kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-2(22)-61kaz44-2637Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАМОДЕЛЬ ПОДДЕРЖКИ КЛИНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО РАВНОВЕСИЯ ПО ДАННЫМ ГАЗОМЕТРИИ КРОВИ НА ОСНОВЕ УРАВНЕНИЯ ГЕНДЕРСОНА-ХАССЕЛЬБАХАCLINICAL DECISION SUPPORT MODEL FOR THE DIAGNOSIS OF ACID-BASE DISORDERS BASED ON BLOOD GAS ANALYSIS USING THE HENDERSON-HASSELBALCH EQUATIONhttps://orcid.org/0000-0002-2117-5390УвалиеваИ. М.UvaliyevaI.

Индира Махмутовна Увалиева – PhD, 

г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

Indira Uvaliyeva – PhD,

Ust-Kamenogorsk

iuvalieva@ektu.kzhttps://orcid.org/0000-0002-0554-7684РахметуллинаЖ. Т.RakhmetullinaZh.

Женисгуль Толеухановна Рахметуллина – кандитат физико-математических наук, 

г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

Zhenisgul Rakhmetullina – Candidate of Physical- Mathematical Sciences, 

Ust-Kamenogorsk

zhrakhmetullina@ektu.kzhttps://orcid.org/0009-0006-9552-0288ТезекпаеваШ. Т.TezekpayevaSh.

Шынар Толегеновна Тезекпаева – докторант ОП «Информационные системы», школа цифровых технологий и искусственного интеллекта,

г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

Shynar Tezekpaeva – PhD student, the School of Digital Technology and artificial intelligence, 

Ust-Kamenogorsk

shtezekpaeva@ektu.kzhttps://orcid.org/0009-0008-2017-5840БорозенецД. Р.BorozenetsD.

Давид Рафаэлевич Борозенец – магистрант ОП «Математическое и компьютерное моделирование», 

г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

David Borozenets – student of the EP «Mathematical and Computer Modeling»,

Ust-Kamenogorsk

borozenets.david.sh4@yandex.kzhttps://orcid.org/0009-0003-2016-6876НурумовЖ. Ж.NurumovZh.

Жарас Жолымханулы Нурумов – докторант ОП «Информационные системы», школа цифровых технологий и искусственного интеллекта, 

г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19

Zharas Nurumov – PhD student, the School of Digital Technology and artificial intelligence,

Ust-Kamenogorsk

znurumov@ektu.kzВосточно-Казахстанский технический университет имени Д. СерикбаеваКазахстанD. Serikbayev East Kazakhstan technical universityKazakhstan20262907202602(22)573582Copyright © Увалиева И.М., Рахметуллина Ж.Т., Тезекпаева Ш.Т., Борозенец Д.Р., Нурумов Ж.Ж., 20262026Увалиева И.М., Рахметуллина Ж.Т., Тезекпаева Ш.Т., Борозенец Д.Р., Нурумов Ж.Ж.Uvaliyeva I., Rakhmetullina Z., Tezekpayeva S., Borozenets D., Nurumov Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2637

В статье рассматривается система поддержки клинических решений для диагностики нарушений кислотно-основного равновесия на основе анализа газового состава крови с использованием уравнения Гендерсона-Хассельбаха. В условиях возрастающих требований к точности и скорости клинической диагностики особую актуальность приобретает алгоритмизированная интерпретация показателей газометрии. Работа направлена на систематизацию ключевых параметров ABG (рН, 𝑃𝑎𝐶𝑂2 , 𝐻𝐶𝑂3 −, BE и др.), анализ их физиологических взаимосвязей и разработку логико-математической модели для автоматизированной классификации кислотно-щелочных нарушений. Представлен алгоритмический подход к оценке метаболических и респираторных расстройств, включая смешанные формы, с учётом механизмов компенсации. Показано, что применение компьютерной модели повышает объективность интерпретации, снижает вероятность диагностических ошибок и способствует принятию обоснованных клинических решений в терапевтической практике.

Разработанная модель предусматривает модульную архитектуру, включающую блок ввода данных, аналитический модуль, реализующий расчёты по уравнению Гендерсона-Хассельбаха, и блок интерпретации результатов с выдачей диагностических заключений. Также рассматривается возможность расширения модели за счёт внедрения методов машинного обучения и применения правил логического вывода для повышения точности классификации и адаптации к различным клиническим сценариям.

