4037603335

481

Metody numeryczne w mechanice oraz ich wpływ...

Istnieje również możliwość symulacji działania urządzeń medycznych na wirtualnych pacjentach, z równoczesnym zniesieniem barier anatomicznych i fizjologicznych, z wykorzystaniem metod wirtualnego prototypowania, przez symulacje zabiegów z wykorzystaniem różnych wariantów urządzeń i typów pacjentów. Takie ujęcie sprawia, że uzyskuje się wirtualne testy kliniczne poprzedzające testy na zwierzętach i ludziach, co prowadzi do redukcji kosztów, zwiększenia bezpieczeństwa, efektywności narzędzi i skrócenia czasu od projektowania urządzeń do ich sprzedaży (przykład: przestrzenny model serca uzyskany poprzez zastosowanie metody elementów skończonych).

Kolejne ważne zagadnienie to badania nad nowotworami, w szczególności w zakresie komórkowych mechanizmów adhezji i inwazji oraz tzw. szlaków sygnałowych. Lepsze rozumienie tych zjawisk jest pomocne w badaniach nad rakiem. Rozwój technologii wieloskalowych w badaniach symulacyjnych w zakresie struktur komórkowych i mechaniki komórek, tak jak rozwój nowych urządzeń do pomiaru sil komórkowych, pomoże wyjaśnić dynamikę struktur komórkowych oraz zdolność poruszania się komórek. Aby zrozumieć to ostatnie zjawisko, najpierw należy rozumieć mechanikę wnętrza komórki, a następnie mechanikę macierzy zewnątrzkomórkowej, ze szczególnym uwzględnieniem sił. Te złożone mechanizmy determinują kształt komórki i migrację, co pozwala na pełnienie przez komórki ich krytycznych funkcji w procesie gojenia ran i morfogenezy embrionalnej. Rozumienie tych procesów pozwoli, np. lepiej rozróżniać komórki nowotworowe od innych. Stawka jest duża, ponieważ inwazja zmienionych komórek do innych tkanek (metastaza) jest prekursorem rozwoju tkanek nowotworowych.

5.3. Bezpieczeństwo narodowe

Nowoczesne projektowanie inżynierskie w zagadnieniach bezpieczeństwie prowadzi do rozwoju systemów, które chronią ludzi oraz wspierają infrastrukturę. Systemy te chronią przed wieloma zagrożeniami: wojennymi (terroryzm), środowiskowymi (skażenie wody i powietrza) oraz naturalnymi (ostre zimy, powodzie, huragany, trzęsienia ziemi), w których aspekty z zakresu mechaniki ciał stałych i płynów odgrywają bardzo istotna rolę. Wspomniane systemy powinny