Математическое моделирование в биомедицине
Руководитель проекта
Все участники →Вольперт Виталий Айзикович
ведущий научный сотрудник, заведующий научной лабораториейО проекте
С началом эпидемии COVID-19 математическое моделирование вирусной инфекции приобретает особый интерес и важность. Были пересмотрены классические иммунологические и эпидемиологические модели, и были разработаны новые модели для изучения прогрессирования заболевания на индивидуальном и популяционном уровнях.
Цели этого проекта включают разработку эпидемиологических и иммунологических моделей вирусных инфекций для лучшего понимания, управления и контроля инфекционных заболеваний.
Содержание исследования
Данный проект направлен на математическое моделирование в биомедицине и включает в себя исследования математических задач эпидемиологии, иммунологии, моделирование атеросклероза и других воспалительных заболеваний. Помимо этого, в проекте разработываются методы моделирования и проводится математический анализ предложенных моделей, основанных на дифференциальных уравнениях в частных производных, обыкновенных дифференциальных уравнений и интегро-дифференциальных уравнений.
Ранее авторы проекта разработали новые и эффективные модели, описывающие распостранение вирусной инфекции в популяции, и основанные на дифференциальных уравнениях с запаздывающим аргументом. Было показано, что эти модели более точно описывают развитие эпидемии, чем традиционные SIR модели. Помимо этого были предложены и исследованы модели развития вирусной инфекции в организме человека и получены оценки для вирулентности вируса и вирусной нагрузки. Кроме того, авторы проекта разработали новые методы исследования развития тромбоза в левом предсердии и в аневризме. При иследовании атеросклероза были определены различные режимы развития заболевания в зависимости от уровня холестерина и индивидуальных особенностей пациентов.
В рамках проекта авторами намечено провести ряд исследований, направленных на дальнейшее изучения вирусных инфекций, в частности, определние оптимальной стратегии изоляции населения во время эпидемии и ее влияние на экономику. Будет изучено влияние воспалительных процессов на развитие вирусной инфекции в организме человека и изучены воспалительные процессы в ряде других заболеваний.
На первом этапе работы над проектом будут сформулированы и обоснованы математические модели соотвествующих биомедицинских процессов. В дальнейшем планируется исследование этих мооделей аналитическими и численными методами и сопоставление результатов с имеющимися данными.
Результаты проекта
1
Сформулирована математическая модель развития эпидемии вирусной инфекции в популяции с учетом изоляции части населения. Определены оптимальные параметры изоляции, позволяющие минимизировать общее количество зараженных людей
2
Разработана и исследована модель развития вирусной инфекции в организме человека с учетом воспалительных процессов, определено влияние воспаления на условия развития инфекции, вирулентность вируса и вирусную нагрузку
3
Предложен метод оптимизации лечения заболевания Альцгеймера противовоспалительными препаратами с учетом стадии заболевания и индивидуальных особенностей пациентов
4
Получены условия развития тромбоза в левом предсердии при наличии фибрилляции сердца
5
Доказано существование решений для реакционно-диффузионной модели со свободной границей, описывающей рост атеросклеротической бляшки
Область исследования
-
1. Математическое моделирование
2. Биология и медицина
3. Дифференциальные уравнения, численное моделирование