Werden simuliert menschlichen Herzen so gut wie Tiermodellen? (Op-Ed)

Messungen im Inneren des Körpers

CFD kann auch zeigen, wie Blutfluss Medikamente zu verschiedenen Organen und Geweben verteilt: verfolgen von Bewegung der Medikation Partikel in ein Gefäß injiziert verrät, wo sie Gefäßwände erreichen.

Verwendung von Experimenten zu Modell Durchblutung

Einige Forscher, einschließlich meiner Fraktion haben Modellierung über Computer und physikalische Modelle wie Herz-Kreislauf-Geräte beeinflussen Durchblutung studieren fabriziert haben. Jetzt 3D-Drucktechnologie ist fortgeschritten genug, um realistische Modelle der menschlichen Blutgefäße zu bauen, und pulsierender-Flow Pumpen fließen durch diese Gefäße, das Herz pumpt imitieren fahren können. Da das Schiff Modelle synthetische sind, gibt es keine ethischen Fragen im Zusammenhang mit Punktion, um Durchflussmessungen nehmen.

Diese reale Modelle haben auch den Vorteil, dass es möglich ist, echte Herz-Kreislauf-Geräten installieren und verwenden Sie echtes Blut, von das keiner mit einer Simulation erreicht werden kann. Z.B. fand eine aktuelle Studie bislang nicht identifizierte Wirbel im Blutfluss durch eine gekrümmte Arterie unterhalb eines Stents. Aber Experimente sind langsamer als CFD, teurer und in der Regel niedriger aufgelöste Daten zu produzieren.

Es gibt noch viele Herausforderungen mit Strömungsmechanik Simulationen und Experimenten, den Erfolg von Herz-Kreislauf-Verfahren und Geräten vorherzusagen. Die Wirkung der Strömung auf Blutgefäß Gesundheit ist eng mit der Elastizität der Gefäßwände und Zell-Reaktionen auf Blutwerte gekoppelt; Es ist schwierig, all diese Faktoren zusammen zu modellieren. Es ist auch schwer zu Modelldaten gegen echte menschliche Blutfluss zu validieren, da es so schwierig ist ist, bei einem live Patienten messen.

Künstlichem Blut Strömungsmodelle sind jedoch bereits in der Klinik eingesetzt. Zum Beispiel, genehmigte die FDA vor kurzem HeartFlow FFR-CT, ein Flow Simulation Software-Paket, um Fachkräfte des Gesundheitswesens die Schwere der koronaren Blockaden bewerten helfen. Da Blut fließen Modellierungstechniken zu entwickeln weiter, ist es unsere Hoffnung, dass wir mehr Daten über das menschliche Herz-Kreislauf-System und die Wirksamkeit der Geräte mit minimalem menschlichen oder tierischen experimentieren erwerben können.

Erica Cherry Kemmerling, Assistant Professor für Maschinenbau, Tufts University

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