傷會對某人的生活品質產生根本性影響。例如,頸部燒傷可能會導致收縮,使人無法抬起頭。
燒傷可能會導致肥厚性疤痕和宮縮等併發症
首先,肥厚性疤痕會導緻美觀問題。在肥大的情況下,疤痕比正常情況更厚、更高。第二類併發症是過度收縮,通常會導致患者關節活動度降低。
傷口癒合是一個由許多組成
部分組成的複雜過程,在臨床情況下通常很難定量研究這個過程。因此,數學模型被用來揭示這個過程的結構。與代爾夫特理工大學和 VORtech 合作,制定了一個以燒傷數學建模為主題的理學碩士畢業課程。應用數學學生 Eline Kleimann 與傷口癒合數學模型專家Fred Vermolen一起花了九個月的時間完成了這個項目,部分時間在 VORtech,部分時間在代爾夫特理工大學。在 VORtech,Eline 受到 Jok Tang 和 Eli van Es 的監督。這個專案最重要的重點是利用 GPU(圖形處理單元)提供的高平行性來加速數學模型。
最初,細胞遷移模型是在MATLAB中編寫的在
這裡觀察到,隨著單元數量的增加,計算工作量增加得非常快。這主要是由應 印度兼職求職者電話號碼列表 變能密度場的計算引起的,這需要單元之間的成對計算。應變能密度場是由域中存在的單元所造成的扭曲場。用C++重寫模型後,速度提高了 70 倍。模型中的三個最大瓶頸已使用CUDA框架針對 GPU 進行了並行化。這使得 NVIDIA GTX1080 GPU 的速度額外提高了 58 倍。
最終,開發了一個 C++ 庫
中包含具有兩種類型的細胞(成纖維細胞和巨噬細胞)和兩種類型的化學物質(轉化生長因子 β和血小板衍生生長因子)的細胞遷移模型。該庫連結到Python腳本接口,可以在其中初始化不同的場景並可視化模擬結果。透過此模型,可以模擬傷口癒合過程中細胞的遷移、細胞死亡和分裂。 Eline:「研究 GPU 運算的可能性非常有趣。對於未來的細胞遷移建模來說,大幅的加速似乎非常有希望。
成纖維細胞(藍色)和巨噬
細胞(紅色)模擬遷移到矩形傷口區域。可以看到,細胞之間有相互作用,傷口逐漸癒合。
此模型有幾個隨機分量
例如,細胞死亡和分裂被建模為隨機過程。因此,需要對模型的結果進行統計解釋。最終目標是使用該模型來測試不同的治療方法,並考慮許多輸入參數的患者特定性質所帶來的額外不確定性。透過蒙特卡羅模擬,我們可以對結果進行預測並找到併發症機率最小的治療方法。 VORtech 和代爾夫特理工大學將繼續在這項進一步的研究中合
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