急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 是一种严重的肺部疾病，其特征是炎症、肺泡损伤和气体交换受损。基于 Python 的模型可以模拟 ARDS 病理生理学，尤其侧重于气体交换、肺顺应性和机械通气效果。

Acute respiratory distress syndrome | ViaDean

背景知识

核心部分

1. 肺力学：
   • 肺顺应性 $\left(C_L\right): C_L=\frac{\Delta V}{\Delta P^p}$，其中 $\Delta V$ 是肺容量变化，$\Delta P$ 是压力变化。
   • 顺应性下降是 ARDS 的标志。
2. 气体交换：

   • 使用肺泡气体方程或扩散定律建模：

     $PaO _2= FiO 2 \times\left(P_B-P{ H _2 O }\right)-\frac{ PaCO _2}{R}$

其中：

• $PaO _2$：动脉血氧分压。
• $FiO _2$：吸入氧分数。
• $P_B$：气压。
• $P_{ H _2 O }$：水蒸气压。
• $R$：呼吸商。

1. 肺分流术：
   • 模拟因炎症或液体填充而失去功能的肺泡。
   • 分流分数$\left(Q_s / Q_t\right)$表示绕过功能性肺泡的血液百分比。
2. 呼吸机设置：
   • 模拟潮气量 (VT)、呼气末正压 (PEEP) 和呼吸频率 (RR) 的影响。

🌵Python示例

1. 肺顺应性函数：

 def lung_compliance(delta_v, delta_p):
     """Calculate lung compliance."""
     if delta_p == 0:
         return float('inf')  # Avoid division by zero
     return delta_v / delta_p

1. 肺泡气体方程：

 def alveolar_gas_equation(fio2, pb=760, ph2o=47, paco2=40, r=0.8):
     """Calculate arterial oxygen tension (PaO2)."""
     return fio2 * (pb - ph2o) - (paco2 / r)

1. 分流术模型

 def shunt_fraction(shunt, cardiac_output, oxygen_content_arterial, oxygen_content_mixed):
     """
     Shunt fraction estimation.
     shunt: Fraction of blood not participating in gas exchange.
     cardiac_output: Total blood flow (L/min).
     """
     return shunt * cardiac_output * (oxygen_content_arterial - oxygen_content_mixed)