Historia i bibliografia

Bezpośrednim impulsem do stworzenia wirtualnego układu oddechowego (WUO) było opracowanie koncepcji przetwornika realno-wirtualnego [1]. Taki przetwornik pozwala „podłączyć” realną rurkę prawdziwego, fizycznego respiratora lub spirometru do... programu komputerowego symulującego układ oddechowy [2] (tak samo można by podłączyć sztuczne serce do programu symulującego układ krążenia). Jednym z przyszłych zastosowań takiego połączenia mogła by być, na przykład, standaryzacja respiratorów i spirometrów za pomocą „Standardowego Pacjenta Wirtualnego”.

Jednakże, aby wnioski wyciągnięte z wentylowania lub badania wirtualnego pacjenta mogły być przeniesione na realnych pacjentów, koniecznym było opracowanie na tyle złożonego programu symulującego układu oddechowy, by „patrząc z zewnątrz” nie można było zorientować się, czy mamy do czynienia z pacjentem realnym czy wirtualnym. Wykorzystane w wirtualnym układzie oddechowym równania opisujące w języku matematyki wiedzę fizjologiczną na temat mechaniki tego układu najpełniej przedstawione są w [3] (WUO składa się z dwóch, współpracujących ze sobą modeli: modelu mechaniki układu oddechowego oraz opisanego w [4] modelu wymiany gazowej i transferu gazów w drogach oddechowych i naczyniach krwionośnych). Wiele szczegółów zawiera też praca [5] (darmowy dostęp on-line).

WUO wykorzystano w szeregu własnych prac badawczych, takich jak np. porównanie różnych trybów sztucznej wentylacji [7, 8], analiza wpływu wspomagania oddychania metodą CPAP na częstość oddechu [5], analiza interakcji oddechowo-krążeniowej [8, 9], czy też analiza niezwykłej metody sztucznej wentylacji nie wymagającej cyklicznego poruszania płucami (analiza warunków utlenowania krwi poprzez nieruchome płuca z pozaustrojowym usuwaniem dwutlenku węgla [10]).

Porównywalne znaczenie jak w pracach badawczych — jeśli nie większe — WUO może mieć w edukacji medycznej i doskonaleniu zawodowym lekarzy i pielęgniarek. Jednym z przykładów może być właśnie system Tgol.e-spirometry™ dostępny z tej strony. Innym — opieka nad (wirtualnym) pacjentem podczas intensywnej terapii [11].

W języku polskim dostępne są bardziej poglądowe prace nt. WUO [12-15] (darmowy dostęp on-line do przeglądowej pracy [12]).

  1. Darowski M, Kozarski M, Gólczewski T. Model studies on respiratory parameters for different lung structures. Biocybernetics and Biomedical Engineering 20(2), 2000, 67-77
  2. Gólczewski T, Kozarski M, Darowski M. The respirator as a user of virtual lungs. Biocybernetics and Biomedical Engineering 23(2), 2003, 57-66
  3. Gólczewski T., Darowski M.. Virtual respiratory system for education and research: simulation of expiratory flow limitation for spirometry, Int J Artif Organs 2006; 29: 961–972
  4. Gólczewski T, Darowski M. The virtual cardio-respiratory system — a sub-model of gas exchange and transfer. Biocybernetics and Biomedical Engineering. 28(1), 2008: 29-40
  5. T. Gólczewski, M. Darowski. Virtual respiratory system in investigation of CPAP influence on optimal breathing frequency in obstructive lungs disease. Nonlinear Biomedical Physic. 2007, 1:6
  6. Gólczewski T., Darowski M. Influence of ventilatory mode on respiration parameters — investigation on virtual lungs. Biocybernetics and Biomedical Engineering 23(3), 2003, 63-72.
  7. Darowski M, Gólczewski T, Michnikowski M. Choice of proper lung ventilation method. Biocybernetics and Biomedical Engineering, 26(1), 2006, 21-37
  8. Gólczewski T, Zielinski K, Palko KJ, Ferrari G, Darowski M. Influence of ventilation mode on blood oxygenation analysis with lungs and cardiovascular models. Int J Artif Organs 2007; 30: 719
  9. Gólczewski T, Darowski M. Simulation of lungs-respirator system, w: Modeling Cardiovascular System and Mechanical Circulatory Support ed. Claudio De Lazzari, CNR, Roma, 2007: 77-92
  10. T. Gólczewski. Gas exchange in virtual respiratory system — simulation of ventilation without lungs movement. Int J Artif Organs 2007; 30: 1047-1056
  11. Gólczewski T, Darowski M. Virtual case study: Improving of blood oxygenation that fell after position change of an older patient. Int J Artif Organs, 30 (8) , 2007: 718
  12. Gólczewski T, Darowski M. Virtual respiratory system and its use in testing of artificial ventilation and ventilatory support methods. Bio-Algorithms and Med-Systems 2005; 1: 65-72
  13. Modelowanie komputerowe własności mechanicznych płuc. w Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna: T7 — systemy komputerowe i teleinformatyczne w służbie zdrowia, red. Maciej Nałęcz. Akademicka oficyna wydawnicza Exit. Warszawa 2002, 119-131.
  14. „Eksperymenty” na wirtualnym organizmie na przykładzie analizy skuteczności wspomagania oddychania metodą stałociśnieniową (CPAP). Polska Akademia Nauk: Działalność naukowa — wybrane zagadnienia. 15, 2003, 95-97.
  15. Gólczewski T. Komputerowe metody w edukacji medycznej — wirtualny układ oddechowy w nauce interpretacji spirometrii. w: Spirometria dla lekarzy. pod red. Zielonka TM, Lubiński W, Gutkowski P. Wydawnictwo Medyczne-Górnicki 2008.