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エクセルにて血栓症の血管の流れをシミュレート

1 :シミュレート板初心者:04/09/18 17:16:30
当方、プログラミング言語は勉強したことがない
看護学部卒のものです。循環器ケア授業にて可視的なものを
使いたく、自分で作れないかと思っております。

エクセルなら何とかなるので、皆さんに知恵を貸していただけ
ないかと。エクセルでもできますかね?
私は、数学は微分積分までならなんとかなります。
(数学検定2級あり、情報系の資格は全くありません)

流体の勉強もしないといけないですよねえ

2 :1:04/09/18 17:22:28
いちおう高校までは数学得意でしたので(ヨゼミ偏差値65)
数学は勉強すれば何とかなるレベルです(65で得意といってすいません)。
文系でしたが受験に必要だったので。

高校で習う微分方程式ならできます。
流体力学とか情報などはまったくしりません。

いちおう看護修士ですが、この挑戦は無謀ですか?


3 :名無しさん@3周年:04/09/18 17:27:32
http://science3.2ch.net/test/read.cgi/sim/1094352687/l50

このスレ連想したが、別か

4 :1:04/09/18 17:30:51
>>3

別です。

5 :名無しさん@3周年:04/09/18 18:30:27
>>4
どこまでシミュレートしたいかによるかな。流れとしては

1.血管内に血栓ができる
2.血栓のせいで血流が乱れる
3.乱れた血流のせいで血栓が成長

だと思うが、1.はまあ初期条件として、2.3.の部分の扱いをどうするか?
どんな乱れ方をするかをシミュレートする(流体の方程式を解く)のはエクセルでは厳しい。
それにシミュレートするには流体力学の知識が必要。血液ってただの流体じゃないからもっと難しい。


この手の研究って結構やられてそうだから論文から計算結果の画像を撮ってきてパラパラマンガ
みたいにした方が簡単だし、正確なんじゃないの?
お金掛けられるんだったら汎用のシミュレーションソフトを買って計算かな。それにしても流体力学と
数値計算の知識は必要になるけどね。

6 :1:04/09/18 22:42:17
1の血栓があるときの水の流れだけでいいです。
あとはその血栓の大きさや形によりどういう流れになるかみたいですね。

学生が実際にエクセルをいじって操作させたいのですが。



7 :名無しさん@3周年:04/09/18 23:00:45
1.血管の形状を表現する方程式(フィボナッチみたいなの)があればそれを用いる
  (単純な管で良いなら一定の直径の血管とする)

2.血管内の血液の流れをハーゲン・ポアズイユの式で表現する
  (乱流ならナビエ・ストークスを直接解かないと逝けない)
  (心臓からの吐出による圧力と血管に到達するまでの圧力損失が既知でないと逝けない)

3.血管内に血栓を定義し、2と同じ計算を行う
  (血管外への血液の放出を計算する必要があれば、周囲の組織の剛性や間隙率などを定義しないと逝けない)

8 :5:04/09/19 10:48:31
>>6
かなり難しいと思う。

>>7 のいうポアズイユの式では血栓下流の乱れた流れは表現できない。(このへんが見たいんだと思うが)

まじめに流体の方程式を解くコードを作るのはまず無理かと。これは3ヶ月コース。
勉強する気があるなら別だけど実習用にそんなことをする意味があるとは思えない。

次に簡単なのは血栓の大きさ・形と後流の相関関係のモデルを使うこと。血栓の大きさとか形をパラメータ
にして、後方の流れをその関数として表せれば比較的簡単かもしれない。そんなものがあればの話。

一番簡単なのはあらかじめ条件ごとにいくつかの画像を用意しておいて、学生が入力した条件に一番近い
のを表示するというもの。子供だましですが。こんなことするくらいだったらはじめから並べて見せた方が良いと思うけどね。

9 :名無しさん@3周年:04/09/19 12:55:45
たしかにハーゲン・ポアズイユは層流に適用されるモデルなんだけど
血栓に遮られて流れの形状が変わっても、レイノルズ数が層流領域にあれば問題ないよ。


10 :5:04/09/19 13:56:31
>>9
え?ポアズイユ流れじゃなくて?
モデルっていうかナビエ・ストークスの粘性項と圧力勾配項だけ取り出したときの厳密解でしょ。
放物線速度分布になっちゃうんだから乱れは表現できない。

もしかして別のものの話してる?

