ISIS 1998, št.
3
Quantitative Circulatory Physiology
Tom Coleman: Quantitative Circulatory Physiology (QCP2).
Department of Physiology and Biophysics, University of Mississippi Medical
Center, Jackson, MS, ZDA. Računalniški program za kvantitativno ponazarjanje
fiziologije krvnih obtočil (462 kB), objavljen v internetu. (http://phys.main-umsmed.edu/).
Poskus recenzije.
Uvod:
Pred vsako sejo na univerzi me popade nekakšna depresija.
Za zdravilo imam na voljo različne reči. Največkrat so knjige: pred sejo
zavijem v knjigarno in si kupim knjigo. Tako, na račun sej na univerzi
ter posledičnih depresij, sem odkril vsaj dve izvrstni knjigi (Pierre Louys:
Ženska in pajac ter Paul Carus: The history of the devil and the idea of
evil), ki sem ju potem z naslado in maščevanjem bral med sejo.
Za zadnjo sejo pa sem moral proučiti tako obsežno
gradivo, da mi je za knjigarno zmanjkalo časa. Tako sem potrto obtičal
v laboratoriju in se končno zagnal v internet. Zdravljenje depresije sem
začel s podatki o konstrukciji zgorevalnega prostora v dizelskih motorjih.
Nato po vrsti:
-
pištole Ruger, Browning in Smith-Wesson (http://www.smith-wesson.com/),
-
sijajna razprava o fiziki kolesarjenja, ali je kolesarjenje možno zaradi
fenomena vrtavke ali centrifugalne sile (http://www.exploratorium.edu/cycling),
-
ležalna kolesa (http://www.recumbents.com/), kolesa Trekbikes (http://www.trekbikes.com/)
in Schwinn (http://www.schwinn.com/; tu sem nenadoma spoznal, da si moram
nujno priskrbeti še eno gorsko kolo, in sicer takšno, ki ima vzmetene sprednje
vilice).
Tako sem pozabil na grmado gradiva ter sejo. Po internetu
sem skoraj dobesedno kolesaril in se - ne da bi se prav zavedel - nenadoma
znašel na domači strani University of Mississippi Medical Center, Jackson,
MS, ZDA ter med sodelavci Department of Physiology and Biophysics našel
Arthurja C. Guytona in Toma Colemana.
Menim, da je prvi tudi pri nas tako znan, da ga
ni treba predstaviti. Drugi, Tom Coleman pa je tudi kar precej znan, vendar
ne po svojem imenu. Študentje tretjega letnika medicine so vsaj v temelju
seznanjeni z njegovim računalniškim programom Human, ki ga že skoraj deset
let uporabljamo pri vajah iz patološke fiziologije.
Na domači strani Department of Physiology and Biophysics
je med drugimi naveden tudi Quantitative Circulatory Physiology program
for Windows (QCP2). Avtor, Tom Coleman, je očitno nižjo različico, program
QCP1, priredil za Windows 95 in ga poimenoval QCP2. Uporabnik ga lahko
torej sname (download) iz interneta za svojo uporabo (Copyright Status:
In public domain). To sem seveda brž storil, a začetek ni bil lahek. Navodil
namreč nisem našel. QCP2 sem lahko pognal ter s študijem začel šele čez
nekaj ur, potem, ko sem se spomnil nekaterih značilnosti programov Human
in QCP.
Domnevam, da bo marsikateri bralec IZIDE v Internetu
našel QCP2, ga pognal in se znašel pred istimi težavami kot jaz. Zato morda
ne bo odveč nekaj navodil in opozoril:
Opis
Prva stran se naloži samodejno in ima naslov Mr. Norm
Subject (t. j. podatki za zdravega odraslega človeka). Če s tipko na miški
potrkamo (kliknemo) na Solve in potem npr. na 1 Week, se na zaslonu grafično
in numerično izpisujejo podatki za en teden v razmaku enega dneva.
Kako npr. ponazoriti spremembe pri zdravem človeku,
ki podvoji vnos soli (NaCl) v hrani?
Najprej nastavimo t. i. spremenljivke, ki jih hočemo pri preiskovancu
Norm Subject opazovati, npr. minutni volumen srca, kapilarni tlak, maso
Na+ v zunajcelični tekočini, osmolalnost plazme, glomerulno filtracijo,
izločanje kloridov, sekrecijo ADH in pitje vode. V ta namen trkamo na ustrezne
gumbe (na 1. strani v dveh vrstah zgoraj ter označeni z ustreznimi simboli)2:
2,7, 2.7, 2.10, 2.9, 2.9, 1.12, 1.12, 2.14, 2.2. Ker smo izbrali 9 spremenljivk,
smo v program vstavili 9 dodatnih strani. Na vsaki je graf za časovni potek
izbrane spremenljivke. Po teh straneh lahko listamo naprej ali nazaj s
trkanjem na ustrezno označeni tipki zgoraj levo na zaslonu.
