Численное моделирование эволюции бактериальной популяции в легких человека

Представлена математическая модель эволюции бактериальной популяции в легких человека с учетом динамики иммунных процессов для задачи оценки функционального повреждения легких. Численное моделирование процессов, происходящих в организме человека, рассматривается как один из инструментов для анализа и прогнозирования влияния факторов риска на здоровье. Представленный подход выполнен в рамках концепции многоуровневой модели организма человека, учитывающей взаимодействия между системами, а также функциональное состояние включенных в рассмотрение органов в условиях воздействия на них неблагоприятных факторов различного генеза. Ввиду сложности прямого моделирования структуры и процессов, происходящих в легких, из-за больших вычислительных ресурсов для описания последних используется модель пористой среды. В модель введена поврежденность легких, определяемая эволюционным уравнением. Уравнение описывает зависимость поврежденности от распределения инфильтрата и действия на клетки альвеол токсических веществ, выделяемых бактериями. Представлены некоторые результаты, характеризующие пространственное распределение концентраций компонентов иммунной системы и бактериальной популяции в ходе иммунного ответа. Проведенное исследование дает качественное представление о причинах количественного изменения бактериальной популяции при иммунной реакции организма в условиях воздействия различных факторов. Данный подход может быть использован для уточнения параметров существующих популяционных моделей распространения и течения бактериальных инфекций и построения долгосрочного прогноза эпидемиологической ситуации. Получаемые результаты могут быть полезны для проведения анализа риска инфекционных заболеваний, в том числе при воздействии на организм человека неблагоприятных факторов среды обитания.