Több rekeszes modellek
a több rekeszes modellek a következő lépés a légzőszervi biomechanika reálisabb modellezése felé. Ezek magukban foglalják az összes olyan megközelítést, amelyet többszörös redukált dimenziós komponensek jellemeznek mind a tüdő vezető, mind a légzési zónájában, és jelzik az átmenetet a tiszta fenomenológiai megközelítésekről a fizikailag motivált modellek felé a légzőszervi biomechanikában. Általánosságban elmondható, hogy a többrekeszes modelleket az az elképzelés motiválja, hogy a csökkentett dimenziós leírás a leghatékonyabb módszer a légzőszervi biomechanika leírására szervi szinten, valamint annak tudatosítása, hogy a regionális információk hiányát le kell küzdeni, hogy pontos következtetéseket lehessen tenni klinikai körülmények között.
a tiszta fenomenológiai többrekeszes modelleket az egyrekeszes modellek párhuzamos elrendezése jellemzi, elosztott paraméterértékekkel az egyenértékű ellenállás és a megfelelés érdekében, amelyet a toborzás / kivezetés dinamikáját szabályozó modellek egészítenek ki. Ugyanazok a feltételezések érvényesek, mint az egyrekeszes modellek esetében, kivéve azt a feltételezést, hogy a viselkedést az egész szervre átlagolják (lásd az “Egyrekeszes modellek” részt). A szükséges modellparamétereket továbbra is azonosítják a beteg méréseihez való illesztéssel.
a fizikailag motivált többrekeszes modellek viszont az alapul szolgáló fizikára épülnek. Konkrét feltételezéseket teszünk annak érdekében, hogy lehetővé tegyük mind a vezető, mind a légzési zóna csökkentett dimenziós leírását. A vezető zóna egyetlen légúti szegmensének egydimenziós, nulla dimenziós vagy impedancia-alapú ábrázolásait (lásd:” a vezető zóna csökkentett modelljei ” szakasz) ezután morfológiailag reális faszerkezetgé egyesítjük, akár a tüdőöntvények, akár a fa-növekvő algoritmusok adatainak felhasználásával, amelyek teret kitöltő légúti fát generálnak egy betegspecifikus képalkotáson alapuló tüdőtest-geometrián belül. Ezenkívül minden légúti szegmens felszerelhető a toborzás/kivezetés dinamikájának ábrázolásával egy további változó alapján, amely leírja a nyitási állapotot és annak előrehaladását. A légúti fa terminális végein vagy az egyrekeszes modellek párhuzamos elrendezésében lévő légzési zóna alkalmas lehet a tüdőszövet tiszta fenomenológiai egyenleteire is, például a korábban említett exponenciális megfelelőségi egyenletek felhasználásával, vagy levezethető a tüdőszövet fizikailag motivált leírásaiból, például alveoláris csatornamodellek alapján (lásd “a légzési zóna csökkentett modelljei” szakasz). A többrekeszes modellekben a vezető zónához kapcsolódó fontos közelmúltbeli kiterjesztés az egyes szomszédos rekeszek közötti kölcsönhatás figyelembevétele, más néven tüdő kölcsönös függőség, reális stabilitást adva az egyetlen felfújó / leeresztő légterekhez.
lényegében minden többkomponensű modell funkcionális kapcsolat a nyomás és az áramlás között a vezető és a légzési zónában, és lehetővé teszi a számított mennyiségek térbeli felbontását a tüdő különböző régióiban. A térben elosztott anyagtulajdonságok, a regionálisan változó küszöbérték-újranyitási nyomások, valamint a gravitációs hatások tiszteletben tartásának lehetőségével lehetővé teszik a tüdőfunkció reálisabb vizsgálatát. Az egyrekeszes modellek egyszerű párhuzamos elrendezése továbbra is a tüdőmechanika fenomenológiai ábrázolása, amelyeknek illeszkedniük kell a mérésekhez, így könnyen alkalmazkodhatnak egy adott beteghez. A kielégítő illeszkedés érdekében a rendelkezésre álló mérések minősége meghatározó. Ezeknek a modelleknek a prediktív jellege attól szenved, hogy nem értik, mi történik azokon a forgatókönyveken túl, ahol rendelkezésre állnak az illesztési adatok. A mérettnél nagyobb nyomásokra vonatkozó következtetések akkor csak kifinomultabb matematikai extrapoláció, anélkül, hogy mélyebb ismeretekkel rendelkeznének a rendszer viselkedésének lehetséges kritikus pontjairól, és így veszélyesek a klinikai alkalmazás előrejelzésére.
a fizikai alapú többrekeszes modellek mélyebb betekintést nyújtanak a légáramlásba a megfelelő légúti szegmensek hálózatában és a (Viszko -) rugalmas tüdőszövet felfújásában. Ezekben a modellekben a vezető és a légzési zóna leírása a fizikailag egészséges légáramlási dinamikából és szöveti mechanikából származik, és kibővül minden olyan képességgel, amely a tüdő viselkedésének leírásához szükséges. Ezek magukban foglalhatják a kölcsönös függőséget, valamint a toborzás/kivezetés dinamikáját. A vezetőzóna kontinuum mechanikai ábrázolásaival szembeni ellenőrzés azt mutatja, hogy a csökkentett dimenziós modellek eredményei jó egyetértésben vannak, sőt képesek megfelelően figyelembe venni a turbulencia hatásait. A redukált dimenziós modellek azonban gyorsak a számításukban, és olyan nyomás-és áramlási adatokat szolgáltatnak, amelyek klinikai körülmények között könnyen értelmezhetők. Ezek a modellek lehetővé teszik a tüdőmodellezés fekete dobozának közelebbi betekintését, így erősebbek, mint a tiszta illeszkedő megközelítések a tüdőfunkció kritikus vagy rendkívül előnyös állapotainak előrejelzésében. Csak kevés adatra van szükségük a betegspecifikus kalibráláshoz, ami azt jelenti, hogy megbízható adatokat tudnak szolgáltatni a légzés teljes fiziológiai nyomástartományában. Ezenkívül lehetséges az orvosi képalkotásból származó betegspecifikus információk integrálása a tüdő kontúrok formájában, amelyek a mesterségesen termesztett légúti fa korlátozásaként szolgálnak.
eddig a légzőszervi biomechanika számos kérdését sikeresen megvizsgálták több rekeszes modellek alkalmazásával. A legfontosabb, hogy az összeomlott tüdőrégiók újranyitási dinamikáját akut légzési distressz szindrómában a nyomás újbóli megnyitásának és a manőver idejének függvényében értékelték. Ebben az összefüggésben meg lehet határozni a mechanikus szellőzés során fellépő mélyfúvások optimális momentumait, nyomásait és időtartamát. Továbbá meg lehetett jósolni az egészséges légúti fa áramlási korlátait, valamint a heterogén hörgőszűkület és a regionális Szövet heterogenitásának hatását a beteg tüdők regionális szellőzésére. Emellett a folyékony dugó terjedése a redukált dimenziós légutak komplex hálózatában tanulmányozható, és meghatározható a légutak és a tüdőszövet viselkedésének vezető frekvenciafüggése. A fent említett vizsgálatok a ciklikus Bezárás/újranyitás alapfogalmaival foglalkoznak túlterhelés kritikus betegek mechanikus szellőztetése során. A többrekeszes modellek ebben az összefüggésben sikeresen lehetővé tették a minimálisan káros szellőzési módok azonosítását.