Метод Монте-Карло как основа для in silico-моделирования в изучении патогенеза ишемического инсульта.
https://doi.org/10.18705/2311-4495-2023-10-5-389-401
EDN: IGLVMJ
Аннотация
В работе предлагается новая математическая модель динамических процессов типичной пространственно-неоднородной биологической системы, ставится и решается математическая задача о моделировании динамики системы нейроваскулярных единиц головного мозга в условиях ишемического инсульта. Проводится исследование этой модели и предлагается численная и программная реализация соответствующей математической задачи.
Ключевые слова
Об авторах
В. В. ФурсовФурсов Валентин Владимирович, к.ф.н., доцент кафедры физики ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н. И. Пирогова» Минздрава России, доцент кафедры прикладной математики ФГБОУ ВО РХТУ им. Д. И. Менделеева, доцент Научно-образовательного института физических исследований и технологий
А. В. Ананьев
Ананьев Александр Владимирович, магистр в об-
ласти информационных технологий, аспирант
А. А. Бухвостов
Бухвостов Александр Александрович, к.б.н., доцент
кафедры медицинских нанобиотехнологий
К. В. Ермаков
Ермаков Кирилл Васильевич, врач, научный сотрудник отдела медицинских нанобиотехнологий
Д. А. Кузнецов
Россия
Кузнецов Дмитрий Анатольевич, д.б.н., профессор кафедры медицинских нанобиотехнологий ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н. И. Пирогова» Минздрава России, ведущий научный сотрудник
Список литературы
1. Velten K. Mathematical Modeling and Simulation: Introduction for Scientists and Engineers. 2009. Duke University Press: Durham, NC.
2. Матюшкин И.В.М., Заплетина М.А. Обзор по тематике клеточных автоматов на базе современных отечественных публикаций. Компьютерные исследования и моделирование. 2019;1:9–57.
3. Седова Н.В. Использование теории клеточных автоматов для описания модели изменения общественного мнения. Современные технологии в науке и образовании-СТНО-2018. 2018;119–122.
4. Шабунин А.В. Синхронизация процессов распространения инфекций во взаимодействующих популяциях: Моделирование решетками клеточных автоматов. Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2020;4(28):383–396.
5. Жихарева Г.В., Куприянова Я.А., Стрелков Н.О. и др. Моделирование электрической активности сердца с учетом неоднородного строения грудной клетки. Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии. 2018;218–222.
6. Фурсов И.В., Зинченко Д.И., Фурсов В.В. и др. Технологии искусственного интеллекта в здравоохранении. Создание in silico-алгоритмов для оптимизации в экспериментальной нанофармакологии ишемического инсульта. Сборник работ преподавателей, аспирантов и студентов. М.: Перо, 2022. С. 30−33.
7. Шабельников В.А. Обзор элементной базы нейрональных микроэлектронных зондов для имплантации в кору головного мозга. Вестник науки и образования. 2019;23–1(77):96–107.
8. Кравченко С..В, Каде А.Х., Трофименко А.И. и др. Когнитивное нейропротезирование — путь от эксперимента к клиническому применению. Инновационная медицина Кубани. 2021;3(23) 64–72.
9. Fursov VV, Fursov IV, Bukhvostov AA, et al. In Silico Studies on Pharmacokinetics and Neuroprotective Potential of 25Mg2+: Releasing Nanocationites — Background and Perspectives// (2021), In: Pharmacogenetics, pp. 155– 164 (Kaleb K.S., Ed.), IBT Publ.: Zagreb —London.
10. Chapuisat G, Grenier E, Boissel JP, et al. A global model for ischemic stroke with stress on spreading depressions. Progress Biophys Mol Biol. 2008; 97:4–27.
11. Krausch N, Barz T, Sawatzki A, et al. Monte Carlo Simulations for the Analysis of Non-linear Parameter Confidence Intervals in Optimal Experimental Design. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2019;7:261–279.