11 :名無しさん@3周年:04/09/19 14:02:35
ハーゲン・ポアズイユは、円管の中に層流が流れるときのモデルね。
管壁近傍の流速が激しく変化しなければ、流れのベクトルが変わっても
乱流に移行するかどうかはわからない。
多孔質体内の流れの多くはハーゲン・ポアズイユで近似されることが多い。

12 :5:04/09/19 14:30:22
>>11
血栓のシミュレーションっていうのはたしかオリフィスみたいに血栓直後に流れの遅い領域ができて、
そこになにかがたまるみたいなやつなんだよ。
だから流れの剥離が表現できないと意味がないはず。違ったら申し訳ない。

血管が多孔質ってのもわかんないし、やっぱりポアズイユ流れ自体はモデルとはいわないんじゃないの。

13 :名無しさん@3周年:04/09/19 15:16:28
血栓症って、組織への侵襲とかが問題なんでしょ?
組織への広がり方まで考えるなら、多孔質近似的なモデル化が必要かと。

血栓ができたときに乱流が発生する可能性は否定しないよ。


14 ::04/09/19 16:51:26
血液って、赤血球含むから(まああとアミノ酸)
理想的な流体じゃないわけですね。
レイノルズ数により層流乱流区別されると。
おそらく心臓からでたばかりの大動脈弓あたりでは
血栓があると乱流になるのではないかと思います(速度をかんがえると)。
なくても乱流かもしれませんが

脳血管領域になるとどうなんでしょうか

少しずつ流体力学をかじってみましたが
皆さんにはまだついてけません

15 ::04/09/19 16:51:56
血液って、赤血球含むから(まああとアミノ酸)
理想的な流体じゃないわけですね。
レイノルズ数により層流乱流区別されると。
おそらく心臓からでたばかりの大動脈弓あたりでは
血栓があると乱流になるのではないかと思います(速度をかんがえると)。
なくても乱流かもしれませんが

脳血管領域になるとどうなんでしょうか

少しずつ流体力学をかじってみましたが
皆さんにはまだついてけません

16 :名無しさん@3周年:04/09/19 18:23:23
>>1は初心者なのに理解力があるなぁw

流体の定式化はありふれているから、
あとは血栓を形成をどうシミュレートするかが問題だと思う。

一定の形のものを途中で突然入れてみるのか、
血液が凝固して相転移する過程を含めてシミュレートするのかで
アプローチが変わってくる。


17 :名無しさん@3周年:04/09/19 18:34:41
>>15
結局、血液の速度、粘度、密度、血管の内径ってどのぐらいの数字なの?
数字が出てこないんで、全然イメージが湧かない。



18 :名無しさん@3周年:04/09/19 19:11:09
血液の速度はvで、粘度はμ、密度はρで、
血管の内径はdだよ。


19 :名無しさん@3周年:04/09/19 19:20:47
>>18
???
何が言いたいの?



20 :1:04/09/19 21:29:42
>一定の形のものを途中で突然入れてみるのか、
血液が凝固して相転移する過程を含めてシミュレートするのかで
アプローチが変わってくる。

こんな複雑なシミュレーションってエクセルでできますか?


当方、プログラムやったことなし。物理もかじったことなし。
先が長そうです。

ところで岡小天著バイオレロジーを手に入れパラパラ読んでみました。

続く




21 :1:04/09/19 21:40:55
血管     直径(cm)  平均速度(cm/s)  レイノル図数
上行大動脈 2〜3     63         3600〜5800
下行大動脈 1.6〜2     27        1200〜1500
太い動脈  0.2〜0.6    20〜50       110〜850
毛細血管  0.0005〜0.001  0.05〜0.1     0.0007〜0.003

だそうです。(Whitmore 1968)
そしてレイノルズ数が2000以上越えると層流から乱流に遷移するとかいてある。
しかし動脈系では拍動流のため乱流へ遷移する情景がレイノルズ数で定まるかも
微妙とあります。ふむう。

22 :5:04/09/19 22:32:48
>>1

すごい考え違いをしているような気がしてきた。血栓って次のうちどっち?
1.血のかたまりが血液中を流れてるもの。
2.血管の壁になんやかんやがたまって流路が狭まって、流れにくくなってる部分。

2みたいのは数値流体なんかでよく見るからてっきりそっちのことだと思ってたんだけど、
話の流れ的には1が正解?

この姫野さんの紹介の一番下にある図8みたいのをイメージしてるんだけど。
ttp://www.jsme.or.jp/cmd/Newsletter/HTML25/1.html
この出っ張りの形を変えたら流れ場がどんなふうに変わるかが見たいと・・・違う?

