Naslov: Osnovi bioinženjeringa
Tip: Monografija
Autor: Nenad Filipović
PREDGOVOR
Monografija „Osnovi bioinženjeringa" nastala je na osnovu mog petnaestogodišnjeg rada iz oblasti bioinženjeringa i sistematski obrađuje osnovne pojmove iz ove oblasti, pre svega sa strane modeliranja i simulacija ali takođe i sa osvrtom na neka konkretna eksperimentalna istraživanja.
Monografija je podeljena u 18 poglavlja:
- Modeliranje hrskavice
- Strujanje krvi
- Kardiovaskularni sistemi
- Transport mase i proces tromboze
- Primeri strujanja krvi kroz kardiovaskularni sistem
- Modeliranje nastanka i razvoja plaka
- Respiratorni sistemi
- Modeli mišića na molekularnom nivou
- Obrada medicinskih slika
- Sportska biomehanika
- Eksperimenti u sportskoj biomehanici
- Eksperimenti sa karotidnom arterijom
- Kretanje nanočestica u krvnim sudovima
- Električna stimulacija
- Modeliranje u hirurgiji
- Ablacija na srcu
- Primena Data Mining u hemodinamici
- Zubna biomehanika
Praktična rešenja pokazana u monografiji predstavljaju konkretne rezultate korišćenja modeliranja u parametarskim i realnim kliničkim primerima kod pacijenata i rezultat su mnogobrojnih nacionalnih i međunarodnih projekata u kojima sam učestvovao ili bio rukovodilac. Posle svakog poglavlja ove monografije citirana je relevantna i savremena literatura gde je prisutno i dosta autocitata iz vodećih međunarodnih časopisa iz oblasti bioinženjeringa i kompjuterskog modeliranja.
Prvo poglavlje opisuje modeliranje hrskavice preko jednačina strujanja fluida kroz poroznu sredinu. Prikazani su neki osnovni primeri elektrokinetičkog sprezanja hrskavice i diskusa kod kičmenog stuba.
Drugo i treće poglavlje je posvećeno kardiovaskularnom sistemu i detaljno je opisano strujanje krvi u karotidnoj bifurkaciji, aorti, aneurizmi, koronarnim arterijama, levoj komori srca, venama sa brojnim primerima numeričkih rešenja za polje pritisaka, smičućeg napona, brzina i deformacija zida.
U četvrtom poglavlju opisan je uvod u proces tromboze u velikim arterijama. Korišćene su metode kontinuuma (metod konačnih elemenata) kao i metoda dinamike diskretnih čestica (DPD, Dissipative Particle Dynamics). Peto poglavlje detaljno opisuje primer virtuelne hirurgije na aorti i transport LDL-a u koronarnim arterijama.
U šestom poglavlju je opisan model nastanka i razvoja plaka u krvnim sudovima. Sedmo poglavlje opisuje respiratorni sistem. U osmom poglavlju je dat ukratko pregled opštih pojmova vezanih za mišićno tkivo, a zatim je opisan deo softvera za simulaciju vezivanja aktina i miozina u mišićima.
U devetom poglavlju najpre su date uvodne napomene o vaskularnom ultrazvučnom aparatu kao i dijagnostičke procedure i fizički principi rada ovog sistema. Zatim je detaljno opisan princip rada IVUS uređaja i formiranje i prikaz snimka.
U desetom poglavlju su opisani neki osnovni principi sportske biomehanike. U jedanaestom poglavlju je detaljno obrađeno dejstva sila i momenta na koleno sportiste prilikom opterećenja, trčanja i skokova. Urađeni su proračuni sa jednodimenzionim i trodimenzionim modelom.
Dvanaesto poglavlje opisuje poređenje eksperimentalnog i numeričkog modela karotidne bifurkacije. U trineastom poglavlju opisan je pristup modeliranja kretanje nanočestica u krvnim sudovima. Četrnaesto poglavlje obrađuje modele električne stimulacije sa primenom u fizijatriji.
U petnaestom poglavlju su razmatrani neki osnovni hirurški zahvati iz gastroduodenalnog regiona i analizirana kompjuterska simulacija i optimizacija ovog složenog hirurškog zahvata. U šesnaestom poglavlju je prikazan numerički model radiofrekventne ablacije.
Sedamnaesto poglavlje opisuje primenu mašinskog učenja takozvanog Data Mining metoda u modeliranju strujanja krvi u abdominalnoj aneurizmi. U osamnaestom poglavlju je opisan postupak određivanja napona u kortikalnoj kosti oko nekoliko zubnih implanata sa različitim položajima abutmenata pod uglom. Rukopis je usklađen sa ciljnom grupom čitalaca, istraživača iz oblasti bioinženjeringa, studenata tehničkih, medicinskih i ostalih prirodnih nauka, i drugih budućih korisnika.
Zahvaljujem se svim kontributorima ove monografije koji su dali veliki doprinos sledećim poglavljima:
Miloš Kojić: 1-8,13,15,17,18
Boban Stojanović, Vladimir Ranković, Miloš Ivanović: 2,4,8,17
VeliborIsailović: 1-6
Nebojša Zdravković: 3,14
Aleksandar Peulić: 11,14
Milovan Radosavljević: 12
Miljan Milošević: 18
Aleksandar Cvetković: 15
Damjan Krstajić, Miloš Radović: 17
Milica Obradović: 16
Vukašin Ćirović: 9
Radivoje Radaković, Đorđe Kosanić, Branko Ristić: 10,11
Dalibor Nikolić, Žarko Milošević, Dejan Petrović: 6
Danko Milašinović: 3,4,5
Zahvaljujem se kolegi Igoru Saveljiću na ogromnom trudu na tehničkoj završnoj obradi ove monografije i koleginicama Tatjani Stanković i Bojani Anđelković na prevodu nekih radova sa engleskog jezika.
Zahvaljujem se sledećim institucijama u kojima sam proveo dosta vremena u toku svog istraživanja kada su i napravljeni rezultati objavljeni u ovoj monografiji: Mašinski fakultet Kragujevac, Univerzitet u Kragujevcu, Centar za superkompjuting, Centar za naučna istraživanja SANU i Univerziteta u Kragujevcu, Istraživačko razvojni centar za bioinženjering BioIRC, Grad Kragujevac, Ministarstvo nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije, Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi" Beograd, Harvard School of Public Health, Harvard University, University of Vienna, Steinbeis University Stuttgart, Risk-Technologies Stuttgart, University of Ioannina, Greece, CNR Pisa, Italy.
Na kraju se zahvaljujem svojim članovima porodice, sinovima Filipu i Aleksandru, supruzi Ireni, majci Oliveri i ocu poč. Dragomiru, koji su sve ove godine bili uz mene i pružali mi neophodnu podršku.
Sadržaj:
Modeliranje hrskavice, Strujanje krvi, Kardiovaskularni sistemi, Transport mase i proces tromboze, Primeri strujanja krvi kroz kardiovaskularni sistem, Modeliranje nastanka i razvoja plaka, Respiratorni sistemi, Modeli mišića na molekularnom nivou, Obrada medicinskih slika, Sportska biomehanika, Eksperimenti u sportskoj biomehanici, Eksperimenti sa karotidnom arterijom, Kretanje nanočestica u krvnim sudovima, Električna stimulacija, Modeliranje u hirurgiji, Ablacija na srcu, Primena Data Mining u hemodinamici, Zubna biomehanika| < Prethodna | Sledeća > |
|---|