Končno potrkamo na gumb 2.2 in vstavimo 10. stran
za oba t. i. parametra, za vnos Na+ in Cl-. Oba že sta nastavljena (default
values) na normalen vnos, 180 in 200 mEq/dan.
Zdaj lahko začnemo s ponazarjanjem dogodkov pri
preiskovancu. Ko potrkamo na Solve, je samo po sebi je umevno, da izberemo
obdobje 1 Week in si z listanjem po straneh 1 do 9 ogledamo časovni potek
izbranih spremenljivk, ki nihajo v normalnem razponu svojih vrednosti.
Nato na strani 10 povečamo vrednost obeh parametrov
(npr. na 400 oz. 350 mEq/dan) in pri preiskovancu še tri tedne opazujmo
spremembe zaradi povečanega vnosa NaCl.
Recenzija
QCP2 je vreden pozornosti in poglobljenega študija.
Kdor želi delati temeljito, mora vse grafe s programom Paint prekopirati,
montirati na poseben list ter natiskati. Le ta pristop omogoča poglobljeno
razpravo. V ospredju je vprašanje: "Ali in vivo lahko merimo tudi tako
majhne spremembe, kot jih lahko vidimo v računalniškem modelu?"
Obremenitev s soljo je razmeroma lahka in
daje obilo možnosti za razpravo. Primerna za pouk tako na dodiplomski kot
na podiplomski stopnji.
Insuficienca desnega srca je precej težka,
predvsem zato, ker je snov inherentno težka. Zato mora uporabnik preštudirati
mnogo spremenljivk. Pri svojem delu sem jih uporabil več kot 10, da sem
si lahko ustvaril sliko. Primerna za pouk z mentorjem tako na dodiplomski
kot na podiplomski stopnji.
Insuficienca levega srca je še težja. Kdor
se ne zaveda značilnosti in pomanjkljivosti računalniškega ponazarjanja,
se utegne naučiti dvomljivih ali celo napačnih resnic, npr. da se tlak
v sistemskih kapilarah poveča (malo, a vendar) tudi pri levostranski insuficienci
srca! Primerna za pouk z mentorjem, na podiplomski stopnji.
Krvavitev se mi zdi zelo problematična. Pametne
rezultate sem dobil le ob skrbnem manipuliranju s spremenljivkami in parametrom.
Ne vem, ali je ta ponazoritev za študenta uporabna, ali ne. Domnevam, da
je v programu napaka, ki se pa pokaže le občasno.
Napor (na tekaču oz. cikloergometru) sem
uspel ponazoriti šele po dolgotrajnem eksperimentiranju. Rezultatov si
(še) ne upam komentirati.
Infuzija fiziološke raztopine: pri preiskovancu
se osmolalnost plazme poveča(!) od 290 na približno 330 mOsm/L(!). Seveda
se ustrezno poveča tudi sekrecija ADH. Oboje je nesmisel!
Ko mi je uspela prva simulacija, sem v navalu navdušenja
Tomu Colemanu poslal elektronsko pošto in program pohvalil. V odgovoru
se mi je zahvalil za zanimanje ter napovedal QCP3, ki da bo še boljši.
Čez nekaj dni, ko sem pri QCP2 odkril pomanjkljivosti, opisane zgoraj,
sem Colemanu poslal še eno elektronsko pošto in v njej malo kritiziral.
Na svojo kritiko žal nisem dobil odgovora.
Sklep:
QCP2 je zanimiv računalniški program, ki pa ima verjetno
(še) nekaj napak. Vsekakor se bom z njim ukvarjal še nekaj časa. In ker
vem, kako zahtevno je računalniško ponazarjanje bioloških sistemov, si
govorim, da a) "na napakah se učimo" in b) ni nobene možnosti, da bi se
QCP2 - avto za mojo vožnjo po goščavi fiziologije - zaradi slabe konstrukcije
podvozja med uporabo prevrnil.
Marjan Kordaš
-
Leta 1992 sem si pri založbi Biological Simulators priskrbel
računalniški program Quantitative Circulatory Physiology (QCP, za DOS)
ter ustrezen priročnik (brez navedbe avtorja). V njem so zbrane prenosne
funkcije za skoraj vse organe in organske sisteme, vključno s komentarjem
ter navedbo literature. Tako sem videl, da je QCP višja, vendar nekoliko
poenostavljena različica programa Human ter domneval, da je avtor Tom Coleman.
Programa QCP nismo uporabili pri pouku.
-
Številka npr. 2.7 pomeni, da je ta gumb v drugi (spodnji)
vrsti ter sedmi od leve proti desni. Ko potrkamo nanj, se pojavi dodaten
meni, v katerem izberemo zaželeno spremenljivko.
|
prejšnji članek
|
naslednji članek
|
|
|