Serdecznie zapraszamy na pierwszą edycję konferencji biomedycznej – Forum medycyny in Silico.
Medycyna In Silico – znana również jako „medycyna obliczeniowa/komputerowa” – obejmuje technologie modelowania i symulacji komputerowej, które bezpośrednio przyczyniają się do zapobiegania, diagnozowania, prognozowania, planowania i wspomagania wykonywania zabiegów leczniczych lub leczenia chorób.
Celem konferencji jest omówienie, w interdyscyplinarnym gronie przedsiębiorców, naukowców, lekarzy i inżynierów, wyzwań jakie stwarzają w medycynie nowoczesne technologie. Spotkanie daje szansę na wymianę pomysłów, wiedzy i doświadczenia pomiędzy specjalistami z różnych dziedzin, co powinno ułatwić prowadzenie badań i interdyscyplinarnej współpracy zogniskowanej na rozwój medycyny. Chcielibyśmy, aby to forum było okazją do integracji środowiska naukowego z przedsiębiorcami i przemysłem, ponieważ tylko takie podejście może zapewnić transfer wiedzy z różnych dziedzin nauk podstawowych i stosowanych do komercjalizacji i wdrożenia.
Termin: 15 listopada 2019
Miejsce: Hotel Courtyard by Marriott Katowice City Center, ul. Uniwersytecka 13, Katowice
Koszt: 400 zł netto/osoba
Agenda Forum Medycyny In Silico
Sesja plakatowa Forum Medycyny In Silico
Wśród poruszanych tematów znajdują się:
Symulacja komputerowa w zastosowaniach inżynierii biomedycznej – MESco
Przez symulację komputerową należy rozumieć stosowanie modeli obliczeniowych w analizie i predykcji procesów fizyczno-chemicznych.
Symulacja jest sprawdzonym w nauce oraz przemyśle narzędziem do optymalizacji systemów technicznych oraz przewidywania ich zachowania w warunkach środowiskowych, w których dany obiekt będzie pracować, a nawet dla warunków dla których niemożliwe jest przeprowadzenie testów empirycznych.
Medycyna i symulacja komputerowa mają wiele wspólnego, jako że obie dziedziny opierają się na rozumieniu złożonych systemów. Zbieżność ta od lat jest wykorzystywana dostarczając odpowiedzi na kolejno zadawane w medycynie pytania.
Co więcej, dzięki szybkości procesów symulacji komputerowej oraz jej dokładności – metodologia ta znalazła zastosowanie umożliwiając przeprowadzanie analiz wykorzystujących cechy osobnicze pacjentów, optymalizując i przewidując skutki zastosowanych procedur medycznych.
Podczas prezentacji zostaną przedstawione przykłady zastosowania symulacji komputerowej w inżynierii biomedycznej. Od personalizowanych protez stomatologicznych, przez planowanie przebiegu operacji, po skomplikowaną aparaturę wszczepianą w ludzki organizm.
Poruszona zostanie złożoność fizyk z jaką muszą się zmierzyć inżynierowie projektujący sprzęt medyczny oraz zastosowanie programu ANSYS w procesach ich projektowania, w celu szybszego pozyskania stosownych certyfikatów.
Analiza traumy balistycznej podczas niepenetrującego uderzenia pocisku z zastosowaniem numerycznego i fizycznego modelu ciała człowieka – Politechnika Łódzka
Zjawisko traumy balistycznej jest zagadnieniem stanowiącym aktualny problem podczas użytkowania tekstylnych wielowarstwowych osłon balistycznych. Główną funkcją kamizelek kuloodpornych jest zatrzymanie pocisku w strukturze miękkiego pakietu balistycznego. Z drugiej strony bardzo ważne jest, aby pakiet pochłonął jak największą ilość energii kinetycznej i rozproszył ją na jak największej powierzchni. Pozwala to ograniczyć ugięcie kamizelki kuloodpornej, które w kontakcie z ciałem człowieka, prowadzi do pojawienia się wybroczyn, złamania kości czy urazów narządów wewnętrznych.
