Гаутэм Милаварапу, старший научный сотрудник факультета аэрокосмической техники Университета Цинциннати, и Эфраим Гутмарк, выдающийся ученый из Огайо и выдающийся профессор аэрокосмической инженерии и инженерной механики Калифорнийского университета, представят свои исследования вычислительной гидродинамики в 39-м Американском институте аэронавтики. симпозиум по аэрокосмическим наукам в Дейтоне и Цинциннати. Симпозиум состоится в среду, 5 марта, в Дейтоне, штат Огайо.Computational Fluid Dynamics, или CFD, использует компьютерные алгоритмы для определения потока воздуха или жидкостей для различных приложений. Эти алгоритмы обычно применяются при проектировании самолетов, поскольку они количественно определяют вклад воздушного потока в требования к полету.
При проектировании самолета CFD часто рассматривается как точный и менее затратный подход, прежде чем вкладывать средства в создание моделей и испытания в воздушных туннелях.Но за последнее десятилетие или около того, применение CFD к биологическим потокам для изучения медицинских проблем, включая респираторные заболевания, вызвало большой интерес. Компьютерное моделирование, традиционно используемое при проектировании самолетов, нашло применение при лечении таких заболеваний, как кистозный фиброз, астма, апноэ во сне и храп.Дыхательные пути — это путь твердых и мягких структур, которые втягивают и выталкивают воздушный поток.
Милаварапу объясняет, что ряд заболеваний верхних дыхательных путей связан с вибрацией и / или деформацией мягких структур вокруг дыхательных путей, что приводит к частичному или полному коллапсу дыхательных путей, как в случае апноэ во сне. В более тяжелых случаях эти обструкции или деформации дыхательных путей значительно влияют на качество жизни и даже могут привести к смерти.
Исследователи используют моделирование CFD — наиболее часто используемое в аэрокосмической промышленности — на реальных медицинских данных пациентов с нарушениями дыхания. Применение уравнений для анализа информации, которую они видят на МРТ, может дать хирургам лучшее представление о том, как лечить проблему, увеличивая успех любого хирургического подхода, а также сокращая количество операций (и, следовательно, лучшее восстановление и меньше медицинских расходов) для пациента.«Исторически оценка состояния дыхательных путей пациента ограничивалась клинической диагностикой с помощью медицинской визуализации», — объясняет Милаварапу. «Но вариабельность и сложность анатомии дыхательных путей могут ограничить вероятность успеха хирургического вмешательства.
CFD обеспечивает лучшее понимание дыхательного потока и позволяет индивидуализировать лечение в применении к тому, что мы видим с помощью медицинской визуализации».«Хирургия иногда основана на интуиции, основанной на опыте, и не всегда гарантируется, что конечный результат будет эффективным», — говорит Гутмарк. «CFD — это еще один инструмент, позволяющий хирургам получить более количественную информацию о возможном исходе во время планирования хирургической процедуры».