مدل‌سازی فازی ریه با هدف تحلیل تاثیرات ناشی از کرونا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه آموزشی مهندسی کامپیوتر، دانشگاه آزاد مشهد

چکیده

منطق و سیستم های فازی توانایی بالایی در مدل‌سازی و تقریب توابع دارند. با وقوع پاندمی کرونا مدلسازی ریاضیاتی جریان تنفسی در ریه انسان و دینامیک ذرات آیروسل تنفسی که حاوی ویروس SARS-CoV-2 هستند، اهمیت بیشتری یافته است. پژوهش حاضر فراتحلیلی از پژوهش‌های انجام شده نگارنده و دیگران است تا چالش‌ها و پیچیدگی‌های توسعه مدلسازی ریاضیاتی تنفس و آیروسل‌های شناور در هوای تنفسی را بررسی و ارائه نماید. پیچدگی‌های مسئله به دو دسته فیزیکی و ریاضیاتی تقسیم می‌شود. در بخش فیزیک محدودیت در بازسازی کل هندسه حل به علت وجود تعداد زیاد برونش‌ها و حبابچه‌های هوا و فقدان دقت لازم در دستگاه‌های تصویربردای، تفاوت‌های فردی در آناتومی، ویژگی‌های فیزویولوژیکی و مکانیزم‌های دستگاه تنفسی و تفاوت رفتار دینامیک آیروسل‌ها در قطرهای مختلف بیان شده است. در بخش ریاضیاتی روش‌های ساده تا حل معادلات دیفرانسیل جزئی و رهیافت دینامیک سیالات محاسباتی به عنوان دقیق‌ترین روش رایج بیان می‌شود. در نهایت با توجه به توسعه پزشکی شخصی و استفاده از مدل‌های 3 بعدی بدن افراد جهت کمک به تصمیم‌گیری پزشکان، همچنین نیاز به حل‌کننده سریع برای تصمیم‌سازی در مواجه با پاندمی کوید-19 یک روش جدید مبتنی بر داده اما مطلع از فیزیک پیشنهاد شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fuzzy modeling of the lung with the aim of analyzing the effects caused by corona

نویسنده [English]

  • Ali Rezavand
Department of Computer Engineering, Islamic Azad University of Mashhad, Mashhad
چکیده [English]

Fuzzy logic and systems have a high ability to model and approximate functions. With the outbreak of the corona pandemic, mathematical modeling of the respiratory flow in the human lung and the dynamics of respiratory aerosol particles that contain the SARS-CoV-2 virus have become more important. The present research is a meta-analysis of the research done by the author and others to examine and present the challenges and complexities of developing mathematical modeling of breathing and aerosols floating in breathing air. The intricacies of the problem are divided into two categories: physical and mathematical. In the physics section, the limitation in reconstructing the entire geometry of the solution due to the presence of a large number of bronchi and air bubbles and the lack of accuracy in imaging devices, individual differences in anatomy, physiological characteristics and mechanisms of the respiratory system, and the difference in the dynamic behavior of aerosols in different diameters have been stated. In the mathematical section, simple methods to solve partial differential equations and computational fluid dynamics approach are expressed as the most accurate common methods. Finally, considering the development of personalized medicine and the use of 3D models of people's bodies to help doctors make decisions, as well as the need for a quick solver for decision-making in the face of the Covid-19 pandemic, a new data-based but physics-informed method has been proposed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fuzzy system
  • computational intelligence
  • corona virus
  • system modeling and identification