Celem badań numerycznych i eksperymentalnych była ocena traumy balistycznej po niepenetrującym uderzeniu pocisku Parabellum 9×19 mm FMJ w tekstylne pakiety balistyczne chroniące ciało człowieka. Do badań porównawczych zastosowano dwie tkaniny aramidowe Kevlar 29, zróżnicowane pod względem splotu. W celu oceny traumy balistycznej do badań symulacyjnych opracowano model numeryczny ciała człowieka, który wykonano na podstawie sekwencji obrazów z tomografii komputerowej mężczyzny. W modelu obok układu mięśniowego i kostnego uwzględniono takie organy jak serce, płuca, wątroba, aorta, nerki, rdzeń kręgowy, śledziona i jelita.
Weryfikację badań numerycznych przeprowadzono w oparciu o badania eksperymentalne z wykorzystaniem opracowanego modelu torsu mężczyzny posiadającego najważniejsze organy decydujące o funkcjach życiowych tj.: serce, płuca, układ kostny i mięśniowy. W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych i eksperymentalnych dla obu pakietów tekstylnych oceniano skalę obrażeń traumy balistycznej na podstawie deformacji organów oraz ciśnień w miejscu uderzenia pocisku.
Zaawansowane metody wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości w diagnostyce i leczeniu chorób układu krążenia – Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii
Ograniczenia związane z zastosowaniem konwencjonalnych protezą zastawek serca doprowadziły do poszukiwania rozwiązań alternatywnych dotyczących tworzenia tego rodzaju bioprotez. W tym względzie duże nadzieje pokłada się w technikach inżynierii tkankowej. Wiele badań w tym obszarze koncentruje się na ocenie właściwości biomechanicznych zastawek serca. Jest to niezwykle istotne zagadnienie, tym bardziej że to właśnie cechy biomechaniczne determinują prawidłowe funkcjonowanie protezy zastawki po wszczepieniu. Decydują one o prawidłowej pracy zastawki w okresie odległym i wpływają istotnie na właściwości hemodynamiczne.
Pierwszym etapem oceny właściwości biomechanicznej tkanek, w tym zastawek serca są jedno lub wieloosiowe testy rozciągania oraz testy zmęczeniowe wykonywane in vitro. Niewątpliwie testem weryfikującym poprawność funkcjonowania bioprotezy zastawkowej jest badanie przedkliniczne na modelu dużych zwierząt. Tego rodzaju eksperymenty są jednak niezwykle złożone, są koszto – i czaso – chłonne. Przystąpienie do prób przedklinicznych wymaga również spełnienia niezwykle rygorystycznych wymogów stawianych przez komisję bioetyczne.
Z tego względu w konstruowaniu i optymalizowaniu konstrukcji bioprotez zastawek serca coraz częściej korzysta się z nowoczesnych metod obliczeniowych, symulacji komputerowych, analiz opartych na metodzie elementów skończonych (MES). Metody te dostarczają szczegółowej wiedzy na temat funkcjonowania zastawek serca w stanach fizjologicznych oraz patologicznych tym samym mogą przekładać się na sukces kliniczny zastosowania innowacyjnych bioprotez zastawkowych.
Badania In Silico w stomatologii zachowawczej i ortodoncji – Politechnika Krakowska
W prezentacji przedstawione zostaną symulacje numeryczne dotyczące wybranych metod rekonstrukcji koron zębów stosowanych w stomatologii zachowawczej oraz ortodontycznych procedur korekcji uzębienia. Walidację stosowanych modeli numerycznych przeprowadzono w oparciu o badania tensometryczne rozkładów odkształceń i naprężeń na powierzchniach koron zębów w zwarciu prawidłowym.
Przedstawione zostaną hipotezy wytężeniowe stosowane w biomechanice stomatologicznej, jak również dokonano szczegółowej ich analizy porównawczej dla twardych tkanek zęba – szkliwa i zębiny. Wyniki odnoszono do typowych przebiegów zniszczenia koron zębów. Na tej podstawie przeprowadzono analizę sposobu opracowania ubytków w koronach zębów na rozkład pól odkształceń/naprężeń w twardych tkankach zębów pod kątem racjonalizacji, czy wręcz optymalizacji kształtowania zrębu próchniczego.
Model interakcji krew-materiał w warunkach hydrodynamicznych i jego weryfikacja eksperymentalna w oparciu o materiały dedykowane dla zminiaturyzowanego wirnika krwi – Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Zaspokojenie naglącej potrzeby medycznej polegającej na zwiększeniu skuteczności leczenia niewydolności serca stanowi cel główny pracy.
