Aktualności

O Instytucie

Misja i Władze

Akty prawne

Historia

Dla mediów

Studia doktoranckie

Stopnie naukowe

Działalność naukowa

Oferta Instytutu

MCB

Wydawnictwa

Centrum Konferencyjne

Biblioteka

Użyteczne linki

BIP

Pracownicy

Galeria

Pomoc

Aktualności
  • Main-Slider-PL-08
  • Main-Slider-PL-05
  • Main-Slider-PL-18
  • Main-Slider-PL-14
  • Main-Slider-PL-02
  • Main-Slider-PL-13
  • Main-Slider-PL-06
  • Main-Slider-PL-01
  • Main-Slider-PL-04
  • Main-Slider-PL-09
  • Main-Slider-PL-10
  • Main-Slider-PL-03
  • Main-Slider-PL-12
  • Main-Slider-PL-19
  • Main-Slider-PL-20
  • Main-Slider-PL-16
  • Main-Slider-PL-07
  • Main-Slider-PL-15
home 001 24px mail 001 24 bip text   

Pracownia Modelowania Matematycznego Procesów Fizjologicznych

Dr Joanna Stachowska-Piętka - Kierownik Pracowni
Prof. dr hab. Jacek Waniewski
Prof. dr hab. Leon Bobrowski
Dr inż. Małgorzata Dębowska
Dr Jan Poleszczuk
Mgr inż. Mauro Pietribiasi
Mgr inż. Leszek Pstraś
Mgr Zofia Rudnicka (SD)
Mgr inż. Grzegorz Wojdyga (SD)



