Биомеханический подход к моделированию билиарной системы как шаг в направлении к построению виртуальной модели физиологии человека

Организм человека вследствие сложной иерархии биологических объектов (молекул, клеток, тканей и органов), образующих взаимосвязанные функциональные системы, является одним из самых затруднительных предметов научного исследования. Технологический прорыв в области диагностики и рассмотрения процессов, происходящих in vivo, а также развитие математических моделей сделали доступной возможность получить достоверные симуляции явлений в организме человека в норме и при патологии. К сожалению, вследствие вышеуказанной сложности это лишь отдельные результаты. Однако перед научным сообществом стоит более глобальная проблема - получить новые знания и объединить уже существующие, полученные для отдельных биологических объектов и систем организма, для создания виртуальной модели физиологии человека. Проект «Виртуальный физиологический человек» (Virtual Physiological Human), началом которого исторически принято считать ноябрь 2005, объединяет учёных из Европы, США и Австралии. Целями данного проекта являются: 1) объяснение и описание физиологических процессов в организме человека, а также патологических состояний и дисфункций;2) идентификация биомаркеров заболеваний для определения точного диагноза; 3) разработка инновационных лекарств;4) индивидуальный подход в лечении каждого пациента, основанный на его персональных характеристиках и особенностях организма, для повышения эффективности терапии;5) построение полной виртуальной модели человека.Целью данной работы является обоснование роли биомеханики в построении модели билиарной системы в рамках проекта «Виртуальный физиологический человек». Модель будет основана на методах вычислительной биомеханики, использовании экспериментальных данных о биологических объектах, входящих в систему, МРТ-снимках, определяющих уникальную анатомию пациента, а также многоуровневом моделировании. В качестве начального этапа в реализации модели в данной работе представлен обзор анатомии билиарной системы, включающей печень, систему желчных протоков, желчный пузырь, сфинктерный аппарат. Рассмотрена гидродинамика желчи в норме; функции печени и её составляющих компонентов на разных уровнях от макро- до нано-. Представлен обзор отдельных работ по биомеханике билиарной системы.