This article presents a clinical decision support system for diagnosing acid–base balance disorders based on arterial blood gas (ABG) analysis using the Henderson–Hasselbalch equation. Considering the increasing requirements for accuracy and rapid clinical diagnostics, algorithm-based interpretation of ABG parameters has become highly relevant. The study aims to systematize the key blood gas indicators (рН, 𝑃𝑎𝐶𝑂2 , 𝐻𝐶𝑂3 − , BE) and analyze their physiological relationships, as well as to develop a logical and mathematical model for automated classification of acid–base disorders. The proposed algorithm enables the identification of metabolic, respiratory, and mixed disturbances, taking compensatory mechanisms into account. The results demonstrate that the implementation of a computerized decision support model enhances diagnostic objectivity, reduces interpretation errors, and improves the quality of clinical decision-making.

кислотно-основное равновесиегазовый состав артериальной кровиартериальная газометрия (ABG)уравнение Гендерсона–Хассельбахасистема поддержки клинических решенийалгоритмизированная интерпретацияреспираторные и метаболические нарушенияматематическое и логическое моделированиеacid-base balancearterial blood gas compositionarterial blood gas analysis (ABG)Henderson-Hasselbalch equationclinical decision support systemalgorithm-based interpretationrespiratory and metabolic disordersmathematical and logical modelingReferencesPippalapalli J. The respiratory system and acid–base disorders / J. Pippalapalli, A.B. Lumb // BJA education. – 2023. – № 23(6). – Р. 221-228. https://doi.org/10.1016/j.bjae.2023.03.002.Pippalapalli J. The respiratory system and acid–base disorders / J. Pippalapalli, A.B. Lumb // BJA education. – 2023. – № 23(6). – Р. 221-228. https://doi.org/10.1016/j.bjae.2023.03.002.Arterial blood gas / D. Castro et al // StatPearls. – 2024. https://www.statpearls.com/point-ofcare/17837#ref_18755915.Arterial blood gas / D. Castro et al // StatPearls. – 2024. https://www.statpearls.com/point-ofcare/17837#ref_18755915.Arterial Versus Venous Blood Gas Analysis Comparisons, Appropriateness, and Alternatives in Different Acid/Base Clinical Settings: A Systematic Review / L. Saberian et al // Cureus. – 2023. – № 15(7). – Р. e41707. https://doi.org/10.7759/cureus.41707.Arterial Versus Venous Blood Gas Analysis Comparisons, Appropriateness, and Alternatives in Different Acid/Base Clinical Settings: A Systematic Review / L. Saberian et al // Cureus. – 2023. – № 15(7). – Р. e41707. https://doi.org/10.7759/cureus.41707.Fundamentals of arterial blood gas interpretation / J. Yee et al // Kidney360. – 2022. – № 3(8). – Р. 1458-1466. https://doi.org/10.34067/KID.0008102021.Fundamentals of arterial blood gas interpretation / J. Yee et al // Kidney360. – 2022. – № 3(8). – Р. 1458-1466. https://doi.org/10.34067/KID.0008102021.Sanagustín M.N. Blood gas analysis: Clinical applications, interpretation and future directions / M.N. Sanagustín, J. Osredkar // Medicine International. – 2025. – № 6(1). – Р. 7. https://doi.org/10.3892/mi.2025.291.Sanagustín M.N. Blood gas analysis: Clinical applications, interpretation and future directions / M.N. Sanagustín, J. Osredkar // Medicine International. – 2025. – № 6(1). – Р. 7. https://doi.org/10.3892/mi.2025.291.Bleich H.L. Computer evaluation of acid-base disorders / H.L. Bleich // The Journal of clinical investigation. – 1969. – № 48(9). – Р. 1689-1696. https://doi.org/10.1172/JCI106134.Bleich H.L. Computer evaluation of acid-base disorders / H.L. Bleich // The Journal of clinical investigation. – 1969. – № 48(9). – Р. 1689-1696. https://doi.org/10.1172/JCI106134.Shaw I. Acid-base balance: a review of normal physiology / I. Shaw, K. Gregory // BJA education. – 2022. – № 22(10). – Р. 396-401. https://doi.org/10.1016/j.bjae.2022.06.003.Shaw I. Acid-base balance: a review of normal physiology / I. Shaw, K. Gregory // BJA education. – 2022. – № 22(10). – Р. 396-401. https://doi.org/10.1016/j.bjae.2022.06.003.Physiology of intracellular calcium buffering / D. Eisner et al // Physiological Reviews. – 2023. – № 103(4). – Р. 2767-2845. https://doi.org/10.1152/physrev.00042.2022.Physiology of intracellular calcium buffering / D. Eisner et al // Physiological Reviews. – 2023. – № 103(4). – Р. 2767-2845. https://doi.org/10.1152/physrev.00042.2022.Bear R.A. Assessing acid-base imbalances through laboratory parameters / R.A. Bear, M. Gribik // Hospital Practice. – 1974. – № 9(11). – Р. 157-165. https://doi.org/10.1080/21548331.1974.11706454.Bear R.A. Assessing acid-base imbalances through laboratory parameters / R.A. Bear, M. Gribik // Hospital Practice. – 1974. – № 9(11). – Р. 157-165. https://doi.org/10.1080/21548331.1974.11706454.Zaharani L. Student exploration of the Henderson-Hasselbach equation and pH readings to determine the p K a value of 4, 4′-trimethylenedipiperidine (TMDP) / L. Zaharani, N.G. Khaligh // Chemistry Teacher International. – 2023. – № 5(4). – Р. 427-437. https://doi.org/10.1515/cti-2023-0036.Zaharani L. Student exploration of the Henderson-Hasselbach equation and pH readings to determine the p K a value of 4, 4′-trimethylenedipiperidine (TMDP) / L. Zaharani, N.G. Khaligh // Chemistry Teacher International. – 2023. – № 5(4). – Р. 427-437. https://doi.org/10.1515/cti-2023-0036.Sanagustín M.N. Blood gas analysis: Clinical applications, interpretation and future directions / M.N. Sanagustín, J. Osredkar // Medicine International. – 2025. – № 6(1). – Р. 7. https://doi.org/10.3892/mi.2025.291.Sanagustín M.N. Blood gas analysis: Clinical applications, interpretation and future directions / M.N. Sanagustín, J. Osredkar // Medicine International. – 2025. – № 6(1). – Р. 7. https://doi.org/10.3892/mi.2025.291.Dervieux, E. (2024). Caractérisation transcutanée non invasive du contenu sanguin en dioxyde de carbone (CO2) (Doctoral dissertation, Université de Strasbourg). https://theses.hal.science/tel04960702/Dervieux, E. (2024). Caractérisation transcutanée non invasive du contenu sanguin en dioxyde de carbone (CO2) (Doctoral dissertation, Université de Strasbourg). https://theses.hal.science/tel04960702/Severinghaus J.W. Blood gas analysis and critical care medicine / J.W. Severinghaus, P. Astrup, J.F. Murray // American journal of respiratory and critical care medicine. – 1998. – № 157(4). – Р. S. 114-122. https://doi.org/10.1164/ajrccm.157.4.nhlb1-9.Severinghaus J.W. Blood gas analysis and critical care medicine / J.W. Severinghaus, P. Astrup, J.F. Murray // American journal of respiratory and critical care medicine. – 1998. – № 157(4). – Р. S. 114-122. https://doi.org/10.1164/ajrccm.157.4.nhlb1-9.Agrò F.E. Acid-base balance and blood gas analysis. In Postoperative critical care for adult cardiac surgical patients / F.E. Agrò, M. Vennari, M. Benedetto // (Cham: Springer International Publishing. – 2018. – Р. 495-526. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-75747-6_16Agrò F.E. Acid-base balance and blood gas analysis. In Postoperative critical care for adult cardiac surgical patients / F.E. Agrò, M. Vennari, M. Benedetto // (Cham: Springer International Publishing. – 2018. – Р. 495-526. