HumMod - Golem edition je naše implementace rozsáhlého modelu integrovaných fyziologických systémů vyvinutých týmem Mississippi University Medical Center. Na rozdíl od amerických autorů je náš model je implementován v akauzálním jazyce Modelica, což umožnilo vysoké zpřehlednění modelu i možnost hledání ustálených stavů úpravou rovnic modelu. Model jsme modifi kovali a rozšířili zejména v oblasti fyziologie vnitřního prostředí, acidobazické rovnováhy a přenosu krevních plynů. Model je vyvíjen jako teoretický podklad pro lékařské výukové simulátory.
Klasický Siggaard-Andersenův nomogram, široce využívaný v klinické praxi pro vyhodnocování acidobazické rovnováhy, byl původně experimentálně získán při teplotě 38°C a za předpokladu normální koncentrace plazmatických bílkovin. V klinické praxi je však nomogram (dnes většinou v počítačové podobě) používán k výpočtům z měřených dat ze vzorků krve temperovaných na standardní teplotu 37°C. Provedli jsme simulační přepočet výchozích experimentálních dat na teplotu 37°C a sestavili nový nomogram pro 37°C. Při porovnání s původním nomogramem nejsou zásadní odchylky, pokud se BE neodchyluje více než 10 mmol/l, při odchylkách větších než 15 mmol/l jsou však výsledky rozdílné. Navrhli jsme algoritmus a program, který z hodnot pH a pCO2 počítá BE dle původního i korigovaného nomogramu. Nicméně data, z nichž nomogram vycházel, počítají s normální hodnotou plazmatických bílkovin. Dále jsme kombinovali model acidobazické rovnováhy plazmy dle Figgeho a Fencla s daty, vycházejícími z dat Siggaard-Andersenova nomogramu, korigovaného na 37°C. Definovali jsme pak BE v závislosti nejen na koncentraci hemoglobinu, ale též i v závislosti na koncentraci plazmatických bílkovin a fosfátů. Pak je BE v podstatě totožné se změnou SID dle tzv. “moderní koncepce” acidobazické rovnováhy dle Stewarta. Model mimo jiné jasně ukazuje, že v případě uvažování plné krve zcela neplatí nezávislost SID a PCO2. Model je jádrem širšího modelu acidobazické rovnováhy organismu, na kterém je možné realizovat patogenezu poruch acidobazické rovnováhy v souladu s naším dříve publikovaným bilančním přístupem k interpretaci poruch ABR.
In this paper, we pursue an alternative method to measure the Value Added Tax gap in the European Union using the stochastic tax frontier model. We use the Value Added Tax total tax liability as the input to estimate the optimal frontier of the Value Added Tax, as well as to predict technical inefficiency. Using the latest innovations of the stochastic frontier approach, we aim to obtain the accurate size of the Value Added Tax gap in the EU-26 countries and contrast them with extant estimates. The obtained estimates of the Value Added Tax gap using the stochastic tax frontier model are different from the estimates produced by the top-down method to calculate the Value Added Tax gap in the EU. Moreover, the stochastic tax frontier approach allows us to disentangle the Value Added Tax gap, which is time dependent, from the persistent Value Added Tax gap, which is country specific. The stochastic tax frontier model allows us to test the effect of exogenous factors on the technical inefficiency of the Value Added Tax and propose appropriate policy recommendations.
