Пушкин С.В., Тварадзе С.В., Чубаров В.А. «Логико-вероятностная структура информации в биологии и медицине в булевом пространстве над полем Галуа» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XII Всероссийской конференции, 27–29 мая 2014 г., с. 533-536 (2014)

Вовк И.В., Вовк О.И. «Распространение звука в бронхиальном дереве человека. Часть I. Теория» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 3, № 2, с. 19-31 (2000)

Проведен анализ геометрических, физических и волновых параметров бронхиального дерева и его элементов. Показано, что в диапазоне частот до 1000 Гц все геометрические параметры воздухоносных путей (за исключением длины трахеи) существенно меньше длины звуковой волны, распространяющейся внутри бронхиального дерева. Установлено, что скачок сечения в месте сочленения соседних воздухоносных путей может оказывать существенное влияние на распространение звука в бронхиальном дереве. В то же время, изломы воздухоносных путей практически не влияют на этот процесс. Сформулированы акустические и математические модели воздухоносных путей (с учетом упругости их стенок) и участков сочленений между ними. Решены соответствующие граничные задачи для уравнения Гельмгольца. Полученные результаты позволили разработать алгоритм общего решения задачи о распространении звука в бронхиальном дереве.

Вовк И.В., Гринченко В.Т., Дахнов С.Л. «Влияние физиологических особенностей верхних дыхательных путей на характеристики шумов дыхания» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 1, № 3, с. 14-23 (1998)

Обсуждаются некоторые физиологические особенности дыхательного тракта человека, важные для формирования правильных представлений об источниках дыхательных шумов. Понимание особенностей генерации шумов является необходимым для создания эффективных компьютерных систем регистрации и обработки шумов с целью совершенствования методов диагностики респираторных заболеваний. Существенная зависимость характеристик шумов дыхания от многих параметров предопределяет необходимость документировать эти параметры в процессе измерений. Одним из параметров, часто фиксируемым в процессе измерений, является расход воздуха, измеряемый пневмотахографом. На основании результатов измерений разбросов размеров голосовой щели и оценки разбросов уровня спектра мощности шумов дыхания показано, что поддержание с помощью пневмотахографа одинаковой величины расхода воздуха не гарантирует одинакового уровня мощности шумов дыхания, генерируемых потоком воздуха в области трахеи.

Вовк И.В., Гринченко В.Т., Дахнов С.Л., Крижановский В.В., Олийнык В.Н. «Шумы дыхания человека: объективизация аускультативных признаков» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 2, № 3, с. 11-32 (1999)

Представлен ретроспективный обзор методов, использовавшихся для объективизации аускультативных признаков шумов дыхания человека за последнее двадцатилетие. Изложены современные взгляды на природу шумов дыхания и систематизированы литературные данные о возможных причинах возникновения основных и дополнительных шумов дыхания. На базе использования спектрально-временных методов анализа и визуального представления сложных звуковых сигналов продемонстрированы возможности объективизации ряда аускультативных признаков. Предпринята попытка классификации разных типов сухих хрипов по характеру их спектральных составляющих.

Федотов А.А. «Математическая модель гемодинамических процессов формирования периферической пульсовой волны» Биофизика, 60, № 2, с. 343-347 (2015)

Рассмотрена математическая модель процессов формирования сигнала периферической пульсовой волны в сосудах верхних конечностей. Формирование периферической пульсовой волны представлено в виде композиции прямой и отраженной пульсовых волн, распространяющихся по артериальной системе человека. Предложена система формальной аналогии между процессами распространения пульсовых волн по артериальной системе человека и распространением электрических колебаний по линиям с распределенными параметрами. Зависимости распространения пульсовых волн по артериальной системе человека были получены на основе решения одномерных уравнений Навье–Стокса для нескольких частных случаев. Ключе слова: гемодинамическая модель, пульсовая волна, уравнения Навье–Стокса, уравнение длинной линии, эластичность, артериальный сосуд.