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-75747-6_16ABG Assistant—Towards an Understanding of Complex Acid-Base Disorders / Ł. Gutowski et al // Journal of Clinical Medicine. – 2021. – № 10(7). – Р. 1516. https://doi.org/10.3390/jcm10071516.ABG Assistant—Towards an Understanding of Complex Acid-Base Disorders / Ł. Gutowski et al // Journal of Clinical Medicine. – 2021. – № 10(7). – Р. 1516. https://doi.org/10.3390/jcm10071516.Hubble S.M. Acid-base and blood gas analysis / S.M. Hubble // Anaesthesia & Intensive Care Medicine. – 2004. – № 5(11). – Р. 380-383. https://doi.org/10.1383/anes.5.11.380.53406.Hubble S.M. Acid-base and blood gas analysis / S.M. Hubble // Anaesthesia & Intensive Care Medicine. – 2004. – № 5(11). – Р. 380-383. https://doi.org/10.1383/anes.5.11.380.53406.Constable P.D. Clinical assessment of acid base status: comparison of the Henderson Hasselbalch and strong ion approaches / P.D. Constable // Veterinary clinical pathology. – 2000. – № 29(4). – Р. 115-128. https://doi.org/10.1111/j.1939-165x.2000.tb00241.x.Constable P.D. Clinical assessment of acid base status: comparison of the Henderson Hasselbalch and strong ion approaches / P.D. Constable // Veterinary clinical pathology. – 2000. – № 29(4). – Р. 115-128. https://doi.org/10.1111/j.1939-165x.2000.tb00241.x.Algorithms to estimate PaCO2 and pH using noninvasive parameters for children with hypoxemic respiratory failure / R.G. Khemani et al // Respiratory care. – 2014. – № 59(8). – Р. 1248- 1257. https://doi.org/10.4187/respcare.02806.Algorithms to estimate PaCO2 and pH using noninvasive parameters for children with hypoxemic respiratory failure / R.G. Khemani et al // Respiratory care. – 2014. – № 59(8). – Р. 1248- 1257. https://doi.org/10.4187/respcare.02806.Hutch M.R. Applications and challenges of human computer interaction and AI interfaces for health care / M.R. Hutch, Y. Luo // Human Computer Interaction in Healthcare: The Role of Cognition. – 2024. – Р. 63-90.Hutch M.R. Applications and challenges of human computer interaction and AI interfaces for health care / M.R. Hutch, Y. Luo // Human Computer Interaction in Healthcare: The Role of Cognition. – 2024. – Р. 63-90.Prediction of acid-base and potassium imbalances in intensive care patients using machine learning techniques / R. Phetrittikun et al // Diagnostics. – 2023. – № 13(6). – Р. 1171. https://doi.org/10.3390/diagnostics13061171.Prediction of acid-base and potassium imbalances in intensive care patients using machine learning techniques / R. Phetrittikun et al // Diagnostics. – 2023. – № 13(6). – Р. 1171. https://doi.org/10.3390/diagnostics13061171.Smith-Erichsen N. Acid-base disturbances in intensive-care patients / N. Smith-Erichsen, J. Kofstad, B. Ingvaldsen // Tidsskrift for den Norske Laegeforening: Tidsskrift for Praktisk Medicin, ny Raekke. – 2010. – № 130(15). – Р. 1471-1474. https://doi.org/10.4045/tidsskr.09.0302.Smith-Erichsen N. Acid-base disturbances in intensive-care patients / N. Smith-Erichsen, J. Kofstad, B. Ingvaldsen // Tidsskrift for den Norske Laegeforening: Tidsskrift for Praktisk Medicin, ny Raekke. – 2010. – № 130(15). – Р. 1471-1474. https://doi.org/10.4045/tidsskr.09.0302.Arterial blood gas analysis and clinical decision-making in emergency and intensive care unit nurses: A performance evaluation / A. Zaboli et al // In Healthcare. – 2025. – Vol. 13, № 3. – Р. 261. https://doi.org/10.3390/healthcare13030261.Arterial blood gas analysis and clinical decision-making in emergency and intensive care unit nurses: A performance evaluation / A. Zaboli et al // In Healthcare. – 2025. – Vol. 13, № 3. – Р. 261. https://doi.org/10.3390/healthcare13030261.Krbec M. Sources of error in interpretation of blood gas analysis: Current acid-base models of plasma. – 2023. https://air.unimi.it/handle/2434/976730.Krbec M. Sources of error in interpretation of blood gas analysis: Current acid-base models of plasma. – 2023. https://air.unimi.it/handle/2434/976730.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.