Μοντελοποίηση της διάχυσης διαδερμικών συστημάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων

Διπλωματική Εργασία uoadl:3217448 0 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Ιατρική Φυσική-Ακτινοφυσική
Βιβλιοθήκη Επιστημών Υγείας
Ημερομηνία κατάθεσης:
2022-05-12
Έτος εκπόνησης:
2022
Συγγραφέας:
Σαμαράς Δημήτριος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Νικόλαος Κουρκουμέλης , Αναπληρωτής Καθηγητής, Ιατρική Σχολή, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Δημήτριος Εμφιετζόγλου , Καθηγητής, Ιατρική Σχολή, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Λουκάς Αστρακάς , Αναπληρωτής Καθηγητής, Ιατρική Σχολή, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Πρωτότυπος Τίτλος:
Μοντελοποίηση της διάχυσης διαδερμικών συστημάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Μοντελοποίηση της διάχυσης διαδερμικών συστημάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων
Περίληψη:
Το δέρμα είναι ένα περίπλοκο βιολογικό σύστημα που διαθέτει ένα πλήθος συζευγμένων φυσικών διεργασιών. Από την άποψη της εμβιομηχανικής, το δέρμα είναι κατά κύριο λόγο μια πολυφασική και πολλαπλής κλίμακας δομή η οποία, περιλαμβάνει ένα πλούσιο σύνολο μηχανικών ιδιοτήτων και αλληλεπιδράσεων. Η βιολογική φύση αυτής της δομής καθιστά αυτές τις ιδιότητες δυναμικές, και όπως οι περισσότεροι βιολογικοί ιστοί, υπάρχει έντονη μεταβλητότητα. Το δέρμα θεωρείται γενικά ως ένα συγκρότημα πολλαπλών στρωμάτων που αποτελείται από τρεις κύριες διακριτές δομές: την επιδερμίδα, το χόριο και το υπόδερμα, το καθένα με διαφορετικούς συντελεστές διάχυσης. Η επιδερμίδα, η οποία δεν έχει αγγεία, χωρίζεται στην κεράτινη στιβάδα και στη ζώσα επιδερμίδα.
Οι βιολογικοί ιστοί γενικά χαρακτηρίζονται από ισχυρή σκέδαση φωτός, η οποία αποτελεί σημαντικό εμπόδιο στην εφαρμογή των οπτικών μεθόδων στην κλινική πράξη, λόγω της εσωτερικής ετερογενούς σύνθεσης. Σε κάθε οπτική και μικροσκοπική τεχνική, η ικανότητα εν τω βάθει απεικόνισης σε ένα βιολογικό δείγμα εξαρτάται από το περιορισμένο βάθος διείσδυσης του φωτός μέσα στους βιολογικούς ιστούς, καθώς είναι οπτικά μέσα που χαρακτηρίζονται από υψηλή θολότητα. Ακόμη κι αν αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό, η μελέτη των οπτικών παραγόντων καθαρισμού (Optical Clearing Agents – OCAs) και γενικότερα των εξωγενών παραγόντων, ικανών να μειώσουν τη σκέδαση στους βιολογικούς ιστούς, να ενισχύσουν την αντίθεση της εικόνας και να αυξήσουν το βάθος διείσδυσης είναι σχετικά πρόσφατη. Τα τελευταία χρόνια, τα OCAs έχουν χρησιμοποιηθεί σε μεγάλο βαθμό και με επιτυχία για τη μείωση της διασποράς, αποδεικνύοντας τα οφέλη τους στην βαθύτερη ικανότητα απεικόνισης, για μια μεγάλη ποικιλία οπτικών τεχνικών, συμπεριλαμβανομένης της οπτικής τομογραφίας συνοχής (Optical Coherence Tomography – OCT).
Στην παρούσα εργασία, μελετάται η μοντελοποίηση της διάχυσης παραγόντων οπτικού καθαρισμού στο δέρμα και πιο συγκεκριμένα στην κεράτινη και βιώσιμη επιδερμίδα, με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element Method-FEM). Η μέθοδος υποδιαιρεί ένα μεγάλο πρόβλημα σε μικρότερα, απλούστερα μέρη που ονομάζονται πεπερασμένα στοιχεία και στη συνέχεια, συναρμολογεί ένα μεγαλύτερο σύστημα εξισώσεων που μοντελοποιεί ολόκληρο το πρόβλημα. Για την εκπόνηση της εργασίας χρησιμοποιήθηκε, ως πρόγραμμα εφαρμογής FEM, το λογισμικό FEBioStudio® (Finite Elements For Biomechanics), που έχει σχεδιαστεί ειδικά για εφαρμογές εμβιομηχανικής και βιοφυσικής.
Ο σκοπός της μελέτης ήταν να εξεταστεί η επίδραση διαφόρων παραγόντων οπτικού καθαρισμού, όπως του ελαϊκού οξέος (OA) και της προπυλενογλυκόλης (PG), ως ενισχυτικά της οπτικής διαπερατότητας του δέρματος, κατά τη διενέργεια μια εξέτασης OCT. Η χρήση του κατάλληλου μέσου οπτικού καθαρισμού ιστών εξασφαλίζει την εξισορρόπηση του συντελεστή διάθλασης του αέρα και των εξωκυττάριων διαμερισμάτων, διευκολύνοντας τη διάδοση του φωτός εντός του ιστού.
Με βάση τα αποτελέσματα της μελέτης, αποδεικνύεται ότι το καταλληλότερο index matching gel είναι η προπυλενογλυκόλη, καθώς εισχωρεί στο δέρμα και κατανέμεται ομοιόμορφα, μειώνοντας τη σκέδαση. Επιλέγεται δηλαδή, το OCA που διαχέεται στον εξωκυττάριο χώρο, προσαρμόζοντας τον συντελεστή διάθλασης. Επίσης, η προπυλενογλυκόλη έχει το πλεονέκτημα να μην εμφανίζει τοξικότητα ή άλλες παρενέργειες.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Επιστήμες Υγείας
Λέξεις-κλειδιά:
Δέρμα, Κεράτινη στιβάδα, SC, Βιώσιμη επιδερμίδα, VE, Index matching gel, Παράγοντες οπτικού καθαρισμού, OCAs, Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων, FEBioStudio
Ευρετήριο:
Όχι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
136
Αριθμός σελίδων:
138
Αρχείο:
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο έως 2022-11-13.

Διπλωματική Σαμαράς Δημήτριος-4.pdf
2 MB
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο έως 2022-11-13.