Precizniji i uspješniji, ali složeniji pristup korišten u dizajniranju aviona sada uzima maha u zdravstvenoj industriji. Krajnji rezultat je pomoć pacijentima sa plućnim poremećajima da lakše dišu, kao i njihovim hirurzima u razmatranju novih pristupa liječenju.
Goutham Mylavarapu, viši naučni saradnik na Odsjeku za svemirsko inženjerstvo Univerziteta u Cincinnatiju, i Ephraim Gutmark, istaknuti naučnik iz Ohaja i istaknuti profesor svemirskog inženjerstva i inženjerske mehanike UC, predstavit će svoja istraživanja koja uključuju računarsku dinamiku fluida na 39. Američki institut za aeronautiku i astronautiku (AIAA) Dayton-Cincinnati Aerospace Sciences Symposium. Simpozij se održava u srijedu, 5. marta, u Daytonu, Ohajo.
Computational Fluid Dynamics, ili CFD, koristi kompjuterske algoritme za rješavanje protoka zraka ili fluida za različite primjene. Ovi algoritmi se obično primjenjuju na dizajn aviona jer kvantificiraju doprinos protoka zraka zahtjevima leta. Prilikom dizajniranja aviona, CFD se često smatra i preciznim i jeftinijim pristupom prije ulaganja u izgradnju modela i testiranje u vazdušnim tunelima.
Ali tokom protekle decenije, primena CFD-a na biološke tokove za proučavanje medicinskih problema, uključujući respiratorne poremećaje, stekla je veliko interesovanje. Kompjuterske simulacije koje se tradicionalno koriste za dizajn aviona našle su se u liječenju zdravstvenih stanja kao što su cistična fibroza, astma, apneja u snu i hrkanje.
Dišni putevi su put tvrdih i mekih struktura koje upijaju i istiskuju protok vazduha. Mylavarapu objašnjava da su brojni plućni poremećaji gornjih dišnih puteva povezani s vibracijama i/ili deformacijama mekih struktura oko disajnih puteva, što dovodi do djelomičnog ili potpunog kolapsa disajnih puteva, kao u slučaju apneje u snu. U težim slučajevima, ove opstrukcije ili deformacije dišnih puteva značajno utiču na kvalitet života i čak mogu dovesti do smrti.
Istraživači koriste CFD simulacije - najčešće korišćene u avio industriji - na stvarnim medicinskim podacima pacijenata sa poremećajima disanja. Primjena jednadžbi za analizu informacija koje vide na magnetskoj rezonanci može pružiti kirurzima bolju ideju o tome kako liječiti problem, povećavajući uspjeh bilo kojeg kirurškog pristupa, kao i smanjenje broja operacija (a samim tim i bolji oporavak i manje medicinskih troškova) za pacijenta.
"Istorijski gledano, procjena pacijentovih disajnih puteva je ograničena na kliničku dijagnozu s medicinskom slikom," objašnjava Mylavarapu. "Ali varijabilnost i složenost anatomije disajnih puteva mogu ograničiti stopu uspješnosti operacije. CFD pruža bolje razumijevanje respiratornog protoka i omogućava individualizirani tretman kada se primjenjuje na ono što vidimo s medicinskom slikom."
"Hirurgija se ponekad zasniva na intuiciji zasnovanoj na iskustvu, i nije uvek garantovano da će krajnji rezultat biti efikasan", kaže Gutmark. "CFD je još jedan alat za pružanje hirurzima više kvantitativnih informacija o mogućem ishodu tokom planiranja hirurške procedure."
