Matematický model změny hustoty ventilační směsi při vysokofrekvenční oscilační ventilaci

Abstract

Byl vytvořen matematický model změny hustoty ventilační směsi při vysokofrekvenční oscilační ventilaci u ústí respiračního systému v prostředí MATLAB/Simulink. Účelem práce bylo hodnocení vlivu hustoty na měřený objemový průtok. Na základě výstupu modelu bylo zjištěno, že měřený objemový průtok byl jen málo ovlivněn hodnotou hustoty, proto jiné parametry budou objemový průtok ovlivňovat více než změna hustoty ventilační směsi během dechového cyklu. Byla vyvrácena platnost hypotézy, že změna hustoty ventilační směsi má značný vliv na měřené hodnoty objemového průtoku při vysokofrekvenční oscilační ventilaci. Na hodnotách měřeného objemového průtoku byl zkoumán vliv změny hustoty ventilační směsi během dechového cyklu. V modelu byla uvažována změna objemových koncentrací prvků směsi při inspiriu a exspiriu a stoprocentní nasycení směsi vodní parou při exspiriu. Normalizací hustoty získané z modelu střední hodnotou a následnou inverzí hodnoty bylo umožněno hodnotit vliv hustoty na naměřené hodnoty objemového průtoku. Objem získaný z objemového průtoku a jednotkové normalizované hustoty a objem z objemového průtoku a normalizované měnící se hustoty byl použit pro porovnání vlivu hustoty na objemový průtok. Čím vyšší poměr těchto dvou hodnot byl, tím větší vliv měla hustota na objemový průtok a naopak.

As the crucial part of the thesis a mathematical model of density change of the ventilatory mixture during high-frequency oscillatory ventilation at the mouth of the respiratory system was developed in the MATLAB/Simulink programme. The purpose of the study was to evaluate the effect of density on the measured volume flow. Based on the output of the model, it was found out that the measured volume flow was little affected by the density value because different parameters influence the volume flow more than the change in the density of the ventilation mixture during the breath cycle. The hypothesis that changing the ventilation density mixture has a considerable influence on the measured volume flow at high frequency oscillatory ventilation was disproved. The influence of changes in density ventilation mixture during the breath cycle was examined on the values of the measured volume flow. In the model the change of volume concentrations of elements in the mix inspiration and expiration and total saturation of the mixture with water vapour at expiration were included. By normalizing the density obtained from the model mean value and subsequent inversion of the values it was possible to evaluate the effect of density on the measured values of volume flow. The volume obtained from the volume flow and from unit normalized density and the volume obtained from the volume flow and from the normalized changing density were used for comparison of the effect of density on volume flow. The higher the ratio of these two values was the greater was the effect of density on the volume flow and conversely.