Vascular Growth and Remodeling in Aneurysms
Final Report Abstract
Wachstums- und Umbildungsprozesse in biologischen Geweben spielen nicht nur in heranwachsenden Organismen eine Rolle, sondern beispielsweise auch in Aneurysmen, krankhaften lokalen Gefäßaufweitungen, die in vielen Fällen beständig wachsen und schließlich zur Ruptur der Gefäßwand und damit oft auch zum Tod des Patienten führen. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein neues Modell für die Computersimulation von Wachstums- und Umbauprozessen in Weichgewebe und insbesondere Blutgefäßen entwickelt. Dieses sogenannte homogenisierte Constrained-Mixture-Modell vereinigt einen hohen Grad an physiologischem Realismus mit einer vergleichsweise einfachen Modellstruktur und der Möglichkeit einer höchst effizienten numerischen Implementierung zur Durchführung von Computersimulationen. Um die physiologischen Grundlagen von Wachstums- und Umbauprozessen in Weichgeweben besser zu verstehen, wurde in diesem Projekt außerdem ein mikromechanisches Computermodell zur Simulation der Interaktionen zwischen Zellen und der umgebenden extrazellulären Matrix in Weichgeweben entwickelt. Die Ergebnisse dieses Projektes ermöglichen ein deutlich besseres Verständnis normaler wie auch pathologischer Wachstums- und Umbauvorgänge in Weichgewebe und damit insbesondere auch der Entwicklung von Aneurysmen über die Zeit. Im Rahmen des Projektes wurden auch Methoden des maschinellen Lernens entwickelt, die Vorhersagen der mechanischen Eigenschaften von biologischem Weichgewebe ausgehend von ihrer Mikrostruktur ermöglichen. Insgesamt wurde so eine umfassende methodische Grundlage geschaffen, um Wachstums- und Umbauprozesse in Blutgefäßen und insbesondere Aneurysmen besser zu verstehen und vorherzusagen.
Publications
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