Приказ основних података о дисертацији

Multiscale computer muscle model based on finite element macromodel and Huxley's micromodel : doctoral dissertation

dc.contributor.advisorStojanović, Boban
dc.contributor.otherFilipović, Nenad
dc.contributor.otherPetković, Marko
dc.contributor.otherIvanović, Miloš
dc.contributor.otherKaplarević-Mališić, Ana
dc.creatorSvičević, Marina
dc.date.accessioned2021-04-19T09:37:10Z
dc.date.available2021-04-19T09:37:10Z
dc.date.issued2020-12-22
dc.identifier.urihttp://eteze.kg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=7926
dc.identifier.urihttps://fedorakg.kg.ac.rs/fedora/get/o:1322/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttps://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/18232
dc.descriptionIzučavanje ponašanja mišića na osnovu precizno definisanih računarskih modela predstavlja jedan od najvećih izazova u oblasti primenjene nauke i inženjerstva. Promene u strukturalnim i funkcionalnim karakteristikama mišića usled nekih bolesti ili poremećaja u radu mišića, zahtevaju modelovanje biofizičkih procesa na više prostornih i vremenskih skala. Višeskalni modeli mišića mogu implementirati različite fenomenološke ili biofizičke modele mišića u okviru mikroskale. Implementacija fenomenoloških mikromodela doprinosi manjoj složenosti višeskalnog modela, ali takvi modeli nisu u stanju da precizno predvide prelazna ponašanja mišića pri neizometrijskim uslovima. Da bi se poboljšali ovi nedostaci, u okviru disertacije razvijen je višeskalni model mišića zasnovan na makromodelu konačnih elemenata i Hakslijevom mikromodelu (KEHaksli). Metod konačnih elemenata (MKE) integriše aktivne i pasivne materijalne karakteristike mišića u mehaniku kontinuuma na makroskali, dok se na mikroskali koristi modifikovana verzija Hakslijevog modela poprečnih mostova kako bi se izračunao aktivni napon i trenutna krutost u mišićnim vlaknima. Sva predviđanja dobijena KE-Haksli višeskalnim modelom su verifikovana poređenjem sa eksperimentalnim rezultatima i sa rezultatima dobijenim prostorno eksplicitnim simulacijama molekularnog modela (MUSICO). Mogućnosti korišćenja KE-Haksli modela u simulacijama složenih mišića, prikazane su na 2D modelu ljudskog jezika. Takođe, prikazana je upotreba KE-Haksli modela i u simulacijama određenih bolesti mišića. Zahvaljujući Mexie platformi za paralelna izvršavanja simulacija višeskalnih modela mišića, računski zahtevne simulacije KE-Haksli modela se izvode u razumnom vremenskom okviru, što model čini upotrebljivim za razne istraživačke i kliničke primene.sr
dc.description.abstractThe study of the muscle behavior based on precisely defined computer models is one of the greatest challenges in the field of applied science and engineering. Changes in the structural and functional characteristics of muscles during some diseases or disorders, require modeling of biophysical processes on several spatial and temporal scales. Multiscale muscle models can implement different phenomenological or biophysical muscle models within a microscale. The implementation of phenomenological micromodels contributes to the lower complexity of the multiscale model, but such models are not able to accurately predict transient muscle behavior under non-isometric conditions. To improve these shortcomings, a multiscale muscle model based on the finite element macromodel and the Huxley micromodel was developed as part of the thesis. The finite element method (FEM) integrates the active and passive material characteristics of the muscles into a continuum mechanics on the macroscale, while a modified Huxley’s cross-bridge model is used to calculate active muscle tension and instantaneous stiffnessin muscle fibers on the microscale. All predictions generated by the FE-Huxley multiscale model were verified by comparison with experimental results and with simulation results obtained by spatially explicit molecular model (MUSICO). The possibilities of using the FE-Huxley model in simulations of complex muscles are presented on a 2D model of the human tongue. Also, the use of the FE-Huxley model in simulations of certain muscle diseases is presented. Thanks to the Mexie platform for parallel execution simulations of multiscale muscle models, computationally demanding simulations of the FE-Huxley model are performed in a reasonable time frame, which makes the model usable for a variety of research and clinical applications.en
dc.formatapplication/pdf
dc.languagesr
dc.publisherУниверзитет у Крагујевцу, Природно-математички факултетsr
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Technological Development (TD or TR)/37013/RS//
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)/41007/RS//
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Basic Research (BR or ON)/174026/RS//
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Basic Research (BR or ON)/174028/RS//
dc.rightsopenAccessen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.sourceУниверзитет у Крагујевцуsr
dc.subjectmodelovanje mišićasr
dc.subjectvišeskalni modeli mišićasr
dc.subjectmetod konačnih elemenatasr
dc.subjectmetod karakteristikasr
dc.subjectHakslijev modelsr
dc.subjectHilov modelsr
dc.subjectMUSICOsr
dc.subjectMPI-CUDA računarsko okruženjesr
dc.subjectMexiesr
dc.titleVišeskalni računarski model mišića zasnovan na makromodelu konačnih elemenata i Hakslijevom mikromodelusr
dc.title.alternativeMultiscale computer muscle model based on finite element macromodel and Huxley's micromodel : doctoral dissertationen
dc.typePhD thesis
dc.rights.licenseBY-NC-ND
dcterms.abstractСтојановић, Бобан; Капларевић-Малишић, Aна; Петковић, Марко; Филиповић, Ненад; Ивановић, Милош; Свичевић, Марина; Вишескални рачунарски модел мишића заснован на макромоделу коначних елемената и Хакслијевом микромоделу; Вишескални рачунарски модел мишића заснован на макромоделу коначних елемената и Хакслијевом микромоделу;
dc.identifier.fulltexthttps://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/70952/Disertacija.pdf
dc.identifier.fulltexthttps://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/70953/izvestaj_Marina_Svicevic_PMF.pdf
dc.identifier.rcubhttps://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_18232


Документи за докторску дисертацију

Thumbnail
Thumbnail

Ова дисертација се појављује у следећим колекцијама

Приказ основних података о дисертацији