CFD in der Biomedizin

In-Silico Untersuchungen von Blutströmungen oder der Wirkstofflieferung (Drug delivery) bieten einen tiefen Einblick in physikalische Phänomene kombiniert mit einer hohen Flexibiltät zur Untersuchung von Behandlungsmöglichkeiten für Patienten oder Verbesserungsmöglichkeiten medizinischer Hilfsmittel.

Die hier gezeigten Simulationen sind in der Regel sehr interdisziplinär. Viele unterschiedliche Zusammenhänge müssen berüscksichtigt werden, z.B. Wechselwirkung zw. beweglichen oder deformierbaren Wänden und der Strömung. Biochemische Reaktionen sind ebenfalls von großer Bedeutung und dürfen in vielen Fällen nicht vernachlässigt werden. Auch im Bereich von biologischen Untersuchungen (Lab-on-Chip) lassen sich solche Simulationen zur Untersuchung der mikrofluidischen Strömungen einsetzen (mehr zu Mikrofluidik).

Poster zum Thema CFD für biomedizinischen Anwendungen

Inhalatoren Bei der Untersuchung und der Optimierung der Wirkstoffverabreichung mittels Inhalatoren können folgende Schritte getrennt simuliert werden (erstes Bild): 1- Zerstäubung 2- Partikeltransport im Inhalator und Spacer 3- Transport im oberen Bereich der Atemwege 4- Transport in die Lungen Während Schritte 2 und 3 zu den Standardmöglichkeiten der numerischen Strömungsmechanik gehören, lassen sich die Vorgänge der Schritte 1 und 4 nur mit Hilfe spezieller Modelle bewältigen. Das zweite Bild zeigt eine CT-Abbildung der oberen Atemwege sowie das Strömungsfeld beim Einatmen.