
幕後文章是與國家科學基金會合作提供給生活方面的。
Suncica“ Sunny” Canic擅長學校的數學,所以這就是她從事職業的追求。但是她也總是喜歡藥。
當她搬到德克薩斯州的休斯頓並在一個聚會上遇到一些心髒病專家時,她開始與他們談論他們的工作 - 並知道她可以提供幫助。
她說:“我意識到我們可以為他們提供流體動力和力學的觀點,以幫助他們做出決定……例如,他們在程序中使用哪些支架移植物。”
支架是由固定金屬合金製成的微小網狀管血管在他們被引起疾病的斑塊堵塞後開放。即使將支架設計為與人體兼容,它們有時會引起不必要的反應,例如血塊和疤痕組織的形成。因此,科學家試圖用支架塗上使小管更加兼容的細胞。
Canic說,但是這些還不是完美的。流過塗層支架上的血液仍然可以凝結或催淚池。正如Canic所說,這是“不好的”。 Canic的休斯頓大學數學教授製作了計算機模型,以指導尋找更好的支架塗層。
她還使用計算機模型來研究不同支架結構的優勢和劣勢。她的工作可以幫助製造商優化支架設計,並幫助醫生選擇正確的支架對於他們的患者,最終改善了患者的預後。
計算機科學家通常會在三個維度上模擬支架。跟踪沿支架網格的約200,000點或節點,這些模型很大。
Canic與她的合作者Josip Tambaca以及她的D. D.學生伴侶Kosor博士一起編寫了一個更簡單的程序,該程序將其近似為一維桿的網格。該程序讓他們僅使用400個節點來實現相同的結果。
研究人員使用簡化的模型檢查了市場上幾個支架的設計,以查看哪些結構似乎最適合特定的血管或程序。例如,他們發現帶有“開放設計”的支架(在其他所有水平桿都被取出的地方)很容易彎曲,這使它們可以很好地放入彎曲的冠狀動脈中。
CANIC還使用該模型設計了具有專門針對實驗性心臟閥置換程序的機械性能的支架。她發現,當它在中間僵硬而在末端較不僵硬時,這種專門的支架最適合該過程。此外,她發現將彎曲度與徑向剛度相結合 - 您可以將支架彎曲成U形,但不能擠壓管子 - 與當前使用的支架相比,產生的支架具有屈曲的機會少。
Canic說,她作品中最有意義的部分是“我們可以使用數學來實現與現實世界問題有用的事物。”她報告說,她的合作者已經將模擬的結果付諸實踐。
同時,她最大的挑戰是擔任醫學和生物工程社區數學的大使。
她說,一開始,很難與來自講不同科學語言的不同學科的人們進行合作。她說:“但是,一旦他們看到那裡有很多信息可能會有所幫助,那就變得容易得多。” “現在人們想從醫療中心與我們交談。他們來找我們問問題,這很好。”
如今,Canic正在幫助德克薩斯心臟研究所的一個團隊研究一個不尋常的支架塗料來源:耳軟骨。該小組認為,這種易於收穫的組織將使支架更俱生物相容性,儘管他們還不知道耳軟骨細胞在人體血管等環境中如何生長或表現。
Canic正在使用她的計算機程序來模擬血與支架塗層軟骨細胞以及細胞如何粘在支架表面上(或不)相互作用。她插入了不同的液體厚度和剪切力,流在支架上,以查看如何鼓勵新鮮塗層支架上的軟骨迅速穩定。這些模型幫助她的合作者學習了在後續實驗中測試的最佳條件,因為他們尋找在醫生植入他們之前先進行治療支架的方法。
Canic希望隨著她的研究向前發展。她計劃查看可生物降解的支架,並模擬二尖瓣流體的流體動力學(其中有些血液向後流動抽心),以更準確地幫助醫生使用超聲檢查。她說:“當然,我將繼續在這一領域工作。” “這是非常有意義的。”
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編者註: 這項研究得到了國家科學基金會的支持(NSF),聯邦機構負責在科學和工程領域的所有領域資助基礎研究和教育。本材料中表達的任何觀點,發現和結論或建議都是作者的意見,不一定反映了國家科學基金會的觀點。看到幕後存檔。