- MeSH
- Taxes * MeSH
- European Union economics MeSH
- Models, Theoretical * MeSH
- Publication type
- Journal Article MeSH
BACKGROUND: The acidity of human body fluids, expressed by the pH, is physiologically regulated in a narrow range, which is required for the proper function of cellular metabolism. Acid-base disorders are common especially in intensive care, and the acid-base status is one of the vital clinical signs for the patient management. Because acid-base balance is connected to many bodily processes and regulations, complex mathematical models are needed to get insight into the mixed disorders and to act accordingly. The goal of this study is to develop a full-blood acid-base model, designed to be further integrated into more complex human physiology models. RESULTS: We have developed computationally simple and robust full-blood model, yet thorough enough to cover most of the common pathologies. Thanks to its simplicity and usage of Modelica language, it is suitable to be embedded within more elaborate systems. We achieved the simplification by a combination of behavioral Siggaard-Andersen's traditional approach for erythrocyte modeling and the mechanistic Stewart's physicochemical approach for plasma modeling. The resulting model is capable of providing variations in arterial pCO2, base excess, strong ion difference, hematocrit, plasma protein, phosphates and hemodilution/hemoconcentration, but insensitive to DPG and CO concentrations. CONCLUSIONS: This study presents a straightforward unification of Siggaard-Andersen's and Stewart's acid-base models. The resulting full-blood acid-base model is designed to be a core part of a complex dynamic whole-body acid-base and gas transfer model.
- MeSH
- Acid-Base Equilibrium * physiology MeSH
- Models, Biological * MeSH
- Models, Chemical * MeSH
- Hydrogen-Ion Concentration MeSH
- Humans MeSH
- Acid-Base Imbalance diagnosis epidemiology physiopathology MeSH
- Models, Theoretical * MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
- Publication type
- Journal Article MeSH
- Research Support, Non-U.S. Gov't MeSH
- MeSH
- Acid-Base Equilibrium MeSH
- Bronchoalveolar Lavage adverse effects statistics & numerical data MeSH
- Rabbits MeSH
- Disease Models, Animal MeSH
- Respiratory Distress Syndrome, Newborn etiology therapy MeSH
- Respiration, Artificial methods statistics & numerical data MeSH
- Animals MeSH
- Check Tag
- Rabbits MeSH
- Animals MeSH
- Publication type
- Comparative Study MeSH
Cíl práce: Ověřit výměnu krevních plynů pomocí celkové kapalinové ventilace (TLV) na experimentálním modelu ARDS (syndrom akutní respirační tísně). Typ studie: Laboratorní experiment na zvířecím modelu. Místo: Laboratoř katedry experimentální patofyziologie Lékařské fakulty Masarykovy univerzity Brno. Subjekty: 12 laboratorních zvířat - králíků. Metoda: Po premedikaci byla zvířatům provedena tracheostomie, monitorováno EKG, centrální žilní tlak a arteriální tlak. Po úvodní konvenční mechanické ventilaci byli králíci rozděleni do 2 skupin: 1. skupina s nepoškozenými plícemi a 2. skupina s experimentálním ARDS. U 1. skupiny proběhla TLV a následně konvenční mechanická ventilace. U 2. skupiny byl před TLV navozen ARDS vymytím plic fyziologickým roztokem, po TLV následovala opět konvenční mechanická ventilace. Všechny fáze experimentu trvaly 60 minut. Sledovali jsme kontinuálnì srdeční akci a acidobazickou rovnováhu, krevní plyny, centrální žilní tlak a krevní tlak v 5minutových intervalech; srovnány byly hodnoty ke konci každého období. Výsledky: Skupina 1. pokles pH během kapalinové ventilace (LV) přetrvával i po LV období (vše statisticky významně), vzestup PaCO2 během LV a pokles po LV byl statisticky významný. Pokles PaO2/FiO2 během LV i jeho vzestup po LV taktéž statisticky významný. Skupina 2: pH pokleslo při laváži plic a dále během LV (vše významné statisticky), PaCO2 stouplo při laváži a dále při LV (statisticky významně) s poklesem po LV. PaO2/FiO2 po poklesu při laváži stouplo při LV a následně kleslo po LV období (vše statisticky významně). Závěr: TLV může při laváži navozeném ARDS významně zlepšit oxygenaci; hyperkapnie i acidóza přetrvávají. U zdravých plic je oxygenace i ventilace zhoršena, změny jsou reverzibilní.
