Основанием технологии ФА является цифровая математическая модель физиологических систем организма человека. Разработка цифровой модели начиналась под руководством Ю.В.Солодянникова в 70-90-е годы XX в. Модель разрабатывалась в рамках исследований по проблеме искусственного сердца, руководимой В.Н.Шумаковым. Первоначальный вариант модели описывал только большой круг кровообращения. В результате развития в 90-х годах в модель был включен подход к формализации регуляции сократительной способности сердца, развитый в работах школы Н.М.Амосова.

На базе этой модели в Куйбышевском государственном университете был выполнен комплекс экспериментов, подтвердивших ее соответствие экспериментальным данным. На этой модели были выполнены исследования вопросов идентифицируемости, наблюдаемости, управляемости, устойчивости.

Были проведены многочисленные медико-технические испытания цифровой модели (на базе Института трансплантологии и искусственных органов АМН СССР и Самарского медицинского института) путем имитации различных стационарных и переходных режимов системы кровообращения животных и человека /Солодянников Ю. В., Элементы математического моделирования и идентификации системы кровообращения, Изд-во самар. ун-та, Самара, 1994/. Эти испытания доказали, что модель обладает вполне адекватными гомеостатическими свойствами реальному организму (устойчивостью периодического движения, чувствительностью к изменению параметров, переходными процессами и т.д.). Все эти свойства модели хорошо интерпретируются в общепринятых терминах физиологии и медицины. Цифровая модель (проект "Физиологический аватар") защищена свидетельствами государственной регистрации.

В современную версию математической модели физиологических систем организма включены идеи и методы теории гомеостатических систем, теории аллометрической зависимости параметров организма от массы тела (аллометрические законы), интенсивно разрабатываемой в настоящее время теория нейронных сетей. Нейронно-сетевая аналогия атриовентрикулярного узла сердца, проводниковой системы Гиса-Пуркинье и вегетативной нервной системы, управляющей тонусом кровеносных сосудов, использована для построения модели нейро-гуморальной регуляции.

Построены расширения модели путем включения в нее уравнений, описывающих динамику процессов обмена веществ (в частности углеводов и лактата) в организме человека. Включена также математическая модель эргорефлекторных управляющих воздействий. Эргорефлексом скелетных мышц в физиологии называется механизм регуляции организма, осуществляющийся через мышечные метаболические рецепторы, реагирующие на накопление в мышцах недоокисленных метаболитов.

Современная версия модели и достаточно полное ее описание доступно в сети интернет на русском и английском языках. Содержательное описание уравнений модели, ее классификация и свойства как динамической системы в строгой математической форме даны в рекомендуемых ссылках.

Рекомендуемые ссылки