Моделювання перетворень енергії під час кровоплину через активні артеріальні судини

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorРудніков, Євгеній Григорович
dc.contributor.authorЦимбалюк, Олексій Анатолійович
dc.date.accessioned2026-06-01T13:14:30Z
dc.date.available2026-06-01T13:14:30Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractМагістерська дисертація за темою «Моделювання перетворень енергії під час кровоплину через активні артеріальні судини» виконана студентом кафедри біомедичної кібернетики ФБМІ Цимбалюком Олексієм Анатолійовичем зі спеціальності 122 «Комп’ютерні науки» за освітньо-науковою програмою «Комп’ютерні науки» та складається зі: вступу; 5 розділів (огляд методів забезпечення математичних моделей кровотоку в артеріальних судинах; обґрунтування моделі енергетичних характеристик обертального кровоплину в артеріальній системі кровообігу людини; обґрунтування вибору програмного середовища та засобів реалізації; програмна реалізація та методика роботи програмного продукту; узагальнені результати науково-дослідної роботи), висновків до кожного з цих розділів; загальних висновків; списку використаних джерел, який налічує 47 джерел. Загальний обсяг роботи 96 сторінок. Актуальність теми. Теоретичні дослідження із застосуванням моделювання є одним із основних інструментів кібернетики та біомедичної кібернетики зокрема. Вони дозволяють дослідити ті процеси та регуляторні механізми, які не піддаються прямому виміру. Отримані в результаті обчислювальних експериментів закономірності дозволяють планувати наступні експериментальні дослідження та можуть бути основою технічних рішень щодо технічного відтворення фізіологічних функцій організму. Система кровообігу людини є однією з найбільш модельованих біологічних систем протягом останніх ста років. Більшість наявних моделей гемодинаміки описує тільки поступальний рух крові, не беручи до уваги обертальну компоненту, хоча її чітко зафіксовано доплерівськими дослідженнями. Цілісного підходу, де поступальний і обертальний рух, активна поведінка стінки судини та енергетичні перетворення розглядалися б разом, у літературі не виявлено. У дисертації побудовано саме такий підхід – на основі трьох базових залежностей серцевого циклу: зміни тиску, об'ємного потоку та швидкості крові. Дослідження спирається на поєднання рівняння Бернуллі, рівняння Пуазейля та електрогідродинамічних аналогій. Отримані результати можуть слугувати базою для побудови регуляторних характеристик артеріальної системи, для розробки медико-інженерних рішень технічного відтворення кровообігу, а також для планування клінічних і фізіологічних експериментальних досліджень. Мета і задачі дослідження. Метою роботи є поглиблення теоретичних уявлень в проєктуванні медикоінженерних рішень пружно-активних артеріальних судин у процесах кровоплину з обертанням шляхом моделювання перетворень енергії кровотоку. Сформульовано наступні задачі: 1. Проаналізувати стан наявних джерел з досліджень NO-продукційної функції ендотелію артеріальних судин та доплерографічних даних щодо кровотоку з обертанням 2. Удосконалити гідродинамічне рівняння кровотоку для моделювання перетворень енергії пружно-активних артеріальних судин для кровотоку з обертанням 3. На підставі модельних розрахунків (побудувати?) набір характеристик функції ендотелію артеріальних судин в умовах обертального руху крові в артеріальній системі людини. 4. Порівняти отримані характеристики з відомими в умовах нормальних та патологічних змін кровообігу. 5. Розробити програмний застосунок для теоретичних досліджень обертального кровотоку у нормі та при патології. 6. Запропонувати медико-інженерні рішення для засобів технічного відтворення кровообігу. Об’єкт дослідження. Енергетичні характеристики обертального кровотоку в артеріальній системі кровообігу людини. Предмет дослідження. Перетворення енергії пульсуючого обертального кровотоку в різних станах кровообігу людини. Методи дослідження. Застосовано моделі гемодинаміки, кінематики та енергетичних перетворень кровотоку при обертальному русі крові з урахуванням активної поведінки стінок артеріальних судин та змін величини серцевого викиду. З їх застосуванням проведені обчислювальні експерименти для побудови регуляторних характеристик артеріальної системи. Практичне значення одержаних результатів. Магістерська дисертація виконана за ініціативної наукової роботи кафедри НДР д/р № 0123U100866 “Методи та моделі ідентифікації станів об’єктів в задачах прийняття медичних рішень” (06.02.2023).
