Modeling and simulation of pharmaco-mechanical fluid-structure interaction for an enhanced treatment of cardiovascular diseases
药物-机械-流体-结构相互作用的建模和模拟,以增强心血管疾病的治疗
基本信息
- 批准号:465228106
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this project, we aim at the robust computational modeling of coupling fluid-structure interaction with pharmacological effects towards an enhanced treatment of cardiovascular diseases. In the future, this could lead to a virtual laboratory to assist medical doctors and patients in their decisions. An example, where this can be applied, are atherosclerotic arteries; here, plaque rupture may lead to a heart attack or a stroke. Another important example is the aortic dilation resulting from a weakening of connective tissues in patients with Marfan syndrome, where rupture results in fatal internal bleeding. The main goal is to develop a robust numerical framework including suitable models for the computational simulation, using high-performance computing, of the effects of drugs on the complex biochemo-mechanical processes in arterial walls. The overall goals are summarized as follows:I. To construct suitable models for the complex pharmaco-mechanical processes associated with drug-induced modifications of smooth muscle activation and remodeling of tissue composition.II. To develop robust numerical coupling schemes and solver strategies to provide a framework for the predictive simulation of resulting fluid-structure-chemistry interaction problems.III. To analyze the developed methods by investigating suitable benchmark problems, comparing simulation results with measurement data obtained from our clinical collaboration partners.Together, the PIs provide expertises which overlap at the interface of mechanical modeling and numerical methods required by the challenges of this project. In the spirit of the Priority Programme SPP 2311, by also including the expertise of clinical collaboration partners, this project bridges the disciplines of mechanics, mathematics, and medicine. The resulting computational and modeling strategies of this project will be directly applicable to various other medical problems related to a pharmaco-mechanical interaction.
在这个项目中,我们的目标是耦合流体结构相互作用与药理学效应的鲁棒计算建模,以增强心血管疾病的治疗。未来,这可能会导致一个虚拟实验室,以帮助医生和病人做出决定。一个可以应用这种方法的例子是动脉粥样硬化动脉;在这里,斑块破裂可能导致心脏病发作或中风。另一个重要的例子是马凡氏综合征患者因结缔组织削弱而导致的主动脉扩张,破裂会导致致命的内出血。主要目标是开发一个强大的数值框架,包括合适的模型,用于计算模拟,使用高性能计算,药物对动脉壁复杂生化机械过程的影响。总体目标总结如下:1。构建与药物诱导的平滑肌激活改变和组织成分重塑相关的复杂药物-力学过程的合适模型。开发强大的数值耦合方案和求解策略,为由此产生的流体-结构-化学相互作用问题的预测模拟提供框架。通过研究合适的基准问题,将模拟结果与临床合作伙伴获得的测量数据进行比较,分析开发的方法。同时,pi提供的专业知识,重叠在机械建模和数值方法的接口需要这个项目的挑战。本着SPP 2311优先规划的精神,该项目还包括临床合作伙伴的专业知识,将力学、数学和医学学科联系起来。该项目的计算和建模策略将直接适用于与药物-力学相互作用相关的各种其他医学问题。
项目成果
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