Bardziej realistyczne modele układu mięśniowo-szkieletowego
Ze względu na złożoność, zarówno naturalną, jak i obliczeniową, modelu układu mięśniowo-szkieletowego symulacje zwykle ograniczają się do uproszczonego opisu określonego problemu. Multidyscyplinarne konsorcjum opracowało biomechanicznie realistyczne modele obliczeniowe części układu mięśniowo-szkieletowego w ramach unijnego projektu "MuscleUp - Towards an interface for detailed musculoskeletal models" (MUSCLEUP). Uczeni wykorzystali trójwymiarowe struktury tkanek, a także warunki brzegowe i warunki dotyczące obciążeń, uzyskując model o znacznie rozszerzonej funkcjonalności. W skład zespołu weszli specjaliści w zakresie oprogramowania i modelowania konstytutywnego tkanek, w tym w szczególności opracowywania modeli mechaniki ośrodków ciągłych i symulacji MBS. W pracach wykorzystano także wiedzę badaczy z zakresu technik doświadczalnych i zastosowań klinicznych. Miało to bardzo istotne znaczenie dla użycia i opracowania modeli umożliwiających określanie realistycznych właściwości dotyczących obciążenia dynamicznego, korelujących anatomię i fizjologię ludzkiego ciała, a także dla stworzenia testów mechanicznych in silico dotyczących implantów. Sprawna praca zespołowa i współpraca zarówno w obrębie konsorcjum, jak i z podmiotami zewnętrznymi pozwoliła na stworzenie innowacyjnych rozwiązań w zakresie modelowania układu mięśniowo-szkieletowego, uwzględniającego realistyczne dane dotyczące skurczy mięśni. Zespół opracował trójwymiarowe modele mechaniki ośrodków ciągłych, jednowymiarowe modele wieloelementowe oraz modele układu mięśniowo-szkieletowego wykorzystujące dane elektromiograficzne. Przygotowano także sprzężone modele 3D i 1D, aby uzyskać bardziej realistyczny obraz. Owocem prac jest szereg publikacji na temat badań nad układem mięśniowo-szkieletowym, w tym wykorzystaniem modeli przy umieszczaniu czujników śledzących ruchy układu mięśniowo-szkieletowego. W przeciwieństwie do innych tego typu rozwiązań, w projekcie MUSCLEUP wykorzystano interfejs graficzny umożliwiający trójwymiarową wizualizację modelowanych układów w przeglądarce internetowej: MuscleUp-DataBase System(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W ramach projektu powstały dotychczas modele języka, dna miednicy i ramienia. Trwają prace nad modele kręgosłupa. Modele stanowią ważny element prac badawczych. Eksperymenty dostarczają danych umożliwiających dopracowanie teorii i opisów matematycznych różnych zjawisk. Zoptymalizowane modele powstałe w omawianym projekcie pomagają w formułowaniu przewidywań i sprawdzaniu hipotez. Za sprawą bardziej realistycznych modeli różnych części układu mięśniowo-szkieletowego projekt MUSCLEUP wnosi ważny wkład w badania związane ze zdrowiem, chorobami, urazami i metodami leczenia.
