Wiskundige modellering van wondgenezing en littekenvorming
Wietse Boon
Dagelijks begeleider: D.C. (Daniel) Koppenol, F.J. (Fred) Vermolen
Plaats van afstuderen: TU Delft
start van afstuderen: mei 2013
In november 2013 is de
scriptie
verschenen en een
presentatie gegeven.
De afstudeeropdracht is in juni 2014 afgerond met het schrijven van
het
afstudeerverslag
en het geven van de
afstudeervoordracht.
Huidige adresgegevens etc. zijn te vinden op onze
alumnipagina.
Korte omschrijving van de afstudeeropdracht:
Een van de klinische problemen met betrekking tot erge brandwonden is de
ontwikkeling van hypertrofische littekens, die de natuurlijke topografie
van het beschadigde weefsel verslechteren. De graad van de brandwonden is
geklassificeerd door Guillaume Dupuytren (zie figuren 1 en 2) in eerste,
tweede en derdegraads brandwonden. Het probleem van een verstoorde
topografie speelt een belangrijke rol in tweede en derdegraads
brandwonden (zie figuur 3). Tijdens het genezen van een brandwond,
verlopen veel complexe biologische processen, en een van deze is dat
fibroblasten (zie figuur 4), uit de omgeving en uit het onderliggend
vetweefsel, de wond in migreren, waar ze differentieren naar
myo-fibroblasten, en de extracellulaire matrix regenereren. Dit
extracellulaire matrix ondersteunt het huidweefsel. Naast de regeneratie
van het extracellulaire matrix, contraheren de myo-fibroblasten waardoor
ze een verstoring induceren op het rekpatroon in de wond en omgeving.
De extracellulaire matrix, die ruwweg bestaat uit vezels, is in
onbeschadige huid willekeurig geordend met zeer grote fluctuaties over
kleine afstanden. In de voorheen beschadige huid is de orientatie na
genezing veel minder willekeurig en daardoor is dan de mate van
anisotropie veel groter.
Dit project behelst het wiskundig modelleren van de ontwikkeling van de
orientatie van de vezels in relatie tot de aanwezige fibroblasten.
Migratie van fibroblasten wordt gemodelleerd on een cel-nivo waar de
migratie van iedere individuele fibroblast autonoom meegenomen wordt. In
de migratie van deze cellen worden mechanische en chemische stimuli
meegenomen, alsmede een stochastiche term voor kleine fluctuaties. De
stochastische term wordt geimplementeerd via een Wiener proces. Verder
worden de chemische en mechanische signalen meegenomen via
reactie-transport partiele differentiaalvergelijkingen, waarvoor eindige
elementen gebruikt worden om zoveel mogelijk geometrische flexibiliteit
te behouden. We doelen op een kwantitatief onderzoek van de biologische
en physiologische factoren die de mate van isotropie en willekeur van de
orientatie van de door fibroblasten gevormde extracellulaire matrix na
het helen van een brandwond.
Verder zullen we ook de interactie tussen de vezel-orientatie en de mate
van contractie onderzoeken. Contractie kan leiden tot een verslechterde
topografie van het huidoppervlak.
Figuur 1: Guillaume Dupuytren
Figuur 2: Indeling in graad van een brandwond
Figuur 3: Derdegraads brandwond
Figuur 4: Fibroblasten
Contact informatie:
Kees
Vuik
Terug naar de
home page
of de
afstudeerpagina van Kees Vuik
English