Иновативне услуге за биомедицину, фармацију и медицинска истраживања

Центар за нумеричко моделирање и биомеханику се бави развојем рачунарског моделирања у области биоинжењеринга (ћелије, ткива, органи), дизајнирањем и оптимизацијом медицинских импланата, компјутерским тестирањем лекова, биомехаником у спорту, биомехаником локомоторног система, праћењем покрета и вештачком интелигенцијом. Центар располаже и експертом у пољу пословне економије, који омогућава подршку у финансијском менаџменту и менаџменту пројекта, као и у изради пословних планова. Додатно, центар поседује стручњаке за софтверско инжењерство, са искуством у развоју софтвера, дефинисању захтева, архитектури, тестирању и валидацији.

Прикажи више

Приступ решавању истраживачких питања обухвата рачунарску динамику флуида, механику солида, интеракцију солида и флуида, честичну динамику, дифузиони транспорт, рачунарску биологију, сегментацију медицинских слика, компјутерску визуализацију, сурогат моделирање. Најчешће коришћене нумеричке методе које запослени у центру користе су метод коначних елемената, метод коначних разлика, дисипативна честична динамика, Lattice Boltzmann метода, метода уроњених граница, метода дискретних елемената, вишескално хемо-механичко моделирање, Монте Карло симулације, компјутерско моделирање дифракционих слика X-зрака, Mean-shift метод, компјутерска графика, компјутерска обрада слике, мултиплатформско програмирање, CAD / CAE, рекурентне и конволуционе неуронске мреже, неуронске мреже подржане физичким законима. У својим истраживањима запослени развијају нумеричке моделе на различитим скалама – микро, мезо, макро, као и мултискаларне моделе.

Примери неких развијаних нумеричких модела су дати у наставку.

Симулација бубрежних епителних ћелија (њихова функција и улога у формирању тубуле), анализирајући процес поларизације који потиче од интеракције међу интегринима и комплекса поларитета. Транзиција ћелија из здравих у канцерогене резултује нарушеном поларизацијом. Манипулација процесом поларизације даје могућност реверзибилног деловања на канцерогене ћелије.

Више детаља

Комплексни спрегнути математички модел је коришћен за симулацију процеса унутар људског вестибуларног система током померања главе - кретање ендолимфе, деформација купула и кретање уроњених честица отокона. Развијени софтвер разматра све ове ентитете посебно, али и њихову међусобну интеракцију на микро нивоу и анализира максималну деформацију купула током времена, што представља параметар који је повезан са реакцијом нервног система на вишој скали на ектерне стимулације на макро нивоу.

Више детаља

Вишескалне симулације мишићне контракције које користе сложене моделе мишића на микронивоу веома су рачунски захтевне и често непрактичне за примену. У циљу смањења тих захтева, конструисали смо сурогат модел који имитира оригинални Хакслијев модел мишића, али захтева знатно мање рачунарског времена и меморије, чиме омогућава ефикасну употребу у вишескалним симулацијама срчаног циклуса.

Више детаља

Развијамо и примењујемо компјутерско моделирање за откривање механизама деловања лекова на болести срца и скелетних мишића. Као пример, анализирали смо ефекте лека Мавакамтен, који стабилизује миозин у неактивном стању, али омогућава његову активацију у физиолошким условима, чиме се очувају механизми срчане резерве. Такође, спровели смо симулације ефикасности лекова попут Мавакамтена, дизопирамидa, дигоксина и dATP-а на функцију леве коморе код пацијената са кардиомиопатијом користећи вишескалне моделе. Наша решења омогућавају прецизно моделирање и процену утицаја лекова на здравље пацијената.

Више детаља

Примена композитног дистрибуираног коначног елемента (Composite Smeared Finite Element- CSFE) и дистрибуираног (smeared) моделирања у поступку креирања рачунских модела (применом методе коначних елемената) и задавања граничних услова (уз коришћење мерљивих материјалних и геометријских параметара) за израду симулација и приказ поља различитих физичких величина, у оквиру транспорта масе и протока лекова унутар сложених биолошких система (органа) и тумора унутар њих

Више детаља

Проучавање биомеханичких услова заустављања циркулишућих тумор ћелија (енгл. Circulating Tumor Cells) унутар капилара, развијањем прилагођене рачунарске платформе у оквиру ПАК софтвера, применом солид-флуид интеракције. Основни циљ је процена граничних услова за пролаз CTC кроз сужења у капиларима истраживањем односа између градијената притиска/ брзине флуида и величине CTC, њихове крутости, као и величине тромбоцита, утицај њиховог броја, крутости лиганд-рецептор веза на путању циркулишућих тумор ћелија, аксијални положај и заустављање и качење на зидовима капилара.

Више детаља

Прикажи мање

Лабораторија за биоинжењеринг и биомеханику

Услуге

Визија запослених у Центру за нумеричко моделирање и биомеханику је наставак истраживања у области регенеративне медицине, проучавању и откривању биолошких механизама код болесних пацијената, са циљем испитивања могућих спољњих манипулација које би довеле до реверзибилних процеса и оздрављења ткива, побољшавање дизајна лекова и контролисано дозирање, побољшање постојећих и дизајнирање нових импланата, персонализована медицина, in silico клиничка испитивања, предвиђање прогресије генетских болести, примене методе коначних елеманта у моделирању транспорта лекова и новосинтетисаних једињења унутар сложених биолошких система, као и испитивања биомеханичких услова заустављања циркулишућих тумор ћелија унутар капилара и њихове интеракције са тромбоцитима.