Działalność badawcza

Analiza współczynników adekwatności dializy przeprowadzona uprzednio dla mocznika i kreatyniny (standardowych znaczników skuteczności usuwania substancji małocząsteczkowych) została obecnie rozszerzona na inne substancje, jak fosforany i wapń. Wykazano znaczące różnice między kinetyką fosforanów, a kinetyką mocznika czy kreatyniny dla tygodniowego cyklu hemodializ Dane kliniczne (m.in. stężenia substancji we krwi i w dializacie oraz pomiary rozkładu wody w organizmie podczas dializy) pozwalają na oszacowanie efektywności dializy, weryfikację stosowanych modeli kinetycznych oraz są bazą dla interpretacji fizjologicznej. (M. Dębowska, J. Poleszczuk, J. Waniewski, we współpracy z Instytutem Karolińskim w Sztokholmie oraz z Kliniką Nefrologii Uniwersytetu Medycznego w Lublinie).
Wyniki terapii i problemy kliniczne często zależą w złożony sposób od wielu współwystępujących czynników o różnym charakterze. Przykładem tego typu zależności jest chroniczna niewydolność nerek, której często współtowarzyszą: cukrzyca, stany zapalne, niedożywienie, choroby sercowo-naczyniowe, i in. U pacjentów z niewydolnością nerek w tym leczonych za pomocą hemodializy lub dializy otrzewnowej analizowane są m.in. dane antropometryczne, demograficzne, dieta, stężenia biomarkerów we krwi, genotyp, parametry fizjologiczne uzyskiwane za pomocą modeli matematycznych. Rozległa analiza statystyczna oraz różnorodne metody bio-informatyczne stosowane są w celu określenia czynników, które wpływają na wydajność dializy oraz powikłania kliniczne. (M. Dębowska, M. Pietribiasi, J. Stachowska-Piętka, J. Poleszczuk, J. Waniewski, we współpracy z Pracownią Biostatystyki IBIB PAN, z Instytutem Karolińskim w Sztokholmie i z Narodowym Centrum Medycznym XXI w. w Meksyku).
W celu scharakteryzowania reakcji organizmu pacjenta na usuwanie wody podczas hemodializy - opracowywany jest model matematyczny, który uwzględnia kinetykę wybranych substancji obecnych we krwi, jak białek (m.in. albuminy), sodu, potasu i chlorków. Projektowany model opisuje mechanizmy przemieszczania się płynów pomiędzy przedziałami organizmu wywoływane szybkim usuwaniem wody podczas hemodializy (ok. 2.5 – 3 l wody w czasie 4 h). (M. Pietribiasi, J. Waniewski, we współpracy z Instytutem Karolińskim w Sztokholmie i Uniwersytetem Medycznym w Lublinie).
U około 30% pacjentów poddawanych hemodializie występują bardzo niepożądane spadki ciśnienia tętniczego krwi. W celu analizy tego zjawiska opracowywany jest model matematyczny reakcji układu sercowo-naczyniowego na zabieg hemodializy opisujący mechanizmy transportu wody i wybranych substancji pomiędzy poszczególnymi przedziałami organizmu oraz mechanizmy regulacji ciśnienia krwi w układzie krążenia (L. Pstraś, J. Waniewski).
Dializa otrzewnowa jest jedną z metod leczenia pacjentów ze schyłkową niewydolnością nerek, wykorzystującą jamę otrzewnową w celu usunięcie końcowych produktów przemiany materii oraz nadmiaru wody zalegających w ciele pacjenta. W terapii tej tkanka otaczająca jamę wraz z przecinającymi ja naczyniami limfatycznymi i krwionośnymi tworzy złożony system, przez który filtrowany jest płyn i transportowane są substancje. W podejściu fenomenologicznym wspomniany system traktowany jest jak membrana półprzepuszczalna o zróżnicowanej strukturze, umożliwiając estymację podstawowych parametrów transportowych w oparciu o niewielką ilość danych. Modele fenomenologiczne, takie jak klasyczny model membranowy, czy model trójporowy stosowane są w badaniach klinicznych oraz eksperymentalnych w celu znalezienia parametrów charakteryzujących własności transportowe systemu otrzewnowego oraz oceny efektywności terapii. Różne aspekty transportu wody oraz substancji są analizowane w oparciu o dane kliniczne i eksperymentalne wykorzystując podejście fenomenologiczne oraz z różne metody statystyczne (J.Stachowska-Piętka, J. Poleszczuk, M. Dębowska, J. Waniewski we współpracy z Uniwersytetem Warszawskim, Instytutem Karolińskim w Sztokholmie i Uniwersytetem w Goteborgu w Szwecji, z Narodowym Centrum Medycznym XXI w. w Meksyku, Uniwersytetem w Keele, Wielka Brytania, z Szpitalem Uniwersyteckim w Barcelonie w Hiszpanii)
Innym rodzajem modelowania transportu otrzewnowej jest modelowanie rozłożone, które bierze pod uwagę przestrzenne rozłożenie naczyń włosowatych wewnątrz tkanki w zróżnicowanej odległości od jej powierzchni otrzewnowej. W modelowaniu tym równania wyprowadzane są w oparciu o lokalną fizjologię, uwzględniając transport przez porowatą ścianę naczyń krwionośnych pod wpływem sił Starlinga, zjawisko lokalnej absorpcji limfatycznej w tkance oraz transport przez tkankę. W przypadku tkanki, jej elastyczność, zmiany w uwodnieniu oraz lokalnym ciśnieniu płynu śródmiąższowego, jak również ich wpływ na pozostałe parametry transportowe są uwzględnione. Modele opisujące proces reabsorpcji wody z jamy otrzewnowej, transport osmotyczny oraz dwukierunkowy transport wody w oparciu o dwufazowy opis struktury śródmiąższu, stosowane są do opisu różnych aspektów transportu otrzewnowego oraz estymacji parametrów w oparciu od dane kliniczne i eksperymentalne (J. Stachowska-Piętka, J. Poleszczuk J. Waniewski, we współpracy z Wojskowym Instytutem Medycznym w Warszawie, Instytutem Karolińskim w Sztokholmie i Uniwersytetem w Goteborgu w Szwecji, Narodową Akademią Ukrainy, Szpitalem Uniwersyteckim w Barcelonie, w Hiszpanii, oraz Narodowym Instytutem Zdrowia w USA).
Chemioterapia dootrzewnowa jest inną terapią wykorzystującą jamę otrzewnową w celu dostarczenia leków do komórek nowotworowych, stosowaną w przypadku niewielkich nowotworów i/lub przerzutów zlokalizowanych w tkankach otaczających jamę otrzewnową. W tym przypadku wspomniane modelowanie rozłożone może być stosowane po uwzględnieniu różnic w lokalnej fizjologii tkanki nowotworowej takich jak brak naczyń limfatycznych, czy też wysokie ciśnienia płynu śródmiąszowego wewnątrz guza. Powstały model stosowany jest do opisu transportu wody oraz substancji wielkocząsteczkowych, jak również predykcji głębokości penetracji przez substancje w zależności od ich stężenia w płynie podanym do jamy otrzewnowej. (J. Stachowska-Piętka, J. Waniewski, we współpracy z Narodowym Instytutem Zdrowia w USA).

