Projekt Enthral
Głównym celem projektu jest opracowanie nieinwazyjnej metody szacowania sztywności tętnicy szyjnej. Cel ten będzie osiągnięty przez zastosowanie oryginalnych technik eksperymentalnych i zaawansowanych symulacji numerycznych przeprowadzonych przez multidyscyplinarny zespół inżynierów wspieranych przez lekarzy.
Cel projektu:
Opracowanie metody wyznaczania
właściwości materiałowych ścian tętnic
na podstawie nieinwazyjnych pomiarów
in-vivo
Stworzenie trójwymiarowego modelu przepływu krwi w odkształcającej się tętnicy
Walidacja modelu na stanowisku pomiarowym
Porównanie z istniejącym modelem jednowymiarowym
stworzonym w NTNU
Analiza odwrotna w celu wyznaczenia sztywności naczynia
Zastosowanie opracowanej metodologii do wyznaczenia sztywności tętnicy szyjnej
Sztywność ścian tętnic
- Znaczenie
- Znaczenie
Z wiekiem znacząco zwiększa się sztywność tętnic, co wiąże się z mniejszą możliwością akumulacji sprężystej energii potencjalnej. Serce wykonuje zbyt wielką pracę, aby skompensować mniejszy przepływ przez tętnice, co prowadzi do przerostu lewej komory. Fale ciśnienia o większej amplitudzie generowane przez serce docierają do delikatnych tkanek np. w mózgu i nerkach co może spowodować ich zniszczenie.
Fale ciśnienia i ich odbicie
Zwiększanie sztywności tętnic powoduje zmianę w zachowaniu się odbitych fal ciśnienia. Fala odbita dociera do serca w krótszym czasie niż w przypadku zdrowych osób.
Młody dorosły
- mała sztywność
Starszy dorosły
- zwiększona sztywność
vanVarik BJ, Rennenberg RJMW, Reutelingsperger CP, Kroon AA, deLeeuw PW and Schurgers LJ (2012) Mechanisms of arterial remodeling: lessons from genetic diseases. Front.Gene. 3:290
Fala odbita nakłada się z falą skurczu. Dodawanie się obu fal prowadzi do zwiększonego ciśnienia w porównaniu z osobą zdrową. Tak wzmocnione fale docierają także do delikatnych organów co może spowodować ich zniszczenie.
Lewa wspólna tętnica szyjna
Lewa wspólna tętnica szyjna jest najdłuższym odgałęzieniem łuku aorty. Jest to długie, elastyczne naczynie przechodzące przez klatkę piersiową i szyję.
Dlaczego to ważne
Niektóre choroby sercowo naczyniowe mogą lokalnie zmieniać sztywność tętnic. Zaobserwowano silniejszą zmienność przestrzenną w podatności tętnicy szyjnej w przypadku chorych na nadciśnienie.
Choć zmienność sztywności tętnic z wiekiem dotyczy całego systemu naczyniowego, tętnice różnie reagują na starzenie się, nadciśnienie i ciążę
Metody nieinwazyjnego badania lokalnej sztywności, są często interesujące w diagnostyce układu naczyniowego.
Dlatego pomiar sztywności tętnic jest ważnym wskaźnikiem diagnostycznym, służąc jako prognostyk chorób układu sercowo naczyniowego.
Młody dorosły
- podatna tętnica
Starszy dorosły
- Sztywna tętnica
6 pakietów roboczych
Projekt podzielono na 6 pakietów roboczych (WP)
WP 1 Eksperyment fizyczny
Wojciech Adamczyk, PhD, DSc
WP 2 Modele bezpośrednie (1D starfish i 3D CFD) porównanie rozwiązań
Ziemowit Ostrowski, PhD, DSc
WP 3 Walidacja, analiza wrażliwości, kwantyfikacja niepewności
Jacob Sturdy, PhD
WP 4 Analiza odwrotna zastosowana do eksperymentu fizycznego
Prof. Ryszard Białecki
WP 5 Eksperyment medyczny
Adam Golda, MD
WP 6 Analiza odwrotna danych z eksperymentu medycznego
Prof. Leif Rune Hellevik
WP 1
Eksperyment fizyczny
WP lead:
- Stanowisko eksperymentalne (fantom)
- Eksperyment fizyczny
WP 3
Walidacja
WP lead:
- Kwantyfikacja niepewności
- Walidacja
- Analiza wrażliwości
WP 5
Eksperyment medyczny
WP lead:
- Eksperyment medyczny
WP 4
Analiza odwrotna
WP lead:
- Rozwiązanie odwrotne
- Dane generowane na stanowisku labolatoryjnym
WP 2
Modele zjawisk w instalacji labolatoryjne
WP lead:
- Opracowanie modeli 1D i 3D w odkształcalnym naczyniu
WP 6
Analiza odwrotna danych medycznych
WP lead:
- Rozwiązanie odwrotne
- Dane medyczne
Działania dwutorowe
Eksperymenty mające na celu wyznaczenie sztywności analogu odkształcalnej tętnicy będą stowarzyszone z dogłębną analizą numeryczną z zastosowaniem metod używanych w zagadnieniach odwrotnych.
Procedura numeryczna wykorzystując dane zebrane podczas eksperymentu będzie użyta do stworzenia modelu uproszczonego (o małej liczbie stopni swobody). Model ten, odtwarzając złożone zachowanie tętnic, nie będzie numerycznie kosztowny.
Flowmeters
1 of 7
Fast pressure sensors
2 of 7
Deformable material
3 of 7
Fast cameras
4 of 7
Fast cameras
5 of 7
Flowmeters
6 of 7
Capacitor
7 of 7Uproszczony schemat
platformy doświadczalnej
Stanowisko będzie zawierać akwarium napełnione żelem balistycznym.
Testowa faza projektu – eksperyment medyczny
Końcowy etap projektu będzie obejmował badania USG przeprowadzone na zdrowych ochotnikach. Badania będą przeprowadzone przez dr. n.m. Adama Goldę z Szpitala Miejskiego nr 4 w Gliwicach
Więcej o nas
Prace naszego konsorcjum są możliwe dzięki Grantom Norweskim które sfinansowały 85% budżetu i rządowi polskiemu, który pokrył pozostałe 15% kosztów projektu. Dzięki tym instytucjom mogliśmy stworzyć konsorcjum, które jest zbiorem utalentowanych i wysoce wyspecjalizowanych naukowców z:Lider projektu:
Politechnika Śląska
Katedra Techniki Cieplnej
Katedra Techniki Cieplnej, Pracownia Inżynierii Biomedycznej
Katedra Informatyki Medycznej i Sztucznej Inteligencji
Katedra Biomechatroniki
Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych
Enthral – harmonogram projektu i budżet
36 miesięcy
1 października 2020 – 30 września 2023
Całkowity budżet
0
PLN
=
€
0