23 :16:04/09/20 00:03:25
その両方のプロセスをシミュレートしたいんじゃないの?

24 :1:04/09/20 00:03:39
>>5
ごめんなさい!!

2です。きちんと書くと動脈瘤なんです。
つまりイメージ的には極端にいうと
砂時計みたいなもんかなあ。

つまり塊が動いてるんじゃなくて、血管の
ある部分が狭窄している感じです。
大きくなることはあるが動かないと思う
血管内壁にこびりついているんで(脂肪成分)

狭心症は冠状動脈がつまり気味になって起こります
これがひどくなると心筋梗塞に移行




25 :5:04/09/20 00:57:21
>>24
了解。

でもやっぱりまじめにシミュレーションしようとすると難しいと思うな。
現状から初めて数ヶ月は確実にかかると思う。教えてくれる人がいないならなおさら。

そしてそれができたとして結果が学術的に価値のある物かと言われると申し訳ないけど疑問。
1の能力不足というわけじゃないよ。専門家グループがお金を掛けてやってるのに対してその分野
に詳しくない人が一人でやってかなうわけがない。

もちろんこれからその分野に入っていこうと思っているなら別ですよ。でもそれだったらエクセルで始めるのは
得策ではない。

実習のネタとして使うだけなら、テーマにもよるけど、

1.見た目重視で既存の計算結果を探してきて、インタラクティブな演出をする
>>8で書いた下二つ。現実的には一番下になると思う)

2.簡単な例題、例えば1次元の移流方程式を解くコードを作成させる。

のどちらかにするのが無難と思う。

26 :ニャン:04/09/20 06:57:38
有限要素法で応力計算する時のことを考えると、計算そのものは
マトリクスを使った数値計算だけど、その基本となる因果関係は
フックの方程式、つまり『力がかかると伸びる』という関係を
3次元に拡げたもの。

血栓ができる条件を数式で表せないとエクセルで計算できないと思うニャン。

27 :ニャン:04/09/20 07:13:54
エクセルのセルは一つの数字しか入れることができないので
2次元配列の一つの要素に相当すると思う。

2次元の流体の移動を表すには2次元のメッシュの各点について
vxとvyの2つの値が必要なので、2つのセルを使って

メッシュの特定の点の流体の移動量ベクトル(vx,vy)を
あらわすと良いと思う。

エクセルのセルを50×20個くらい使って血管の軸方向に50点
半径方向に20点くらいの分割にして解析するとして

血管の壁の位置には0を入れておき、値が0なら壁となっていると
いう風にすると良いのではないかと思う。

しかし、最後に計算結果を流れのベクトルを表す矢印で表示しようとすると
エクセルにはそうした矢印表示の機能とかメッシュ表示の機能が
ついていないので、最後の表示のことを考えるとopenGLなんかで
表示させるようにした方がいいのでは???

流れの計算そのものは『計算の仕方』さえ分かればエクセルでも
VBAを使うか、visual basicで作ってエクセルに
答えを入れるようにすればできると思うけど、さっきの理由で
エクセルを使うメリットがないと思うニャン。

28 :名無しさん@3周年:04/09/20 08:02:15
http://user.ecc.u-tokyo.ac.jp/~tmorisi/sfd/sfd.htm

はどうだ・皆の衆

29 :名無しさん@3周年:04/09/20 09:18:04
>>28
正直、感動した!


30 :名無しさん@3周年:04/09/20 09:37:30
>>28
29なんだけど、ホント、マジ感動した。

さんきゅう。


31 :ニャン:04/09/20 10:26:20
>>28

流石(さすが)東大  降参しました。_mm_

32 :名無しさん@3周年:04/09/20 10:44:50
え、結局>>28を使えば血栓症のシミュレートができるの?

33 ::04/09/20 11:23:46
>>28
実はこの先生の本、本屋で読みました

すごい難しいですね。数式だらけで。
hpも見たけどすごいですねえ

34 :名無しさん@3周年:04/09/20 11:37:37
http://science3.2ch.net/test/read.cgi/sim/998445770/l50

35 :名無しさん@3周年:04/09/23 10:43:46
>>33

Excelはねえ,1枚のワークシートで扱えるデータの量が限られているのが難点という気が...

ワークシートを何枚も作ればいいらしいけどね.1枚では,数MBくらいしか扱えないはずだよ.

Excelが有効数字をもうちっとキチンと扱えるようになって,何GBでもデータを扱えるようになって,数学関数やらデータ解析関数が充実して,散布図の機能が充実してくれたら萌え萌えなんだけどねえ.


