초록 ▼

본 연구에서는 순환계 질환의 진단과 치료를 위한 혈류순환시스템 모델을 개발한다. 인체 내 혈류순환계는 마이크로스케일에서부터 센티미터스케일까지 여러 스케일이 존재하기 때문에 하나의 모델을 수립하기 보다는 멀티스케일 모델링으로 접근하는 것이 적합하다. 이에 본 연구에서는 심장은 2-3차원으로 모델링 하고, 심장을 제외한 순환계는 0-1차원으로 모델링 하여 압력-유량 관계로 서로 다른 모델을 결합한 멀티스케일 모델을 제시한다. 제시한 멀티스케일 모델에서는 선천적 심장질환 중 하나인 심실중격결손에 대해 모델에 적용하고 질환을 가지고 있는

본 연구에서는 순환계 질환의 진단과 치료를 위한 혈류순환시스템 모델을 개발한다. 인체 내 혈류순환계는 마이크로스케일에서부터 센티미터스케일까지 여러 스케일이 존재하기 때문에 하나의 모델을 수립하기 보다는 멀티스케일 모델링으로 접근하는 것이 적합하다. 이에 본 연구에서는 심장은 2-3차원으로 모델링 하고, 심장을 제외한 순환계는 0-1차원으로 모델링 하여 압력-유량 관계로 서로 다른 모델을 결합한 멀티스케일 모델을 제시한다. 제시한 멀티스케일 모델에서는 선천적 심장질환 중 하나인 심실중격결손에 대해 모델에 적용하고 질환을 가지고 있는 경우 순환계 시스템이 어떻게 변화하는지에 대한 분석을 진행하였다. 또한 2-3차원 모델에 적용한 가상경계법의 응용연구를 위하여 세포의 수축시 발현되는 수축환의 역학적인 움직임을 모델링 하였고, 멀티스케일 결합 알고리듬을 활용하여 무판막 펌핑의 문제에 적용하였다. 본 연구를 통해 모델링 기법을 확고히 하고 나아가 인체 시스템을 수학적으로 분석할 수 있는 기틀을 마련하여 의료진단 보조 시스템, 원격 의료진료 시스템, 신약 개발 테스트, 인공장기 모의 실험 등 생명공학 분야와 의료분야에서의 소프트웨어 개발과 모델링, 자료분석 등의 중요한 역할을 담당할 수 있다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
Research of the Heart and Heart Disease
- Development of the two-dimensional whole heart modeling
- Development of the three-dimensional ventricle model
- Development of the web based user interface
Applied Research for the Immersed Boundary Method
- An immersed boundary

Ⅳ. Results
Research of the Heart and Heart Disease
- Development of the two-dimensional whole heart modeling
- Development of the three-dimensional ventricle model
- Development of the web based user interface
Applied Research for the Immersed Boundary Method
- An immersed boundary method for a contractile elastic ring in a three-dimensional newtonian fluid
- Multi-dimensional open system for valveless pumping

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 1 절 사업 배경 ... 12
• 제 2 절 사업의 목적 및 필요성 ... 13
• 제 3 절 사업의 내용 및 범위 ... 14
• 1. 1단계 연구추진내용 ... 14
• 2. 2단계 연구추진내용 ... 18
• 3. 3단계 연구추진내용 ... 21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 1. 국내 연구 동향 ... 24
• 2. 국외 연구 동향 ... 26
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 30
• 제 1 절 심장 모델링과 심장질환 연구 ... 30
• 1. 2심방 2심실 2차원 심장모델의 개발 ... 30
• 2. 0차원 혈류순환계 모델과 2차원 심장모델의 결합 알고리듬 ... 35
• 3. 정상적인 심장 박동으로부터의 결과 ... 38
• 4. 심장질환으로의 적용 결과 ... 42
• 5. 3차원 심실 모델 및 웹기반 사용자 인터페이스 개발 ... 46
• 제 2 절 가상경계법의 응용연구 ... 48
• 1. 세포의 수축환에 대한 연구 ... 48
• 2. 무판막 펌핑으로의 멀티스케일 모델 응용 연구 ... 49
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도 ... 53
• 1. 연구개발목표의 달성도 ... 53
• 2. 목표달성도에 대한 자체평가 ... 54
• 3. 논문게재 성과 ... 55
• 4. 학술발표 실적 ... 55
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 57
• 1. 활용방안 ... 57
• 2. 기대성과 ... 57
• 제 6 장 참고문헌 ... 59
• 끝페이지 ... 62