13 p. doi:10.1098/rsif.2011.0751. 79. ХОЛОДОВ А. С. Некоторые динамические модели внешнего дыхания и кровообращения с учётом их связности и переноса веществ / / Компьютерные модели и прогресс медицины / Под ред. О.М. Белоцерковского, А.С. Холодова. М.: Наука, 2001. С. 127-163. 80. СИМАКОВ С. С., ХОЛОДОВ А. С. Численное исследование содержания кислорода в крови человека при низкочастотных воздействиях / / Матем. моделирование. 2008. Т. 20, № 4. С. 87-102. 81. ДЬЯЧЕНКО А.И. Исследование однокомпонентной модели механики лёгких / / Медицинская биомеханика. 1986. Т. 1. С. 147-152. 82. WEXLER D., SEGAL R., KIMBELL J. Aerodynamic effects of inferior turbinate reduction. Computational fluid dynamics simulation / / Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg. 2005. Vol. 131, No. 12. P. 1102-1107. 83. DOORLY D. J., TAYLOR D. J., GAMBARUTO A. M. ET AL. Nasal architecture: form and flow / / Phil. Trans. R. Soc. A. 2008. Vol. 366. P. 3225-3246. 84. ФОМИН В. М., ВЕТЛУЦКИЙ В. Н., ГАНИМЕДОВ В. Л. и др. Исследование течения воздуха в носовой полости человека / / Прикл. механика и техн. физика. 2010. Т. 51, № 2. С. 107-115. 85. MAREELS G., POYСK P., ELOOT S. ET AL. Three-dimensional numerical modeling and computational fluid dynamics simulations to analyze and improve oxygen availability in the AMC bioartificial liver / / Annals of Biomedical Eng. 2006. Vol. 34, No. 11. P. 1729-1744. 86. FERRUA M.J., SINGH R.P. Modeling the fluid dynamics in a human stomach to gain insight of food digestion / / J. of Food Science. 2010. Vol. 75, No. 7. P. R151-R162. 87. LANE D.P., HALL P.A. MDM2 - arbiter of p53's destruction / / TIBS. 1997. 0968-0004/97. Plh S0968-0004(97)01119-5. 88. MOLL U.M., PETRENKO O. The Mdm2-p53 interaction / / Mol. Cancer Res. 2003. No. 1. P. 1001-1008. 89. АБРАМЕНКО И. В., ЗАВГОРОДНЯЯ А. В., БАЛАН В. И. и др. Индукция p53-зависимого апоптоза под действием ионизирующего излучения в лимфоидных клетках больных в- клеточным хроническим лимфолейкозом / / Онкология. 2008. Т. 10, № 2. С. 225-229. 90. ЖЕЛТУХИН А.О., ЧУМАКОВ П.М. Повседневные и индуцируемые функции гена p53 / / Успехи биол. химии. 2010. Т. 50. С. 447-516. [91] LEV B A R - O R R., MAYA R., SEGEL L.A. ET AL. Generation of oscillations by the p 5 3 - Mdm2 feedback loop: A theoretical and experimental study / / PNAS. 2000. Vol. 97, No. 21. P. 11250-11255. 91. LEV B A R - O R R., MAYA R., SEGEL L.A. ET AL. Generation of oscillations by the p 5 3 - Mdm2 feedback loop: A theoretical and experimental study / / PNAS. 2000. Vol. 97, No. 21. P. 11250-11255. 92. TIANA G., JENSEN M.H., SNEPPEN K. Time delay as a key to apoptosis induction in the p53 network / / Europ. Phys. J. B. 2002. Vol. 29. P. 135-140. 93. CILIBERTO A., NOVAK B., TYSON J. J. Steady states and oscillations in the p53-Mdm2 network / / Cell Cycle. 2005. Vol. 4, No. 3. P. 488-493. 94. GEVA-ZATORSKY N., ROSENFELD N., ITZKOVITZ SH. ET AL. Oscillations and variability in the p53 system / / Molecular Systems Biology. 2006. doi:10.1038/msb4100068. 95. TIANA G., KRISHNA S., PIGOLOTTI S. ET AL. Oscillations and temporal signalling in cells / / Phys. Biol. 2007. Vol. 4. P. R1-R17. 96. HORHAT R. F, NEAMTU M., MIRСEA G. Mathematical models and numerical simulations for the P53-Mdm2 network / / Appl. Sci. 2008. Vol. 10. P. 94-106. 97. HORHAT R. F., NEAMTU M., OPRIS D. The qualitative analysis for a differential system of the P53-Mdm2 interaction with delay kernel / / 1st WSEAS Intern. Conf. on Biomedical Electronics And Biomedical Informatics (BEBI '08). Rhodes, Greece, 2008. 98. BATСHELOR E., MOOK C.S., BHAN I. ET AL. Recurrent initiation: A mechanism for triggering p53 pulses in response to DNA damage / / Molecular Cell. 2008. Vol. 30. P. 277-289. 99. ЛИХОШВАЙ В. А., ГОЛУБЯТНИКОВ В. П., ДЕМИДЕНКО Г. В. И ДР. Теория генных сетей / / Системная компьютерная биология / Под ред. Н.А. Колчанова, С.С. Гончарова, В.А. Лихошвая, В.А. Иванисенко. Новосибирск: СО РАН, 2008. С. 395-480. 100. ГАЙДОВ Ю. А., ГОЛУБЯТНИКОВ В. П. Одна модель генной сети, исправляющей повреждение ДНК / / Математика в приложениях. Всерос. конф., приуроченная к 80-летию академика С.К. Годунова. Тез. докл. Новосибирск: Ин-т математики СО РАН, 2009. 101. HAMADA H., TASHIMA Y., KISAKA Y. ET AL. Sophisticated framework between cell cycle arrest and apoptosis induction based on p53 dynamics / / PlOS ONE. 2009. Vol. 4, No. 3. e4795. 102. GU C., ZHANG J., CHEN Y., LEI J. A trigger model of apoptosis induced by tumor necrosis factor signaling / / BMC Systems Biology. 2011. 5(Suppl 1):S13.
metadata.dc.language.iso: ru
Appears in Collections:01.01 - Труды сотрудников ИВТ СО РАН

Files in This Item:
There are no files associated with this item.


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.