Ученые Сеченовского Университета разработали математическую модель для оценки циркуляции крови по мелким сосудам. При ишемической болезни сердца для определения степени опасности стенозов и прогнозирования результатов стентирования во внимание обычно принимается состояние крупных вен и артерий. Использование данных о движении крови по мелким сосудам сделает расчеты более точными и позволит предсказывать ключевые диагностические показатели в долгосрочной перспективе. Исследования велись в рамках программы создания и развития НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение», результаты были опубликованы в журнале Computation.
Ишемическая болезнь сердца — одна из основных причин смертности населения во всем мире. К развитию ИБС приводят две группы нарушений кровоснабжения: патологии крупных коронарных артерий и патологии перфузии — движения крови по мелким сосудам и капиллярам. Самой распространенной патологией крупных сосудов, приводящей к ИБС, являются стенозы сосудов, возникающие по тем или иным причинам.
Для неинвазивной диагностики патологий крупных коронарных артерий на данный момент разработан ряд программных продуктов, включая созданный в Сеченовском Университете «Виртуальный ФРК», который уже проходит клинические испытания. Эти программы позволяют построить модель сосуда по данным мультиспиральной компьютерной томографии или коронарной ангиографии, а затем рассчитать степень опасности атеросклеротических бляшек и других стенозов.
«К сожалению, эти программные продукты не позволяют принять во внимание состояние перфузии. Мы разработали математическую модель, позволяющую рассчитать давления и потоки в коронарных сосудах с учетом данных о перфузии миокарда. Для учета данных перфузии каждому сосуду ставится в соответствие близлежащий участок стенки левого желудочка, а затем специальный алгоритм сегментации рассчитывает, насколько хорошо контраст проходит от внешней поверхности стенки к внутренней. Это позволяет сопоставить данные о перфузии миокарда с патологиями крупных сосудов и создать более точного цифрового двойника коронарного кровотока», — рассказал старший научный сотрудник Института персонализированной кардиологии Сеченовского Университета, кандидат физико-математических наук Тимур Гамилов.
Модель ученые протестировали на десяти пациентах. С ее помощью исследователи оценивали состояние испытуемых до операции по стентированию, сразу после нее и 2-3 месяца спустя. Результаты расчетов сравнивались с результатами обследований и инвазивными измерениями давления в течение всего лечения.
«Такой подход позволяет понять, как будут вести себя ключевые диагностические показатели в долгосрочной перспективе – понадобятся ли дополнительные обследования, улучшится ли состояние или, наоборот, ухудшится», — пояснил Тимур Гамилов.
Как выяснилось, учет данных о перфузии миокарда делает модель более точной. Кроме того, ученые обнаружили, что стентирование улучшает диагностические показатели не только в самом сосуде, но и в соседних артериях в долгосрочной перспективе.
Сейчас исследователи дорабатывают алгоритмы сегментации и модели течения крови в области микроциркуляции. Модель станет частью комплекса «Виртуальный ФРК», что позволит производить комплексную оценку состояния коронарных сосудов. Более ранние исследования уже подтвердили, что математическая модель гемодинамики позволяет сделать это не хуже, чем традиционный подход с внутрисосудистыми датчиками.
Источник информации: Управление по работе с общественностью Сеченовского Университета
Источник фото: ru.123rf.com