LVAD są często stosowane przez okres od kilku dni w kardiologii do kilku lat w kardiochirurgii w celu wspomagania serca. Stosowane są jako wspomaganie prowadzące do regeneracji lub pomost w transplantacji serca. Umieszczenie implantu odbywa się obecnie za pomocą chirurgii inwazyjnej poprzez otwarcie klatki piersiowej. Minimalne inwazyjne umieszczanie zminiaturyzowanych LVAD poprzez dostęp naczyniowy wciąż nie jest powszechnie znane w kardiologii. Jest na razie w sferze marzeń lekarzy jako najlepszego leczenia dla pacjentów.
Niezależnie od wielkości, głównym problemem medycznym najnowocześniejszych LVAD jest indukowane przez urządzenie tworzenie skrzeplin wynikające z niedostatecznej dynamiki przepływu krwi w wirniku pompy krwi. Pompa krwi jest urządzeniem złożonym w budowie. Komplikacje głównie wynikają z silnych ograniczeń w konwencjonalnym procesie ich wytwarzania stosując techniki frezowania lub odlewania. W oparciu o wstępne badania i symulacje, wybrana została metoda modyfikacji polegająca na zastosowaniu powłok samoorganizujących się.
Analiza interakcji krew materia została zasymulowania przy zastosowaniu metod elementów skończonych. Symulacja komputerowa została zweryfikowana eksperymentalnie na podstawie klinicznie opracowanego testu impact-R.
Czy w Polsce jest rzeczywiście deficyt lekarzy czy raczej niewystarczające użycie dostępnych już technik sztucznej inteligencji? – Centralny Szpital Kliniczny MSWiA w Warszawie
Użycie technik sztucznej inteligencji w medycynie pozwala na redukcję liczby powikłań nawet o około 30%. Powoduje to podobne, proporcjonalne zmniejszenie bezpośrednich jak i alternatywnych kosztów leczenia. W ortopedii możliwe jest już w chwili obecnej m.in. zastosowanie analiz ,,in silico”, wykorzystanie po części powszechnie dostępnych big data, tworzenie ,,inteligentnej” dokumentacji medycznej oraz modelowania procesów ekonomicznych. Wszystko to jest to szczególnie przydatne w przypadku działań niestandardowych. Przykłady, w oparciu o materiał własny i metaanalizę piśmiennictwa przedstawiono w wystąpieniu.
Modelowanie wieloskalowe w medycynie – Politechnika Opolska
Modelowanie w wielu skalach w służbie zdrowia i opiece zdrowotnej jest szybko rozwijającą się dziedziną. Wykorzystuje ono obliczenia o wysokiej wydajności (High-Performance Computing) i inne technologie, aby lepiej zrozumieć i rozwiązać problemy związane ze zdrowiem. Stanowi to także fundamentalną zmianę w podejściu do badań medycznych i zdrowotnych.
Przykładami zastosowania modelowania w wielu skalach są między innymi: badania i opracować terapii chorób mięśni i problemów zwyrodnieniowych, początkowa faza i rozprzestrzeniania się raka, otyłość i inne. Modelowanie wieloskalowe opracowuje modele reprezentujące wiele różnych skal i ich wzajemne oddziaływanie. Modelowanie komputerowe pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób skomplikowane procesy oddziałują na siebie.
Tradycyjne metody, takie jak standardowe badania kliniczne i standardowe badania epidemiologiczne, które badają dużą grupę ludzi i same próbują wykonać korelacje statystyczne, nie są w stanie reprezentować istniejącej złożoności procesów. W rezultacie opis problemów i rozwiązań może być nadmiernie uproszczony. Medycyna i badania medyczne przedstawiają obecnie najczęściej jedynie statyczne modele tego, co dzieje się z ludzkim ciałem i chorobą. Przyszłość należy jednak do modelowania ciągłego i dynamiczna. Jeśli dodamy do tego modelowanie wieloskalowe możemy otrzymać nowe narzędzia, które będą odgrywać kluczową rolę w medycynie.
Organizatorzy:
 |  Medical Algorithms |
Współorganizatorzy:
 |  |  |  |
Serdecznie zapraszamy!