Numerično modeliranje fizikalnih pojavov v tehniki, biologiji in medicini

Predmet obravnava numerične metode za modeliranje fizikalnih pojavov pri elektroporaciji in njihovo uporabo pri načrtovanju terapij.

• Fizikalno ozadje: električno polje v tkivu, dielektrične lastnosti tkiv, prevodnost in njena sprememba med elektroporacijo.
• Numerične metode: metoda končnih elementov (MKE), metoda končnih razlik (MKR), mreženje, robni pogoji, nelinearni modeli.
• Modeliranje elektroporacije: porazdelitev električnega polja, termično modeliranje (Jouleovo segrevanje, Pennesova enačba), masni transport (elektroforeza, difuzija).
• Načrtovanje terapij: optimizacija položaja elektrod, izbira parametrov impulzov, analiza pokritosti tumorja.
• Klinične aplikacije: načrtovanje elektrokemoterapije (ECT), ireverzibilne elektroporacije (IRE), genske elektrotransfekcije (GET).
• Praktične vaje: uporaba programskih orodij (COMSOL, Python, MATLAB) za modeliranje realnih primerov.

Obvladati numerične metode za modeliranje pojavov pri elektroporaciji in jih uporabiti za načrtovanje terapevtskih posegov.

Po uspešno opravljenem predmetu bodo študenti zmožni:

• izdelati numerični model porazdelitve električnega polja v tkivu
• upoštevati nelinearno spremembo prevodnosti med elektroporacijo
• izvesti termično analizo in oceniti tveganje termičnih poškodb
• optimizirati položaj elektrod in parametre impulzov za dano klinično aplikacijo
• uporabiti programska orodja za reševanje realnih problemov