Investigation on the nonlinearity of a physiological system

Abstract

This paper describes a technique for investigation of nonlinearity in a physiological system. The technique involves replacing the system nonlinearity by considering the presence of a signal additional to the basic linear model of the system actuated over the normal signal and effectively nonlinearising the basic model. The technique is illustrated by considering the system determining the right-ventricular dynamics in the human pulmonary-circulation process. The basic model of the system is derived and synthesised and the form of the nonlinearising signal is investigated. The use of the additional signal in deriving an exact model of the system is illustrated.

Sommaire

Le présent article décrit une technique pour étudier la non linéarité d'un système physiologique. La technique comporte le remplacement de la non linéarité du système par l'étude de la présence d'un signal supplémentaire destiné au modèle linéaire fondamental du système agissant sur le signal normal et assurant la non réalisation effective du modèle fondamental. la technique est illustrée en considérant le système déterminant les conditions dynamiques du ventricule droit dans la circulation pulmonaire humaine. La modèle fondamental du système est dérivé et synthétisé; de plus, la forme du signal non linéarisant est étudiée. L'article indique l'utilisation du signal supplémentaire pour la dérivation d'un modèle exact du sytème.

Zusammenfassung

Dieser, Aufsatz beschreibt ein Verfahren zur Untersuchung der Nichtlinearität in einem physiologischen System. Bei dem Verfahren wird die System-Nichtlinearität ersetzt, indem man das Vorhandensein eines zusätzlichen Signals zum grundsätzlichen linearen Modell des Systems berücksichtigt und es über das normale Signal einschaltet, so daß das Grundmodell schließlich nichtlinear wird. Das Verfahren wird an Hand des systems veranschaulicht, das die Dynamik des rechten Ventrikels im menschlichen Lungenkreislauf bestimmt. Das Grundmodell des Systems wird abgeleitet und nachgebildet und auch die Form des nichtlinearen Signals wird untersucht. Ferner wird auf die Verwendung eines zusätzlichen Signals zur Ableitung eines genauen Modells dieses Systems eingegangen.