Сердечно-сосудистые заболевания (также известные как болезнь сердца) убивают одного австралийца каждые 28 минут.
Медикаменты и хирургическое вмешательство – традиционный метод лечения сердечных заболеваний. Чтобы еще больше повысить эффективность хирургии, исследователи из Австралии и Новой Зеландии начали использовать компьютерные модели артерий.
Сказочное сердце
Команда из пяти исследователей из Мельбурнского университета строит трехмерные компьютерные модели пораженных артерий, чтобы получить полную картину ограничений кровотока и давления в сердце.
"Мы берем изображения из… клинической практики и строим трехмерную модель кровотока. Коронарные артерии ответственны за многие заболевания. С помощью этой модели мы определяем нарушения потока, которые могут быть признаком болезни," говорит доктор. Эрик Пун, инженер-программист, работающий над проектом.
Метод уже доказал свою эффективность, но есть одна загвоздка. Из-за сложности информации трехмерную модель в настоящее время может обрабатывать только суперкомпьютер. Но клиническим кардиологам часто нужно принимать решения в течение нескольких минут, а не дней.
Таким образом, следующая большая задача команды – упростить обработку программного обеспечения, чтобы его можно было использовать в клинических условиях, например, в катетерических лабораториях, где кардиологи диагностируют проблемы с сердцем.
Сделайте это для сгустка
В команде проекта картирования артерий доктор. Шуан Цзу, моделирующий движение тромбоцитов по артериям.
Тромбоциты – это клетки крови, которые образуют сгустки, чтобы остановить кровотечение – очень полезная функция организма, которая может вызвать проблемы после операции.
"Если у пациента заболевание коронарной артерии, наиболее распространенной процедурой является установка стента – кольца, расширяющего артерию," говорит Шуанг.
После введения в артерию стент изменяет динамику кровотока в артерии. Подобно водоворотам в реке, стенты могут создавать микроциркуляцию и активировать тромбоциты, вызывая тромбоз.
Артериальный тромбоз – это сгусток крови внутри артерии, который в тяжелых случаях может привести к сердечному приступу.
Моделируя движение тромбоцитов, Шуанг надеется выяснить, почему они активируются при изменении кровообращения. Ответ может привести к созданию новых конструкций стентов, снижающих риск артериального тромбоза.
Стежок во времени
В Новой Зеландии доктор. Криш Чаудхури создает модель, чтобы помочь хирургам выполнять трансплантацию сердца.
В сердечных трансплантатах хирурги обходят закупорку, беря у пациента большую вену и пришивая ее к артерии.
Трансплантаты сердца – обычная, но серьезная операция. Иногда хирургические бригады могут иметь противоречивые мнения о том, сколько трансплантатов разместить и где. Компьютерная модель Кришна может помочь в поиске лучшего варианта.
"Я вставляю в модель стратегию для прогнозирования потоков. Затем я сравниваю, чтобы найти оптимальные потоки. Я передаю это хирургу, чтобы узнать, изменит ли это их практику," говорит Криш.
Пока Криш, Эрик и Шуанг работают над разными моделями, все трое создают новые мощные инструменты для хирургов для диагностики и лечения сердечных заболеваний.