Gevechtspiloten en astronauten die te snel omhoog vliegen, lopen het gevaar hun bewustzijn te verliezen. Door een hoge versnelling (G-kracht) stroomt er teveel bloed vanuit hun hoofd richting hun voeten. Studente Marly van Geel bestudeert het effect van verschillende G-krachten op onze bloedstroom van de wiskundige kant.

Tegenwoordig dragen gevechtspiloten kleding die hun benen afknijpt zodra er teveel bloed richting de voeten dreigt te gaan. Er zijn echter nog weinig computermodellen die het effect van een hogere G-kracht op de bloedstroom modelleren. Marly van Geel, studente Wiskunde & Informatica, werkt daarom mee aan een project dat dit in kaart brengt. Het project gebeurt in opdracht van de European Space Agency (ESA).

“Ik maak een wiskundig model van hoe G-krachten de bloedstroom in de aorta beïnvloeden”, legt Van Geel uit. “Daarbij kijk ik naar de stroomsnelheid van het bloed, de veranderende druk in de vaten en de mate waarin de wand van het bloedvat uitzet.”

Bloederig is haar onderzoek bepaald niet. Voor haar rekenmodel gebruikt ze de gegevens die haar begeleidster heeft verworven met eerdere experimenten. Hiervoor zijn vaten gebruikt van polyurethaan, waar water doorheen stroomt. Een reservoir met kleppen naar de vaten zorgt voor korte drukpulsen met de regelmaat een kloppend hart. Druksensoren meten de druk en een ultrasound sonde de uitwijking van de vaatwand. Dit alles gebeurt in een toestand van gewichtloosheid, dus bij een versnelling van 0 G.

“Op grond van de experimentele resultaten en een analytisch model heb ik een rekenmodel gemaakt, en een computerprogramma om de berekeningen uit te voeren”, vertelt Van Geel. “Vervolgens heb ik het model uitgebreid met een zwaartekrachtversnelling van 1 tot 5 G.”
Dat wiskundige model toont inderdaad dat een grotere versnelling leidt tot een hogere bloeddruk in het lager gelegen deel van de vaten. In het hogere gedeelte neemt de druk juist af. Net zoals de gevechtspiloten ervaren.

“We kunnen het model alleen nog niet toetsen aan experimentele data, omdat we die nog niet hebben”, zegt de studente. “Experimenten met hogere G-krachten zijn nog niet gedaan. Zulke experimenten moeten gebeuren in een soort grote centrifuge. Een volgende student zou zich daarop kunnen richten.”

Van Geel is nog druk met simulaties en het bijschaven van het rekenmodel. Ze vindt het leuk haar wiskundige vaardigheden toe te passen op een medisch onderwerp. “Iedereen kan zich iets voorstellen bij het onderwerp. Dat is bij wiskundig onderzoek niet altijd zo.”

Tekst: Enith Vlooswijk
Fotomontage: Rien Meulman