12. Фурсов В.В., Ананьев А.В., Ананьев В.Н. Компьютерная математическая модель патофизиологических изменений участка мозговой ткани при развитии инсульта. Естественные и технические науки. 2022;5(168):173–177.
13. Бонь Е.И., Максимович Н.Е. Морфологические представления о кровообращении головного мозга крысы. Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2018;2(17):30–36.
14. Емелин А.Ю. Нейроваскулярная единица как мишень нейродегенеративного и сосудистого процессов. Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2020;3:126–127.
15. Куркина Е.С., Семендяева Н.Л. Исследование колебательных режимов в стохастической модели гетерогенной каталитической реакции. Журнал вычислительной математики и математической физики. 2004;10(44):1808–1823.
16. Эйринг Г., Лин С.Г., Лин С.М. Основы химической кинетики: Пер. с англ. Москва: Мир, 1983.
17. Кирьянова В.В., Молодовская Н.В., Жарова Е.Н. Морфологические аспекты применения транскраниальных методов физиотерапии в раннем периоде ишемического инсульта. Вестник физиотерапии и курортологии. 2019;2(25):34–40.
18. Shertaev MM. Morphological changes in the experimental ischemia damaged brain tissue. Science for Education Today. 2015;1(23):72–79.
19. Данилова Т.Г. Морфология лобной коры больших полушарий крыс при пережатии общей сонной артерии. Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 2013;71(1):101–105.
20. Бонь Е.И., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М. Цитохимические нарушения в париетальной коре и гиппокампе крыс после субтотальной ишемии. Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2018;1(17):43–49.
21. Мачинский П.А., Плотникова Н.А., Кемайкин С.П. и др. Морфологические критерии давности развития ишемических инсультов в позднюю подострую и хроническую стадии. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2017;4(44):21–38.
22. Сергеева С.П., Ерофеева Л.М., Шишкина Л.В. и др. Некоторые аспекты морфологии нервной ткани головного мозга после острого нарушения мозгового кровообращения. Вестник новых медицинских технологий. 2016;3(23):130–135.
23. Кирьянова В.В., Молодовская Н.В., Жарова Е.Н. Морфологические аспекты применения транскраниальных методов физиотерапии в раннем периоде ишемического инсульта Вестник физиотерапии и курортологии. 2019;2(25) 34–40.
24. Левин О.С. Дисциркуляторная энцефалопатия: от патогенеза к лечению. Трудный пациент. 2010;4(8):8–15.
25. Markus HS. Genes, endothelial function and cerebral small vessel disease in man. Experimental physiology. 2008;1(93):121–127.
26. Емелин А.Ю. Нейроваскулярная единица как мишень нейродегенеративного и сосудистого процессов. Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2020;3:126–127.
27. Гнедовская Е.В., Добрынина Л.А., Кротенкова М.В. и др. МРТ в оценке прогрессирования церебральной микроангиопатии. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2018;1(12):61–68.
28. Бахадирова М.А., Мирджураев Э.М., Хусанходжаев Ж.У. и др. Динамика показателей МРТ головного мозга на этапах реабилитации инсульта в вертебробазилярной системе. Неврология и нейрохирургия. 2020; 4(10):566–572.
29. Gusev EI, Skvortsova VI. Brain ischemia. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers. 2003.
Рецензия
Для цитирования:
Фурсов В.В., Ананьев А.В., Бухвостов А.А., Ермаков К.В., Кузнецов Д.А. Метод Монте-Карло как основа для in silico-моделирования в изучении патогенеза ишемического инсульта. Трансляционная медицина. 2023;10(5):389-401. https://doi.org/10.18705/2311-4495-2023-10-5-389-401. EDN: IGLVMJ
For citation:
Fursov V.V., Ananyev S.V., Bukhvostov A.A., Ermakov K.V., Kuznetsov D.A. Carlo method as the basis for in silico-modeling in the study of the pathogenesis of ischemic stroke. Translational Medicine. 2023;10(5):389-401. (In Russ.) https://doi.org/10.18705/2311-4495-2023-10-5-389-401. EDN: IGLVMJ