Naslov (srp)

Analiza i primena distribuirane (smeared) metodologije u modeliranju transporta u deformabilnim biološkim sistemima

Autor

Simić, Vladimir, 1991-

Doprinosi

Filipović, Nenad, 1970-
Milošević, Miljan, 1984-
Živković, Miroslav, 1962-
Jorgovanović, Nikola, 1966-
Rakić, Dragan, 1979-
Isailović, Velibor, 1980-
Jovičić, Gordana, 1967-

Opis (eng)

One of the crucial processes in living organisms is mass transport, that occurrssimultaneously from blood vessels to tissues and– in the reverse– transport fromorganelles to blood vessels. Molecules, such as, oxygen, waste products of cellmetabolism, drugs etc, are being transported throughout different barriers- blood,extracellular space, cell and organelle interior; as well as biological barriers (bloodvessel wall, cell membranes and organelles).There are still many ascpects of mass transport procces that are not discovered,primarily biophysical drug transport mechanisms inside living organisms. Anotherchallenge present during this modeling process is complexity of capillary networkinside complex biological systems (i.e. organs and tumors). Comparing differentscales in human organism, starting from organ level up to capillaries, due tocomplexity and heterogeneity of capillary systems, it is however not feasible tomodel in silico individual capillaries, hence there is a need for simplified and robustcomputational models that address mass transport in capillary–tissue systems forpractical purposes.Main goal of this doctoral dissertation is introducing and development of smearedmodeling concept, formulation of a new Composite Smeared Finite Element (CSFE)and Kojic Transport Models, defined by academician Milos Kojic. Also, usingaccompanied softwares for simulating different transport processes inside biologicalsystems (diffusion, convection and tissue mechanics) as a result here will bepresented different types of simple and complex numerical models used forvalidation and application of methodology. Numerical method used in thisdissertation is finite element method as well as PAK software, in which areimplemented all equations listed in theoretical chapters. Regarding visualization andanalyzis of numerical results, we will use CAD FIS (Computer-Aided Design Fieldsand Solids) software package.Main result of using this methodology is a novel concept, capable to replacemodeling of complex biological systems and capillary network within, equivalent(smeared) models, more robust which saves time during modeling process, as well assimulation execution. Accuracy of this methodology is another advantage of appliedmethodology, regarding conventional modeling processes, as well as usage ofmeasurable parameters.

Opis (srp)

Osnovu svih vitalnih procesa u ljudskom organizmu predstavlja razmenamase, koja se paralelno odvija na nekoliko skala: od krvnih sudova kaunutrašnjosti ćelija i do organela unutar ćelija. Molekuli, kao što sukiseonik, produkti metaboličkih procesa, lekovi i slično, prolaze krozrazličita okruženja- krv, međućelijski prostor unutrašnjost ćelija iunutrašnjost samih organela; kao i biološke barijere (zidovi krvnih sudova,membrane ćelija i organela).Ogroman broj aspekata transporta mase je i dalje nepoznat, pre svegabiofizički mehanizmi transporta lekova u organizmu. Još jedan izazov umodeliranju ovih procesa, predstavlja kompleksnost kapilarne mreže,Poredeći nivoe u ljudskom organizmu, od reda veličine organa pa sve dokapilarnog nivoa, nije izvodljivo modelirati svaki pojedinačni kapilar uokviru računskog modela stoga jepoželjno imati razvijenu metodologijuupotrebljivu za praktičnu primenu.Osnovni cilj disertacije je predstavljanje, kreiranje i razvoj distribuirane(eng. smeared) metodologije, kompozitnog distribuiranog konačnog elementa(eng. Composite Smeared Finite Element- CSFE) kao i KTM (engl. Kojic TransportModel- KTM), razvijenog od strane akademika Miloša Kojića. Takođe,korišćenjem pratećih softvera za simuliranje različitih procesa ubiološkim sistemima (difuzije, konvekcije, mehanike tkiva) kao rezultat,biće prikazane i različite vrste jednostavnih i složenih numeričkihmodela koji služe za validaciju metodologije. Numerička metoda koja će bitikorišćena je metoda konačnih elemenata (MKE) kao i softverski paket PAK(Program za Analizu Konstrukcija), u kome su implementirane sve jednačineprikazane u teorijskim proglavljima. Za vizualizaciju i analizu dobijenihrezultata koristiće se CADFIS (eng. Computer- Aided Design Fields and Solids)softver.Rezultat korišćenja ove metodologije je jedan novi koncept, sposoban dazameni modeliranje kompleksnih bioloških sistema i kapilarne mrežeunutar njih, ekvivalentnim modelima koji su robusniji i nude ogromnuuštedu vremena prilikom modeliranja, kao i prilikom izvršavanjasimulacija. Tačnost primenjene metodologije je još jedna velika prednost uodnosu na konvencionalne načine modeliranja, kao i korišćenje merljivihparametara.

Opis (srp)

-

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Deliti pod istim uslovima 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/at/legalcode