مدل سازی بیولوژیکی انتقال جرم
اسلاید 1: جلسه چهاردهمانتقال جرممدلسازی سيستم های بيو لوژيکیدكتر توحيدخواه
اسلاید 2: انتقال جرم: 1- انتقال توسط يك سيال 2- نفوذ ( Diffusion )مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 3: انتقال موادي مانند اكسيژن يا مواد داروئي ممكن است بوسيله جريان هاي زير انجام گيرد:1- جريان خون در سيستم گردش خون2- جريان هوا در سيستم تنفسي3- جريان مواد غذائي و عصاره هاي هاضمه در سيستم گوارش4- جريان اوره در كليه ها و دستگاه دفع ادرار1- انتقال توسط يك سيال:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 4: نفوذ مواد از جداره رگها ( كه خون را از بافتها و يا هوا در ريه ها جدا مي كند) مي تواند به روشهاي زير انجام گيرد:1- نفوذ پسيو: بستگي به ميزان (اختلاف) تمركز ماده در دو طرف غشا دارد.( قانون اول Fick)2- نفوذ اكتيو: در آن انرژي ذرات احتمالاً با عث حركت آنها در جهتي خلاف جهت نفوذ پسيو مي گردد.2- نفوذ ( Diffusion )مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 5: 3- نفوذ پسيو يونها، بنيانها و يا الكتروليت: در اين مورد خاصيت الكتريكي غشا نيز در ميزان جريان موثر است.4- اسمزي: حلال در جهتي از دانسيته كمتر محلول به سمت دانسيته بيشتر محلول از غشا عبور مي كند.5- pressure-included flow: اختلاف فشار باعث عبور جريان از غشا مولكولهائي مي شود كه كوچكتر از دهانه هاي غشا است. نفوذ (ادامه)مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 6: 1- مواد نشان دهنده (Indicator Substance):- مواد رنگي، محلول نمك2- مواد داروئي: - تزريق در عضله يا رگ، تنفس، چكاندن- نفوذ از طريق پوستروشهاي مورد استفاده براي مطالعه و اندازه گيري حركت مواد مختلف در بدن :3- مواد طبيعي (Natural substance)- مانند: اكسيژن، پروتئين، سديم و ...4- رديابهاي راديو اكتيو (Radioactive tracers)5- انرژي گرمايي (Heat energy)- قابل انتقال توسط هوا ، جريان خون و يا نفوذ در بافتها مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 7: نفوذ: معادلات و مدل(قانون اول Fick)فرضيات:1- محلول غير الكتروليت است.(مواد بدون بار هستند.)2- نفوذ را در يك بعد در نظر مي گيريم. دانسيته ماده در حلالفلوي مجموعفلوي عبوري محلول از واحد سطحضريب نفوذعمق نفوذمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 8: معادله فلوي عبوري محلول از واحد سطح:ناشي از حركت كل محلولناشي از نفوذمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 9: انتقال جرم: ( ادامه)كه مشابه با رابطه الكتريكيروبه رو است.مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 10: كه فرمول K از رابطه مقابل به دست مي آيد:انتقال جرم: ( ادامه)مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 11: سيستم ديفيوژن دو قسمتي:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 12: فرضيات ساده سازي:1- سيستم را مي توان به اجزا مخلوط كننده (Mixing) كه در آن خون و موادي كه توسط آن حمل مي شود بخوبي مخلوط مي شوند، و تاخير تقسيم نمود.2- حركت خون بين اجزا مختلف در يك جهت، ثابت و يكنواخت (nonpulsatile) است.3- فلوي موادي كه توسط خون حمل مي شوند خيلي كوچكتر از فلوي خون است.4- ماده با خون واكنش شيميائي نمي دهد.5- تمام اجزا خون با سرعت يكسان حركت مي كنند.مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 13: مدل رياضي براي انتقال جرم توسط سيال:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 14: مدل رياضي براي انتقال جرم توسط سيال (ادامه)مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 15: مدل رياضي براي انتقال جرم توسط سيال (ادامه)مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 16: مدلسازی سيستم های بيو لوژيکیمدل رياضي براي انتقال جرم توسط سيال (ادامه)
