Universiteit Twente

Wiskundige modellen voor het leven

Van virtuele cel tot turbulente stroming

De werking van een lichaamscel simuleren met computermodellen, inclusief het effect dat medicijnen hebben op de cel. Voor de wiskundige prof.dr.ir. Bernard Geurts van de Universiteit Twente liggen de ultieme toepassingen van wiskundige modellering in de biologie en geneeskunde. Zijn onderzoek naar het effect van chemische en mechanische belasting van lichaamscellen kan uiteindelijk leiden tot zo'n `virtuele cel'. Geurts houdt op 29 maart zijn intreerede als hoogleraar Multiscale Modeling and Simulation aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.

Het numeriek modelleren van de processen in een enkele biologische cel vergt een inspanning die volgens Geurts niet onder doet voor het in kaart brengen van het menselijk genoom, zoals enkele jaren geleden is gedaan. De modellen die hij voor ogen heeft, beschrijven de chemische en mechanische belasting van een cel en geven zo inzicht in tissue engineering en cellulaire interacties. Een virtuele cel, nu nog toekomstmuziek, ligt dan in het verlengde van zijn eerdere onderzoek. Vooraf het effect van medicijnen simuleren is een krachtige toepassing.

Scheurende vaatwand

Wiskunde en stromingsleer zijn ook in te zetten om de stroming van bloed door gezonde en zieke aderen te modelleren. Numerieke modellen doen op dit moment hun intrede om het gevaar van de scheuring van de vaatwand te voorspellen, schetst Geurts. Hij kijkt daarbij vooral naar zogenaamde aneurysmes in de hersenen: zwakke plekken in de aderwand die uitstulpen en een slecht doorbloede holte tot gevolg hebben. De remedie, het inbrengen van een flexibele draad, is risicovol: juist bij die operatie kan de wand scheuren. Niet alleen kunnen simulaties dan helpen bij de besluitvorming -wanneer en hoe ingrijpen-, ze kunnen ook tools opleveren die de chirurg helpen bij de complexe ingreep.

Het inbrengen van een flexible draad in een aneurysme, om stroming van bloed in de holte tegen te gaan. Bron www.brainaneurysm.com

In zijn intreerede schetst Geurts daarnaast ook modellering van grote systemen, met bijvoorbeeld turbulentie. Het optreden van stroming met structuren op heel verschillende schaal maakt turbulentie erg complex: het simuleren van problemen uit de praktijk zou daar al gauw betekenen dat we een eeuw moeten wachten tot de computers groot genoeg zijn om de simulaties in detail aan te kunnen, zelfs als de huidige groei van de verwerkingssnelheid -elke vijf jaar een factor 10 sneller- doorzet. Vereenvoudiging van het probleem kan alleen met passende wiskundige modellering: geen `botte bijl' maar listige wiskunde.

Niet ad hoc

Ons leven raakt meer en meer vervlochten met steeds complexere systemen, en het is verleidelijk om voor het begrijpen van die complexiteit een ad hoc benadering te kiezen. Die zal vroeger of later op een tamelijk essentiële manier falen, meent Geurts. Methoden die recht doen aan de complexiteit en daarbij uitgaan van de grondleggende natuurwetten, zijn volgens hem het enige antwoord. In zijn vak, `multiscale modellering', zijn wiskundige abstractie en concrete modelstudies de hoofdingrediënten.

Noot voor de pers

Prof.dr.ir. Bernard Geurts (46) is sinds juni 2006 hoogleraar Multiscale Modeling and Simulation aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica. Hij studeerde in 1985 summa cum laude af in de Toegepaste Wiskunde en Technische Natuurkunde en promoveerde in 1989 aan de toenmalige faculteit Technische Natuurkunde van de UT.

Prof. Geurts spreekt zijn oratie uit op donderdag 29 maart, om 16h00 in gebouw Vrijhof op de campus van de Universiteit Twente. De redetekst `Wiskunde in het groot en in het klein' is op verzoek toe te sturen.

Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 4894244

Top
Laatst gewijzigd op 28-03-2007 12:06:40 door Webmaster