Математичне моделювання перехідних електромагнітних процесів у клітинній рідині під дією імпульсного електричного поля

Abstract

У роботі розроблено узагальнену математичну модель перехідних електромагнітних процесів у клітинній рідині під дією імпульсного електричного поля. Модель поєднує електродинамічну, біофізичну та теплову складові й враховує взаємозв’язок електропровідності клітинного середовища, електропорації мембран та джоулевого нагріву. Для опису динаміки процесу сформовано систему нелінійних диференціальних рівнянь, у якій провідність середовища залежить від ступеня електропорації та температури. Запропоновано представлення моделі у просторі станів та еквівалентну нелінійну RLC-схему клітинної мембрани, що забезпечує можливість її чисельної реалізації в середовищі MATLAB/Simulink. За результатами моделювання досліджено часові зміни струму, ступеня електропорації та температури клітинної речовини. Встановлено пороговий характер розвитку електропорації та нестаціонарність струмового відгуку, а також показано вторинну роль джоулевого нагріву за короткочасної дії імпульсного поля.