اسلاید 17: انتقال جرم توسط جريان سيال(ادامه)پاسخ به دست آمده از شكل موج داده شده نسبت به خروجي مطلوب تفاوت زيادي دارد، بنابراين از مدل كاملتري ( مدل دوم ) استفاده مي كنيم: مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 18: تمرين- تمرين- تمرينمدل دوم:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 19: Pathway of Blood Flow through the heartمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 20: Pulmonary CirculationSystemic Circulationمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 21: Ventricular Septal Desease (VSD)مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 22: در مدلسازي با استفاده از تاخير و مخلوط كننده داشتن اطلاعات زير ضروري است:1- Transport Time: كل زمان انتقال در لوپ، زمان بين پيك اول و دوم.( حدود 39ثانيه براي انسان سالم)2- Appearance Time: زمان ظهور(تاخير) در لوپ.( حدود 13ثانيه براي انسان سالم)نتيجه: ثابت زماني مخلوط كننده برابراست با: 26 =13-39 3- Cardiac Output: متوسط فلوي در حلقه.4- حجم خون در سيستم گردش خوناگر تعداد ثابت زماني ها خيلي كم باشد باعث يكنواختي منحني و اگر بيش از حد باشد باعث تيزي هاي شديد در منحني مي شود.مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 23: نتيجه ( For VSD ):تعداد تاخير ها: 2 تا5 ثانيه براي گردش ششي و 8 ثانيه براي گردش سيستميكميزان حجم خون:500ml در تاخير ششي و 800ml در گردش سيستماتيكنتيجه مناسب در صورت انتخاب 8 مخلوط كننده و 2 تاخير به صورت تجربي به دست آمده است.Total blood volume = 4000mlF = 100ml/sTotal delay = 40secمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 24: مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 25: مدلسازی سيستم های بيو لوژيکیجدول مقادير عددي پارامترهاي مدل
اسلاید 26: مدلسازی سيستم های بيو لوژيکینتايج شبيه سازي:
اسلاید 27: نتايج شبيه سازي (ادامه):مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 28: كاربرد هاي مدل:1- از اين مدل مي توان در تعيين F (Cardiac Output) استفاده نمود.(سيستم مدار باز در نظر گرفته مي شود.)حجم كل ماده Indicator تزريق شدهغلظت در آئورتغلظت در nامين سيستم سرخرگيمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 29: Transport Function:اگر ماده ورودي ضربه و مدل مدار بازدر نظر گرفته شود، عبارت است از پاسخ ضربه المان n ام. محاسبه زمان انتقال از نقطه صفر تا نقطه n:متوسط جرم انتقاليمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 30: انتقال ماده توسط نفوذ ( نفوذ دوطرفه )مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 31: يادآوري رابطه يك طرفه:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 32: Diffusion-Limited-Systemمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 33: Flow-Limited-Systemمدلسازی سيستم های بيو لوژيکیضريب نفوذهدايت با جريان سيال حامل
اسلاید 34: Flow and Diffusion-Limited-Systemمدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 35: Partition Coefficient: ميزان حلاليت ماده در بافت و خون ممكن است متفاوت باشد، بنابراين نياز به تصحيح حجم موثر بافت است. بهمين دليل ضريب Partition تعريف مي گردد.مثلاً ميزان حلاليت گاز halothane در بافت چربي 50 بيشتر خون است.مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 36: Enzyme Systems:در مواردي مثل حذف دارو در كليه يا تغيير فرم دارو در كبد آنزيمها نقش مهمي داشته و مدل كردن آنها با اهميت است.نكته مهم:آنزيم و ماده با هم واكنش داشته و معادلات ديناميكي واكنش منجر به حاصلضرب دانسيته آنزيم و ماده مي شود كه مدل را ”غير خطي“ مي كند.به عنوان مثال مدل زير را مي توان در نظر گرفت:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
اسلاید 37: تمرين : برنامه ENZ_MMI را با استفاده از Matlab نوشته و نتايج را مقايسه نماييد.روابط حاكم بر سيستم آنزيم:مدلسازی سيستم های بيو لوژيکی
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.