dc.description.abstractotherThe master’s thesis on the topic “Modeling Energy Transformations in Blood Flow Through Active Arterial Vessels” was completed by Tsymbaliuk Oleksii Anatoliiovych, a student of the Department of Biomedical Cybernetics, Faculty of Biomedical Engineering, in specialty 122 "Computer Sciences" under the educational and scientific program "Computer Sciences". The thesis consists of an introduction; five chapters (review of methods for the mathematical modeling; justification of the model of energy characteristics of rotational blood flow in the human arterial circulatory system; justification of the choice of software environment and implementation tools; software implementation and methodology of operation of the software product; generalized results of the research work); conclusions to each of these chapters; general conclusions; and a list of references comprising 47 sources. The total volume of the work is 96 pages. Relevance of the topic. Theoretical research employing modeling is one of the principal tools of cybernetics in general and of biomedical cybernetics in particular. It enables the investigation of processes and regulatory mechanisms that are not amenable to direct measurement. The regularities obtained from computational experiments make it possible to plan subsequent experimental studies and can serve as the foundation for technical solutions aimed at the technical reproduction of physiological functions of the human body. The human circulatory system has been one of the most extensively modeled biological systems over the past hundred years. The majority of existing hemodynamic models describe only the translational motion of blood, disregarding the rotational component, even though it has been clearly recorded in Doppler studies. No integrated approach has been identified in the literature in which translational and rotational motion, the active behavior of the vessel wall, and energy transformations would be considered together. It is precisely such an approach that is developed in the thesis – based on three fundamental dependencies of the cardiac cycle: changes in pressure, volumetric flow, and blood velocity. The study draws on a combination of the Bernoulli equation, the Poiseuille equation, and electro-hydrodynamic analogies. The results obtained can serve as a basis for constructing the regulatory characteristics of the arterial system, for the development of medicalengineering solutions for the technical reproduction of blood circulation, and for planning clinical and physiological experimental studies. Aim and objectives of the research. The aim of the work is to deepen the theoretical understanding underlying the design of medical-engineering solutions for elasticactive arterial vessels in the processes of blood flow with rotation, by means of modeling the energy transformations of blood flow. The following objectives have been formulated: 1. To analyze the current state of available sources on studies of the NOproducing function of the endothelium of arterial vessels and on Doppler ultrasound data concerning blood flow with rotation. 2. To refine the hydrodynamic equation of blood flow for modeling the energy transformations of elastic-active arterial vessels in the case of blood flow with rotation. 3. On the basis of model calculations, to construct a set of characteristics of the endothelial function of arterial vessels under conditions of rotational blood motion in the human arterial system. 4. To compare the obtained characteristics with those known for normal and pathological states of blood circulation. 5. To develop a software application for theoretical studies of rotational blood flow under normal and pathological conditions. 6. To propose medical-engineering solutions for the technical reproduction of blood circulation. Object of research. The energy characteristics of rotational blood flow in the human arterial circulatory system. Subject of research. Transformations of the energy of pulsating rotational blood flow in different states of human blood circulation. Research methods. Models of hemodynamics, kinematics, and energy transformations of blood flow under rotational motion are applied, taking into account the active behavior of arterial vessel walls and variations in cardiac output. Using these models, computational experiments were conducted to construct the regulatory characteristics of the arterial system. Practical significance of the obtained results. The master’s thesis was carried out within the framework of the department’s initiative research project, state registration No. 0123U100866 “Methods and models for identifying the states of objects in medical decision-making tasks” (06.02.2023).
dc.format.extent127 с.
dc.identifier.citationЦимбалюк, О. А. Моделювання перетворень енергії під час кровоплину через активні артеріальні судини : магістерська дис. : 122 Комп’ютері науки / Цимбалюк Олексій Анатолійович. – Київ, 2026. – 127 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/81404
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectсерцево-судинна система
dc.subjectкровотік
dc.subjectпружно-активні артеріальні судини
dc.subjectвнутрішнє тертя
dc.subjectобертальна енергія
dc.titleМоделювання перетворень енергії під час кровоплину через активні артеріальні судини
dc.title.alternativeModeling Energy Transformations in Blood Flow Through Active Arterial Vessels
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Tsymbaliuk_mahistr.pdf
Розмір:
3.57 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (БМК)
Магістерські роботи