Słowa kluczowe: modelowanie matematyczne, symulacje komputerowe, fizjologia, hemodializa, dializa otrzewnowa, adekwatność dializy, transport otrzewnowy, modele kompartmentowe, modelowanie kinetyczne, dyfuzja, konwekcja

Finansowanie zewnętrzne:

  • PRELUDIUM 8, projekt 2014/15/N/ST7/05316 “Modelowanie matematyczne transportu wody i elektrolitów w organizmie pacjenta hemodializowanego” finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, 2015-2017.
  • Projekt 2013/11/B/ST7/01704 „Matematyczne modelowanie propagacji fali pulsu dla celów diagnostyki sercowo-naczyniowej u pacjentów hemodializowanych” we współpracy z Kliniką Nefrologii Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki (2014-2017).
  • Projekt 2898/B/T02/2011/40 „Ocena zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej u pacjentów leczonych dializami” we współpracy z Kliniką Nefrologii Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, 2011-2014.
  • Długoterminowy szwedzko - polski projekt badawczy: „Procesy oczyszczania krwi”, pomiędzy IBIB PAN a Instytutem Karolińskim, Pracownie Baxter Novum i Medycyny Nerkowej (Project Baxter NOVUM – IBBE, bieżący).

Wybrane publikacje

  1. Stachowska-Pietka J, Waniewski J, Flessner MF, Lindholm B: Computer simulations of osmotic ultrafiltration and small-solute transport in peritoneal dialysis: A spatially distributed approach. Am J Physiol Renal Physiol 2012;302:F1331-1341.
  2. Waniewski J, Paniagua R, Stachowska-Pietka J, Ventura MD, Avila-Diaz M, Prado-Uribe C, Mora C, Garcia-Lopez E, Lindholm B: Threefold peritoneal test of osmotic conductance, ultrafiltration efficiency, and fluid absorption. Perit Dial Int 2013;33:419-425.
  3. Waniewski J, Poleszczuk J, Antosiewicz S, Baczynński D, Gałach, M, Pietribiasi M and Wanńkowicz Z. Can the three pore model correctly describe peritoneal transport of protein? ASAIO Journal 2014; 60(5):576-81.
    Waniewski J, Cherniha R, Stachowska-Pietka J. A mathematical model for fluid-glucose-albumin transport in peritoneal dialysis. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. 2014; Vol. 24, No. 4.
  4. Debowska M, Paniagua R, Ventura MD, Avila-Diaz M, Prado-Uribe C, Mora C, García-López E, Qureshi AR, Lindholm B, Waniewski J. Dialysis adequacy indices and body composition in male and female patients on peritoneal dialysis. Perit Dial Int 2014; 34(4):417-25.
  5. Waniewski J, Debowska M, Lindholm B. Are dialysis adequacy indices independent of solute generation rate? ASAIO Journal 2014; 60(1):90-4.
  6. Bobrowski L, Lukaszuk T, Lindholm B, Stenvinkel P, Heimburger O, Axelsson J, Bárány P, Carrero JJ, Qureshi AR, Luttropp K, Debowska M, Nordfors L, Schalling M, Waniewski J. Selection of genetic and phenotypic features associated with inflammatory status of patients on dialysis using relaxed linear separability method. PLoS One 2014; 28; 9(1).
  7. Pietribiasi M, Katzarski K, Galach M, Stachowska-Piętka J, Schneditz D, Lindholm B and Waniewski J. Kinetics of plasma refilling during hemodialysis sessions with different initial fluid status. ASAIO Journal 2015; DOI: 10.1097/MAT.0000000000000206.
  8. Debowska M, Poleszczuk J, Wojcik-Zaluska A, Ksiazek A, Zaluska W. Phosphate kinetics during weekly cycle of hemodialysis sessions: application of mathematical modeling. Artif Organs 2015; DOI: 10.1111/aor.12489.
  9. Debowska M, Wojcik-Zaluska A, Ksiazek A, Zaluska W, Waniewski J. Phosphate, urea and creatinine clearances: haemodialysis adequacy assessed by weekly monitoring. Nephrol Dial Transplant 2015; 30:129-36.
    Pstras L, Thomaseth K, Waniewski J, Balzani I, Bellavere F. The valsalva manoeuvre: Physiology and clinical examples. Acta Physiol (Oxf) 2016; 217:103-119.

MENU

Kontakt

Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN
 adres 002 16px

ul. Ks. Trojdena 4
02-109 Warszawa
POLSKA

 telefon 001 16px (+48) 22 592 59 00
(+48) 22 659 91 43
faks 001 24px

(+48) 22 659 70 30

mail 003 16px Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
NIP:

 525-00-09-453

REGON: 000570832
lokalizacja 003 24px

MAPA

Nagrody naukowe


Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN, ul. Ks. Trojdena 4, 02-109 Warszawa
E-mail:Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.; Telefon: (+48) 22 592 59 00; Fax: (+48) 22 659 70 30
Copyright(c) 2016 IBIB PAN
Wszelkie prawa zastrzeżone