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Os recentes avanços nas ciências da computação e na tecnologia tornaram-se cada vez mais importantes na investigação biomédica e na medicina preventiva. A crescente informação computorizada tem contribuído significativamente para novos progressos tanto na prática como na investigação clínicas. Em consequência, a medicina está a desenvolver laços cada vez mais estreitos com a bio-engenharia, ciências da computação e matemática. O objectivo final deste projecto é obter modelos e simulações para pacientes específicos, que tornarão possível substituir resultados de diagnósticos médicos e de planeamento terapêutico com razoável precisão e utilizando meios não invasivos. As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte nos países desenvolvidos, tendo importantes consequências a nível Individual e social. Uma procura crescente de resultados quantitativos e cientificamente rigorosos sobre as doenças cardiovasculares deu um grande impulso ao desenvolvimento de modelos matemáticos e métodos numéricos para a simulação do sistema cardiovascular humano. Contudo, este sistema é altamente integrado e modelar as suas várias funções é um problema que desafiante com muitas questões ainda por resolver. Este projecto tem como objectivo o desenvolvimento de métodos computacionais para a simulação do sistema cardiovascular humano. Patologias e malformações vasculares cerebrais, incluindo aneurismas e estenoses, são estudadas a partir de imagens médicas. O estudo tem em vista a obtenção de esquemas numéricos mais rápidos e robustos e modelos matemáticos fisiologicamente mais precisos. Isto requer a reconstrução de um modelo virtual a partir de imagens médicas, estimativa da incerteza da sua definição, caracterização inter-pacientes, validação das simulações com dados clínicos e informação para os médicos. O fluxo sanguíneo interage mecanicamente com as paredes dos vasos, dando origem a problemas complexos de interacção fluído-estrutura que exigem algoritmos apropriados. A com  |
Summary
Os recentes avanços nas ciências da computação e na tecnologia tornaram-se cada vez mais importantes na investigação biomédica e na medicina preventiva. A crescente informação computorizada tem contribuído significativamente para novos progressos tanto na prática como na investigação clínicas. Em consequência, a medicina está a desenvolver laços cada vez mais estreitos com a bio-engenharia, ciências da computação e matemática. O objectivo final deste projecto é obter modelos e simulações para pacientes específicos, que tornarão possível substituir resultados de diagnósticos médicos e de planeamento terapêutico com razoável precisão e utilizando meios não invasivos. As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte nos países desenvolvidos, tendo importantes consequências a nível Individual e social. Uma procura crescente de resultados quantitativos e cientificamente rigorosos sobre as doenças cardiovasculares deu um grande impulso ao desenvolvimento de modelos matemáticos e métodos numéricos para a simulação do sistema cardiovascular humano. Contudo, este sistema é altamente integrado e modelar as suas várias funções é um problema que desafiante com muitas questões ainda por resolver. Este projecto tem como objectivo o desenvolvimento de métodos computacionais para a simulação do sistema cardiovascular humano. Patologias e malformações vasculares cerebrais, incluindo aneurismas e estenoses, são estudadas a partir de imagens médicas. O estudo tem em vista a obtenção de esquemas numéricos mais rápidos e robustos e modelos matemáticos fisiologicamente mais precisos. Isto requer a reconstrução de um modelo virtual a partir de imagens médicas, estimativa da incerteza da sua definição, caracterização inter-pacientes, validação das simulações com dados clínicos e informação para os médicos. O fluxo sanguíneo interage mecanicamente com as paredes dos vasos, dando origem a problemas complexos de interacção fluído-estrutura que exigem algoritmos apropriados. A computação precisa e eficiente dos problemas acoplados é uma tarefa difícil devido aos grandes deslocamentos e à diferença de escalas de tempo entre o fluído sanguíneo e a propagação de pulso. Propomo-nos estender os resultados e algoritmos existentes para acoplar modelos não-newtonianos para o fluxo sanguíneo com modelos complexos para as paredes dos vasos, usando condições de fronteira não-standard associadas às geometrias reais obtidas a partir de imagens e de dados obtidos por medição. Desenvolver-se-ão novos modelos e metodologias computacionais, a fim de analisar o comportamento mecânico de estruturas a partir de sequências de imagem, usando princípios biomecânicos. Em particular, a segmentação, o transporte e a análise do movimento do coração através de imagens, bem como a estimativa das propriedades mecânicas dos tecidos relevantes, através de técnicas não-invasivas, contribuirão para simulações realísticas. Contudo, existe um estrangulamento do custo computacional destas simulações, especialmente nas situações numéricas de modelos não-newtonianos e para a estrutura dinâmica dos vasos e do seu acoplamento. Contudo, existem modelos reduzidos que permitem diminuir tais custos e que podem ser utilizados para simular a circulação em vasos que estão longe da região de interesse. No entanto, quanto mais precisos e complexos forem os modelos, tanto mais Intensiva será a simulação. Este projecto de colaboração é multidisciplinar, envolvendo simulações em larga escala, e requer uma sinergia de esforços de investigação e conhecimentos em vários domínios. Tratando de problemas com interesse clínico, o projecto beneficiará largamente de uma colaboração sustentada com bio-engenheiros e médicos, contribuindo fortemente para o reforço dos laços entre investigadores portugueses (IST, FEUP, HSM-FML) e os grupos de investigação da Universidade do Texas em Austin, cuja excelência na área é reconhecida. |