แพ็กเกจ Julia ใหม่ เพิ่มขีดความสามารถในการจำลองการไหลเวียนของเลือดขั้นสูงด้วยการรองรับหลายมิติ

วงการการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ได้ต้อนรับสมาชิกใหม่ในด้านการจำลองระบบหัวใจและหลอดเลือดด้วย BloodFlowTrixi.jl ซึ่งเป็นแพ็กเกจของ Julia ที่มอบความสามารถในการจำลองการไหลเวียนของเลือดขั้นสูงให้กับนักวิจัยและผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ แพ็กเกจนี้ได้สร้างความสนใจให้กับนักวิจัยที่ทำงานด้านการศึกษาการไหลเวียนของเลือดในระบบหัวใจและสมอง โดยมีความสามารถในการจำลองทั้งแบบ 1 มิติและ 2 มิติ

ความสามารถในการจำลองขั้นสูง

ปัจจุบันแพ็กเกจนี้รองรับการจำลองการไหลเวียนของเลือดสองรูปแบบหลัก โดยจากการสนทนาในชุมชนพบว่ามีแผนที่จะขยายความสามารถเพิ่มเติมอย่างกว้างขวาง ในขณะที่โมเดล 1 มิติจัดการกับการยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงและพลศาสตร์การไหลขั้นพื้นฐาน โมเดล 2 มิติสามารถรองรับสถานการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจำลองหลอดเลือดโป่งพองที่ไม่สมมาตรตามแกน ดังที่สมาชิกในชุมชนคนหนึ่งได้เน้นย้ำว่า:

ยังขาดการแตกแขนงของหลอดเลือด อย่างไรก็ตามโมเดล 2 มิติรองรับการจำลองหลอดเลือดโป่งพองที่ไม่สมมาตรได้เป็นอย่างดี และคุณสามารถใส่เส้นโค้งแบบพารามิเตอร์ในการแสดงผลได้ในเวอร์ชันล่าสุด

โมเดลที่มีในปัจจุบัน:

• โมเดลการไหลของเลือดแบบ 1 มิติ
• โมเดลการไหลของเลือดแบบ 2 มิติ

ฟีเจอร์ที่วางแผนจะพัฒนาในอนาคต:

• โมเดลอันดับที่สองแบบ 1 มิติ
• โมเดลปฏิสัมพันธ์ระหว่างของไหลกับโครงสร้างแบบ 3 มิติ
• รองรับเครือข่ายหลอดเลือดแดง
• รองรับ Autodiff สำหรับการหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด
• โมเดลที่ขับเคลื่อนด้วย Noslip และโพรไฟล์แบบพหุนาม
• กรณีความยืดหยุ่นแบบหนืด
• โมเดลที่แบ่งชั้นตามรัศมี

การเปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้าและความหลากหลายของโมเดล

มีประเด็นที่น่าสนใจในการสนทนา โดยนักวิจัยได้ชี้ให้เห็นถึงความเชื่อมโยงกับโมเดลพารามิเตอร์รวมที่จัดการการไหลเวียนของเลือดในลักษณะคล้ายกับวงจรไฟฟ้า วิธีการทางเลือกนี้เสริมกับโมเดลพลศาสตร์ของไหลของแพ็กเกจ ทำให้มีมุมมองที่แตกต่างในการศึกษาพฤติกรรมของระบบหัวใจและหลอดเลือด

แผนการพัฒนาในอนาคต

การมีส่วนร่วมของชุมชนได้เผยให้เห็นแผนการพัฒนาที่ทะเยอทะยาน โดยมีแผนที่จะรวมโมเดลที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งรวมถึงโมเดลที่ขับเคลื่อนด้วยโพลิโนเมียลแบบไม่ลื่นไถล กรณีวิสโคอิลาสติก และโมเดลแบบชั้นรัศมี ที่สำคัญที่สุดคือมีแผนที่จะพัฒนาโมเดลปฏิสัมพันธ์ระหว่างของไหลกับโครงสร้างแบบ 3 มิติเต็มรูปแบบ แม้ว่าจะมีการยอมรับว่าเป็นความท้าทายที่สำคัญที่ต้องอาศัยความร่วมมือในการพัฒนา

การประยุกต์ใช้ทางคลินิก

การสนทนาได้เน้นย้ำถึงการประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ในการศึกษาการไหลเวียนของเลือดในสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสนใจในการจำลองหลอดเลือดโป่งพองและหลอดเลือดตีบ ผู้พัฒนาได้สัญญาว่าจะมีตัวอย่างที่เจาะจงสำหรับสถานการณ์ทางคลินิกเหล่านี้ในอนาคต ทำให้แพ็กเกจนี้มีความเกี่ยวข้องกับการวิจัยทางการแพทย์มากขึ้น

แพ็กเกจนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำให้การจำลองการไหลเวียนของเลือดขั้นสูงเข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับนักวิจัย ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพในการคำนวณที่เป็นจุดเด่นของ Julia เอาไว้ เมื่อชุมชนยังคงมีส่วนร่วมกับแพ็กเกจนี้ คาดว่าความสามารถจะขยายเพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายในการศึกษาระบบหัวใจและหลอดเลือด

อ้างอิง: BloodFlowTrixi.jl