いまどき...と思われるかもしれないけど,CygwinかKnoppixでも導入してFortranでやった方がはるかにストレートな気がするけどね.
#それはいわない約束か...

36 :名無しさん@3周年:04/09/27 05:36:12
>>24
まあ>>1へということだが、
動脈瘤と血栓症はぜんぜん違うぞ。EXCELやCFD以前に血管病について
わかっているのかと聞きたい。
まず、動脈瘤では血管は膨らむし、血栓症では血栓が壁面上に堆積するため内腔は
狭まる。形状が全然ちがう。まあこれくらいは単なる勘違いだとして、
単純な狭窄管内の流れで、剛体管ならすぐできるだろ。
ただ、これをやる意味がどこにあるかという問題がある。こんなものはどこにでも落ちてるし、
流体計算やってるやつにニュートン流体の狭窄官内の流れを頼めば
30分くらいでムービーまで作ってくれると思うけどな。

問題は、弾性管の場合だが、これはちょっと難しいかな。固体流体連成解析だし。
EXCELではとてもじゃないけど、手に負えない。それに血栓自体の材料モデルを
どうあらわすかという問題もあるし。

EXCELだと2次元計算しかできないんじゃない?3次元もできるだろうけど、視覚的には
ほとんど意味がないと思われ。

結論としては誰かに頼んだほうが早い。

37 :名無しさん@3周年:04/09/29 19:59:55
>動脈瘤と血栓症はぜんぜん違うぞ。EXCELやCFD以前に血管病について

本人が言い直しているものにつっこむのも野暮というものではないかと

38 :名無しさん@3周年:04/10/04 20:11:58
http://www.fluent.co.jp/contents/kaiseki/industry/biomedical/images/JPNNL223.pdf

39 :名無しさん@3周年:04/10/06 01:41:24
http://ktolab.iis.u-tokyo.ac.jp/bio-j.html

40 :名無しさん@3周年:04/10/25 04:35:30
しかしなあ、確定値が0に近いと、放射角が90度に近くなるから、シミュレーションの概念に入るや否や。
まぁ、それも由だな。。。



41 :山.崎 渉:05/02/22 20:58:11
...これからも僕を応援して下さいね(^^)。   
  
━―━―━―━―━―━―━―━―━[JR山崎駅(^^)]━―━―━―━―━―━―━―━―━―
         
     ∧_∧
ピュ.ー (  ^^ ) <これからも僕を応援して下さいね(^^)。                         
  =〔~∪ ̄ ̄〕                                            
  = ◎――◎                      山崎渉                       
                                
 __∧_∧_                                                 
 |(  ^^ )| <寝るぽ(^^)      
 |\⌒⌒⌒\                                
 \ |⌒⌒⌒~|         山崎渉             
   ~ ̄ ̄ ̄ ̄                            
                            
   ∧_∧                                       
  (  ^^ )< ぬるぽ(^^)      
                                                       
    (⌒V⌒)                    
   │ ^ ^ │<これからも僕を応援して下さいね(^^)。   
  ⊂|    |つ                                
   (_)(_)                      山崎パン 
                                         
     ∧_∧  ∧_∧
ピュ.ー (  ・3・) (  ^^ ) <これからも僕たちを応援して下さいね(^^)。
  =〔~∪ ̄ ̄ ̄∪ ̄ ̄〕                          
  = ◎――――――◎                      山崎渉&ぼるじょあ

42 :名無しさん@3周年:05/03/12 20:45:24
オレは電磁流体力学をシミュレーション解析して工学部を卒業した医師だが、

43 :名無しさん@3周年:05/03/12 20:50:30
http://nashfoasdna.bufsiz.jp/

44 :名無しさん@5周年:2006/06/24(土) 13:19:11
http://page7.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/g42562916

45 :バネ足ジョップリン:2007/06/15(金) 17:13:07
興味深いスレだね!バネ足仲間にも紹介しておくよ?

46 :名無しさん@5周年:2008/06/10(火) 22:18:33
>>28に感動age


47 :名無しさん@5周年:2008/07/25(金) 21:40:16


48 :名無しさん@5周年:2008/11/22(土) 23:52:18
東海大の医学部が、血栓モデルのシミュレーションの研究やってた気がします。
論文見てみたらいかがでしょう?

49 :名無しさん@5周年:2008/12/09(火) 06:40:35
ミミズに含まれるルンブルキナーゼと、納豆に含まれるナットウキナーゼでは、どちらが有効ですか?

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