4037603334

480 Tadeusz Burczyński

5.2. Biomechanika i inżynieria biomedyczna

Większość chorób i sposobów ich leczenia wywołuje złożone chemiczne, fizyczne i mechaniczne reakcje i interakcje między systemami biologicznymi, od skali molekuł do skali organów. Metody symulacji mogą znacząco podnieść poziom zrozumienia przyczyn chorób oraz metod ich leczenia, co może również prowadzić do udoskonalania tych metod. Nauki obliczeniowe są obecnie stosowane w wielu obszarach biomechaniki i inżynierii biomedycznej. Obecne wyzwania związane są z zastosowaniami badań bazujących na symulacji komputerowej w medycynie, zwłaszcza tkanek miękkich i twardych oraz studiami nad systemami biologicznymi na poziomie komórkowym, tkankowym i w skali całych organów i narządów.

Praktyka inżynierska ma wiele wspólnego z medycyną - opiera się na rozwiązywaniu problemów i rozumieniu złożonych systemów. Proces projektowania inżynierskiego bazuje na przewidywaniu rezultatów. Często rozwiązania inżynierskie wymagają spełnienia wielu kryteriów jednocześnie (wielokryterialność), co wymusza przeprowadzanie analiz i optymalizacji komputerowych. Historycznie rzecz biorąc paradygmat medycyny to kombinacja diagnozy i empirii - testy diagnozują stan i pewne warunki, na podstawie których planuje się leczenie, bazując na danych empirycznych i własnym doświadczeniu.

Symulacje komputerowe powinny prowadzić do nowego podejścia w praktyce medycznej tzw. medycyny opartej na symulacjach komputerowych. Nowe metodologie w badaniach bazujących na symulacjach komputerowych są podstawą dużych postępów w analizie obrazów medycznych i obliczeniach wielkiej skali, co daje praktyce medycznej narzędzia nowoczesnej inżynierii, np. obecnie można przeprowadzać wstępne symulacje z wykorzystaniem osobniczych (związanych z konkretnym pacjentem) danych anatomicznych i fizjologicznych, aby przewidywać rezultaty procedur leczniczych, a dzięki temu projektować optymalne leczenie dla indywidualnych pacjentów , co stanowi pasjonujące nowe możliwości w medycynie (np. symulacji projektowanej operacji wszczepienia bypassów, stosowane narzędzia: obraz rezonansu magnetycznego, model geometryczny, analiza przepływu krwi, model obrazu pooperacyjnego; wspomaganie decyzji doboru rodzaju i typu endoprotez stawu biodrowego za pomocą systemów ekspertowych).