Борисюк А.А. «Моделирование генерации шума стенозом в сосуде» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 3, № 2, с. 3-18 (2000)

Проведен эксперимент in vitro по изучению свойств акустического поля в грудной клетке человека, создаваемого течением в большом кровеносном сосуде. Рассмотрены случаи нормального и стенозированного сосудов. Стеноз моделировался полыми жесткостенными цилиндрическими вставками разных размеров. Диапазон скоростей течения соответствовал скоростям движения крови в больших сосудах человека. Анализ акустических полей обнаруживает характерные признаки присутствия стеноза, а именно: общее увеличение уровней шума и генерацию новых частотных компонент в спектре мощности. Компоненты отождествляются с характерными частотами образования вихрей в области возмущенного течения за стенозом и с резонансными частотами колебаний сегмента сосуда за стенозом. Установлено, что мощность акустического излучения стеноза приблизительно пропорциональна четвертой степени «степени тяжести» стеноза и четвертой степени числа Рейнольдса течения.

Олійник В.Н. «О механизмах формирования акустических свойств легочной паренхимы» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 4, № 3, с. 53-66 (2001)

Проанализировано анатомическое строение дыхательной системы человека. Для частот, характерных для звуков дыхания, обоснована возможность представления респираторной зоны легких как сплошной среды с микроструктурой. Разработана акустическая модель легочной паренхимы на основе физических представлений о дисперсии и поглощении звука в эмульсиях. Для случая термической независимости зерен эмульсии (альвеол) получено аналитическое выражение, описывающее скорость звука и коэффициент затухания в паренхиме. Показано, что поведение скорости звука, предсказываемое эмульсионной моделью, аналогично тенденциям, описываемым простыми газо-жидкостными моделями. Установлена сильная зависимость коэффициента затухания звука от частоты и концентрации газовой фазы паренхимы. Показано, что при низких значениях наполненности легких воздухом частотная зависимость затухания в исследуемом диапазоне квадратична, а при высоких – демонстрирует переход к корневой тенденции с возрастанием частоты. Эта особенность обусловлена сильным изменением размеров альвеол во время дыхательного цикла. Отмечено значительное уменьшение затухания звука в паренхиме при глубоком вдохе.

Олійник В.Н. «Вплив в'язкості повітря на поширення звуку в бронхіальному дереві людини» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 5, № 3, с. 52-60 (2002)

В рамках длинноволнового приближения построена физическая модель распространения звука по транзиторной зоне респираторного тракта человека. При этом основное внимание уделялось изучению влияния вязкого взаимодействия бронхиального воздуха, колеблющегося вследствие акустического возбуждения, со стенкой бронха. Для того чтобы избежать рассмотрения эффектов податливости стенок и излучения звука в легочную паренхиму, в данном исследовании респираторные воздуховоды моделировались жесткостенными трубками. Выяснено, что учет вязкости воздуха приводит к появлению не только затухания, но и ярко выраженной дисперсии звуковых волн, распространяющихся в элементах бронхиального дерева. С уменьшением калибра бронха эти явления становятся все более ощутимыми. Учет вязкости также существенно влияет на характер частотных зависимостей входного импеданса конечных бронхиол, нагруженных на систему респираторных воздуховодов. Кроме того, показано, что импеданс конечной бронхиолы зависит от граничных условий на входе респираторного тракта со стороны голосовой щели (открытые или сомкнутые голосовые связки).

Олійник В.Н. «Modeling of a contact interaction between bounded area of the surface of human body and a vibrator» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 6, № 2, с. 58-67 (2003)

Построены физическая и математическая модели контактного взаимодействия поверхности тела человека с вибратором механического импедансометра. На основании предположения о том, что основную роль при таком взаимодействии играет столб мягких биотканей между вибратором и костями скелета, рассмотрена задача о гармонических колебаниях упругого цилиндра с кинематически нагруженным торцом при условии отсутствия касательных напряжений на поверхности контакта. Проведено тестирование модели путем сравнения с экспериментами по вибровозбуждении слоя вязко-упругого геля и кожи предплечья человека in situ. Расчетные частотные зависимости механического импеданса цилиндра продемонстрировали в целом удовлетворительное согласование с опытными данными. Таким образом, подтверждено, что при моделировании низкоамплитудных колебаний мягких биотканей можно применять модель линейно упругой среды с затуханием поперечных волн.