Objective: To assess gas exchange during total liquid ventilation (TLV) in an experimental model of acute respiratory distress syndrome (ARDS). Type of study: Laboratory experiment on animal model. Setting: The laboratory of experimental pathophysiology, Medical Faculty, Masaryk University, Brno. Subjects: 12 laboratory animals – rabbits. Method: After premedication, tracheostomy was performed in all animals. EKG, central venous pressure and arterial pressure were monitored. After conventional mechanical ventilation rabbits were randomly allocated into two groups: 1 st group with intact lungs and 2nd group with experimental ARDS. The animals in the 1st group were ventilated with total liquid ventilation, followed by conventional mechanical ventilation. ARDS was induced by wash-out of lungs with normal saline in the animals in the 2nd group. After period of total liquid ventilation, conventional mechanical ventilation followed. All phases of the experiment lasted 60 minutes. We monitored heart rate, acid-base balance, blood gases, central venous pressure and blood pressure in 5 minutes interval; the values were compared at the end of each period. Results: Group 1: the decrease in pH during liquid ventilation (LV) persisted after the period of LV (statistically significant), the rise of paCO2 during LV and the decrease after LV were statistically significant. The decrease of paO2/FiO2 during LV and its increase after LV was also statistically significant. Group 2: pH decreased during lung lavage and subsequently during LV (all statistically significant), paCO2 increased during lavage and subsequently during LV (statistically significant) with the decrease after LV. paO2/FiO2 after the decrease during lavage rised during LV and subsequently decreased after LV period (all statistically significant). Conclusion: TLV can improve oxygenation after experimentally induced ARDS; hypercapnia and acidosis persist. In healthy lungs, however, oxygenation and ventilation are compromised; the changes are reversible.
- MeSH
- Acid-Base Equilibrium MeSH
- Blood Gas Analysis MeSH
- Clinical Laboratory Techniques MeSH
- Rabbits MeSH
- Disease Models, Animal MeSH
- Pulmonary Ventilation methods MeSH
- Solutions therapeutic use MeSH
- Respiratory Distress Syndrome, Newborn therapy MeSH
- Animals MeSH
- Check Tag
- Rabbits MeSH
- Animals MeSH
- Publication type
- Review MeSH
- Comparative Study MeSH
Cíl práce: Najít optimální režim celkové kapalinové ventilace (TLV) z pohledu výměny krevních plynů a minimalizace nežádoucích účinkù TLV na cirkulaci. Typ studie: Laboratorní experiment na zvířecím modelu. Místo: Laboratoř katedry experimentální atofyziologie Lékařské fakulty Masarykovy univerzity Brno. Subjekty: 20 laboratorních králíků. Metoda: Po premedikaci byla zvířatům provedena tracheostomie, monitorováno EKG, centrální žilní tlak a arteriální tlak. Po úvodní konvenční mechanické ventilaci byli králíci rozděleni do 3 skupin a napojeni na kapalinovou ventilaci: TLV prováděná manuálně, TLV ventilátorem s úvodní dávkou PFC a ekvilibrační pauzou a TLV ventilátorem bez úvodní dávky PFC a bez ekvilibrační pauzy. Sledovali jsme krevní plyny na konci úvodní konvenční mechanické ventilace, v průběhu TLV a po skončení druhé části konvenční mechanické ventilace, srdeční akci (HR), invazivně krevní tlak (BP) a centrální žilní tlak (CVP). U 1. skupiny byla analyzována "exspirační" tekutina na obsah kyslíku a oxidu uhličitého. Výsledky: Skupina 1: beze změn v pH a PaO2, významný vzestup PaCO2 během TLV, krátké a přechodné poruchy rytmu a krevního tlaku při úvodní dávce PFC. Obsah kyslíku i oxidu uhličitého je přímo úměrný délce ekvilibrační pauzy. Skupina 2: Výrazná hyperkapnie a acidóza během TLV, závažné poruchy rytmu i krevního tlaku. Skupina 3: bez výrazných změn v pH a krevních plynech, bez poruch rytmu a tlaku. Závěr: Nejvhodnějším režimem TLV z pohledu krevních plynů a nežádoucích účinků na cirkulaci je kontinuální TLV bez ekvilibraèní pauzy.
