The understanding or prediction of specific functions of the lung can be made using compact models that have identifiable parameters and that are custom designed to the problem of interest. However, when structure contributes to function – as is the case with most lung pathologies – structure-based, biophysical models become essential. Here we describe the application of structure-based models within the lung Physiome framework to identifying and explaining patient risk in 12patients diagnosed with acute pulmonary embolism. The model integrates perfusion, ventilation, and gas exchange to predict arterial blood gases and pulmonary artery pressure in individual patient models in response to patient-specific blood clot distribution, with full or partial arterial occlusion. The necessity for a patient-specific approach with biophysical models that account for scale-specific structure and function is demonstrated.

La compréhension ou la prédiction de fonctions pulmonaires spécifiques peut se faire à l’aide de modèles compacts qui présentent des paramètres identifiables et qui sont conçus sur mesure pour le problème en question. Cependant, lorsque la structure contribue à la fonction - comme c’est le cas avec la plupart des pathologies pulmonaires - les modèles biophysiques basés sur la structure deviennent essentiels. Nous décrivons ici l’application de modèles basés sur la structure dans le cadre du physiome pulmonaire pour identifier et expliquer le risque chez 12 patients ayant reçu un diagnostic d’embolie pulmonaire aiguë. Le modèle intègre la perfusion, la ventilation et l’échange gazeux pour prédire les gaz sanguins artériels et la pression artérielle pulmonaire dans les modèles de patients individuels en réponse à la distribution des caillots sanguins spécifiques du patient, avec occlusion artérielle totale ou partielle. La nécessité d’une approche spécifique au patient avec des modèles biophysiques qui tiennent compte de la structure et de la fonction échelle-spécifiques est démontrée.