Олійник В.Н. «Вплив властивостей стінок альвеол на величину швидкості звуку в легеневій паренхімі» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 6, № 4, с. 46-53 (2003)

Предложена акустическая модель паренхимы, модифицированная путем учета упругих свойств альвеолярных стенок, а также трансмурального давления и сил поверхностного натяжения, действующих на границе раздела газовой и тканевой фаз. Задача акустического моделирования легочной ткани сведена к рассмотрению индивидуального сферического пузырька с подкрепленной поверхностью, пульсирующего в безграничной жидкости. Показано, что основную роль в подкреплении поверхности альвеолы играет продольная жесткость ее стенок. Расчетное значение увеличения скорости звука в паренхиме млекопитающих за счет подкрепления альвеол не превышает 20%. Установлено, что наиболее сильно подкрепление влияет на свойства легких крупных млекопитающих, альвеолы которых содержат большую частицу эластина и коллагена. Проведенное сравнение теоретических данных с экспериментальными показало удовлетворительное согласование между ними.

Borisyuk A.O. «Modelling of the acoustic properties of the larger human blood vessel» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 1, № 3, с. 3-13 (1998)

С целью исследования свойств акустического поля, генерируемого стенозным сужением в кровеносных сосудах человека, построена акустическая модель крупного сосуда. Данная модель учитывает основные особенности генерации и распространения шумов в грудной клетке человека от источника (турбулентных пульсаций давления в кровотоке) к датчику, расположенному на коже. Для описания случайных источников шумов в сосуде использованы модели Коркоса, Чейза, Ффокс–Вильямса и Смольякова–Ткаченко для турбулентного пристеночного давления при малых числах Маха. Полученные соотношения позволяют проанализировать зависимость акустического поля в грудной клетке от параметров кровотока и сосуда и дают возможность установить характерные признаки наличия стенозного сужения в сосуде.

Крижановский В.В. «Модельные исследования спектрально-корреляционных характеристик шумов дыхания в респираторном тракте человека» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 1, № 4, с. 33-46 (1998)

Выполнены модельные исследования спектрально-корреляционных характеристик шумов дыхания в респираторном тракте человека. Исследования проведены с использованием методов статистического моделирования. На основе предложенной в работе акустической модели респираторного тракта получены оценки ряда важных для компьютерной диагностики заболеваний легких спектрально-корреляционных характеристик шумов дыхания. Отмечается важность совместной корреляционной обработки данных, регистрируемых на шее и грудной клетке. Показано, что результаты такой обработки существенно зависят от степени коррелированности источников шумов дыхания, а также от размеров и местоположения области, где они сосредоточены. Определен ряд признаков, характеризующих степень коррелированности источников шума и их местоположение. Проведено сравнение полученных оценок спектрально-корреляционных характеристик с экспериментальными данными. Результаты сравнения показали, что модельные и экспериментальные оценки хорошо согласуются в случае принятия гипотезы о некоррелированности источников шумов дыхания.

Вовк И.В., Вовк О.И. «О возможности физического моделирования шумов, генерируемых потоком воздуха в элементах дыхательных путей человека» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 2, № 2, с. 11-25 (1999)

С позиций аэрогидромеханики проведен анализ геометрических и физических характеристик участка дыхательных путей человека, образованных гортанью и непосредственно прилегающими к ней полостями преддверия гортани и трахеи. На основе этого анализа создана физическая модель этого участка. Разработана экспериментальная методика, позволяющая выполнять оценки аэродинамического сопротивления физической модели и спектров шумов, генерируемых движущемся в ней потоком воздуха. Получен большой объем фактических данных, анализ которых позволил установить ряд важных закономерностей. В частности показано, что аэродинамическое сопротивление диафрагмы, моделирующей голосовую щель, зависит от формы щели и ее размеров. Установлено, что с понижением степени симметрии формы щели и увеличением ее площади понижается аэродинамическое сопротивление. Показано, что уровень и характер спектров шумов, генерируемых потоком, проходящим через щель, зависит от формы щели, ее размеров и скорости потока воздуха. В частности выявлено, что снижение степени симметрии формы щели, увеличение ее площади и снижение скорости потока приводит к уменьшению интегрального уровня шумов, создаваемых потоком.