Objective: To find an optimal mode of total liquid ventilation (TLV) with respect to the blood gases exchange while minimizing adverse effects of TLV upon circulation. Type of study: Laboratory experiment on animal model. Setting: The laboratory of experimental pathophysiology, Medical Faculty, Masaryk University, Brno. Subjects: 20 laboratory rabbits. Method: After premedication, tracheostomy was performed in all animals. EKG, central venous pressure and arterial pressure were monitored. After initial conventional mechanical ventilation, rabbits were randomly allocated into three groups and total liquid ventilation was started in different modes: manually delivered TLV; ventilator-delivered TLV with initial dose of PFC and equilibration pause; and ventilator-delivered TLV without initial dose of PFC and equilibration pause. We monitored blood gases at the end of initial conventional mechanical ventilation, during TLV and after termination of second period of conventional mechanical ventilation. We recorded heart rate (HR), invasive blood pressure (BP) and central venous pressure (CVP). In the 1st group, we analyzed „expiratory“ liquid for oxygen and carbon dioxide content. Results: Group 1: No changes in pH and paO2, significant rise in paCO2 during TLV, short and non-sustained arrhythmias and hemodynamic instability during initial dose of PFC. Oxygen and carbon dioxide tensions are directly associated with the duration of equilibration pause. Group 2: Severe hypercapnia and acidosis during TLV, severe arrhythmias and hemodynamic instability. Group 3: No significant changes in pH and blood gases, no arrhythmias or hemodynamic instability. Conclusion: Based on blood gases analysis and hemodynamic profile, continuous TLV without equilibration pause seems to be an optimal mode for TLV.
- MeSH
- Acid-Base Equilibrium MeSH
- Fluorocarbons MeSH
- Clinical Laboratory Techniques methods MeSH
- Rabbits MeSH
- Ventilators, Mechanical MeSH
- Pulmonary Ventilation methods MeSH
- Solutions therapeutic use MeSH
- Laboratory Animal Science MeSH
- Animals MeSH
- Check Tag
- Rabbits MeSH
- Animals MeSH
- Publication type
- Review MeSH
- Comparative Study MeSH
Cíl práce: Zjistit vliv kombinace částečné kapalinové ventilace (PLV) a vysokofrekvenční oscilační ventilace (HFO) na výměnu krevních plynů na modelu ARDS (syndromu akutní respirační tísně). Typ studie: Laboratorní experiment na zvířecím modelu. Místo: Laboratoř katedry experimentální patofyziologie lékařské fakulty Masarykovy univerzity Brno. Subjekty: 18 laboratorních zvířat - králíků. Metoda: Po premedikaci byla zvířatům provedena tracheostomie, monitorováno EKG, centrální žilní tlak a arteriální tlak. Po úvodní konvenční mechanické ventilaci byli králíci rozděleni do 2 skupin: 1. skupina s nepoškozenými plícemi a 2. skupina s experimentálním ARDS. U 1. skupiny proběhla úvodní HFO a následně PLV s HFO. Potom byl perfluorokarbon (PFC) odsát a králíci byli napojeni opět na HFO. U 2. skupiny byl po úvodní HFO navození ARDS opakovanou laváží plic fyziologickým roztokem, následovala PLV s HFO a nakonec po odsátí PFC pouze HFO. Každá fáze trvala 60 minut. V 5minutových intervalech jsme zaznamenávali acidobazickou rovnováhu, krevní plyny a střední tlak v dýchacích cestách; srovnány byly hodnoty ke konci každého období. Výsledky: Skupina 1: pokles pH během PLV a postupný návrat k normě není statisticky významný, stejně jako vzestup PaCO2 během PLV a pokles během HFO. PaO2/FiO2 v úvodu PLV klesl, ale ke konci PLV stoupl a byl dokonce vyšší, než během úvodní HFO. Nicméně po skončení PLV, během HFO, je patrný pokles. Téměř beze změn v průběhu experimentu zůstává střední tlak v dýchacích cestách (Paw). Skupina 2: pokles pH během laváže plic je statisticky významný, ale během PLV se postupně zvyšoval a vracel se k normě. PaCO2 narůstal během laváže i v úvodu PLV, ale během PLV a dále při HFO klesal k původním hodnotám. PaO2/FiO2 prudce klesal po laváži a již v úvodu PLV narůstal s nejvyšší hodnotou ke konci PLV. Během následující HFO opět klesal. Paw v průběhu experimentu nevykazoval významné změny. Závěr: Kombinací PLV a HFO u experimentálního ARDS je možné dosáhnout výrazné zlepšení oxygenace, které po skončení PLV nepokračuje. Ventilace se udržuje v mezích normálních hodnot, přechodnou acidózu kombinace PLV a HFO upravuje k normě. U nepoškozených plic je kombinací PLV a HFO také dosaženo zlepření oxygenace, které bez PLV není možné. Změny pH a ventilace nejsou statisticky významné. Během PLV s HFO je možné udržovat krevní plyny v uspokojivých hodnotách s minimálním Paw.
Objective: To evaluate the effect of combination of partial liquid ventilation (PLV) and high frequency oscillatory ventilation (HFO) on blood gases exchange in acute respiratory distress syndrome (ARDS) model. Type of study: Laboratory experiment on animal model. Setting: The laboratory of experimental pathophysiology, Medical Faculty, Masaryk University, Brno. Subjects: 18 laboratory animals – rabbits. Method: After premedication, tracheostomy was performed in all animals. ECG, central venous pressure and arterial pressure were monitored. After initial conventional mechanical ventilation, rabbits were randomly allocated into two groups: 1st group with intact lungs and 2nd group with experimental ARDS. The animals in the 1st group were ventilated with HFO, followed by PLV with HFO. Subsequently, perfluorocarbon (PFC) was removed b y suction and rabbits were ventilated in HFO. ARDS was induced by repeated wash-out of lungs with normal saline in the animals in the 2nd group; PLV with HFO followed, after PFC removal replaced with HFO. All phases of the experiment lasted 60 minutes. We monitored acid-base balance, blood gases and mean airway pressure in 5 minutes interval; the values were compared at the end of each period. Results: Group 1: Decrease in pH during PLV and gradual return to normal values is not statistically significant, as well as paCO2 rise during PLV and decrease during HFO. paO2/FiO2 during the initial phase of PLV decreases, in the late phase increases and is even higher compared to initial HFO. Nevertheless, after PLV termination, during HFO, decrease can be observed. Almost no changes can be detected in mean airway pressure (Paw). Group 2: decrease in pH during lung lavage is statistically significant, during PLV gradually increases and returns to normal values. paCO2 increases during lavage and initial phase of PLV, but during PLV and during HFO decreases to original levels. paO2/FiO2 steeply decreases after lavage and even in the initial phase of PLV increases, peaking at the end of PLV. In the following period of HFO decreases again. Paw during experiment does not change significantly. Conclusion: Using combination of PLV and HFO in experimental ARDS model, significant improvement of oxygenation could be achieved; this improvement is restricted to the PLV and HFO period only, not extending beyond PLV termination. Ventilation is kept within normal limits, transitory acidosis is controlled with PLV and HFO. In intact lungs, PLV and HFO combination also leads to improvement in oxygenation which is not possible without PLV. Changes in pH and ventilation are not statistically significant. Blood gases could be maintained within normal limits during PLV and HFO with minimal Paw.
- MeSH
- Acid-Base Equilibrium MeSH
- Blood Gas Analysis MeSH
- Hyperbaric Oxygenation MeSH
- Rabbits MeSH
- Disease Models, Animal MeSH
- Pulmonary Ventilation methods MeSH
- Respiratory Distress Syndrome, Newborn therapy MeSH
- High-Frequency Ventilation MeSH
- Animals MeSH
- Check Tag
- Rabbits MeSH
- Animals MeSH
- Publication type
- Review MeSH
- Comparative Study MeSH
