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來源：埃因霍芬理工大學(xué)（Eindhoven University of Technology）

冠狀動(dòng)脈為心肌供血。這里的阻塞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，如胸痛和心力衰竭。治療方法包括在球囊將動(dòng)脈從內(nèi)部推開后放置支架，或者進(jìn)行動(dòng)脈搭橋手術(shù)。醫(yī)生很難預(yù)測(cè)這兩種療法中哪一種最適合特定患者。TU/e的生物醫(yī)學(xué)工程師因此開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)模型，允許醫(yī)生對(duì)這兩種療法進(jìn)行虛擬測(cè)試，從而制定出更有針對(duì)性的治療計(jì)劃。

這就是未來的現(xiàn)實(shí)：在醫(yī)院工作的工程師和使用數(shù)學(xué)模型的醫(yī)生。TU/e研究人員Frans van de Vosse和來自埃因霍芬Catharina醫(yī)院的心臟病專家等人，多年來一直在成功地合作來改善病人的護(hù)理。這也適用于冠狀動(dòng)脈的收縮。范德沃斯開發(fā)了一個(gè)模型，能夠估計(jì)各種治療的后果。一個(gè)新的衍生產(chǎn)品AngioSupport現(xiàn)在把這個(gè)模型從大學(xué)帶到了臨床。

PDEng學(xué)員Bettine van Willigen和Tim van den Boom都畢業(yè)于van de Vosse group，他們將成為這家分拆公司的兩位創(chuàng)始人。他們與埃因霍芬的Catharina醫(yī)院密切合作，測(cè)試他們的模型。衍生產(chǎn)品為這家醫(yī)院的每一位冠狀動(dòng)脈阻塞患者生成了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型。醫(yī)生實(shí)際上可以用這個(gè)模型來測(cè)試他的治療方法。這樣他就能在幾秒鐘內(nèi)看到每次治療的結(jié)果。這對(duì)選擇正確的治療方法有很大幫助。最近，新世界衛(wèi)生組織獲得了5萬(wàn)歐元的AngioSupport起飛補(bǔ)貼，目前正在進(jìn)行一項(xiàng)可行性研究，以使該產(chǎn)品更好地進(jìn)入市場(chǎng)。

工程師對(duì)人體的看法

數(shù)學(xué)模型在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用是非常特殊的。傳統(tǒng)上，醫(yī)學(xué)利用人口研究的結(jié)果，病人的醫(yī)療數(shù)據(jù)和醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來做出決定。它們共同決定了個(gè)體患者最理想的治療方法。然而，近年來，基于已證明的物理定律的數(shù)學(xué)模型對(duì)醫(yī)生來說是非常有價(jià)值和可靠的來源。

像Van de Vosse這樣的工程師多年來一直在使用模型來確定過程或設(shè)計(jì)的未來行為。他們分析了這個(gè)過程，以及影響它的外部因素，并把這些放在一個(gè)計(jì)算機(jī)模型中，讓他們對(duì)這個(gè)過程的功能有一個(gè)清晰的了解。通過這種方法，工程師們可以快速計(jì)算出具有許多影響因素的復(fù)雜系統(tǒng)，并學(xué)會(huì)通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕來影響系統(tǒng)。該模型計(jì)算未來的行為，并學(xué)會(huì)適應(yīng)外部影響因素。通過添加當(dāng)前的測(cè)量作為輸入，可以清楚地看出哪些（醫(yī)學(xué)）干預(yù)措施會(huì)導(dǎo)致心血管系統(tǒng)的預(yù)期行為。這種動(dòng)態(tài)優(yōu)化過程的過程稱為模型預(yù)測(cè)控制或醫(yī)學(xué)干預(yù)模型預(yù)測(cè)決策支持。

埃因霍芬理工大學(xué)在心血管疾病的診斷和治療方面尤為成功。這些工程模型已經(jīng)被心臟病專家所接受，并已應(yīng)用于臨床實(shí)踐。以預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂的模型為例，對(duì)動(dòng)脈瘤破裂進(jìn)行預(yù)測(cè)。

埃因霍芬理工大學(xué)與醫(yī)療合作伙伴之間的緊密合作

Van de Vosse的大學(xué)生涯致力于在臨床實(shí)踐中成功地引入預(yù)測(cè)模型。在醫(yī)生的決策中使用這些模型需要在醫(yī)學(xué)和工程科學(xué)之間進(jìn)行深入的跨學(xué)科研究和開發(fā)。為此，范德沃斯與卡特里娜醫(yī)院和埃因霍溫的馬西馬醫(yī)療中心的專家建立了強(qiáng)有力的聯(lián)系。他還與國(guó)際財(cái)團(tuán)的臨床、工業(yè)和科學(xué)合作伙伴合作。

強(qiáng)有力的合作和扎實(shí)的分步計(jì)劃使這項(xiàng)研究如此成功。合作伙伴正共同制定一個(gè)完整的逐步計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。他們要經(jīng)歷模型開發(fā)、驗(yàn)證和特征化，根據(jù)臨床患者的具體輸入進(jìn)行實(shí)施，從醫(yī)學(xué)協(xié)議和醫(yī)學(xué)倫理方面進(jìn)行介紹，并對(duì)模型中的不確定性進(jìn)行優(yōu)化和個(gè)性化處理。最終導(dǎo)致對(duì)該模型的使用進(jìn)行廣泛的測(cè)試，之后可以進(jìn)行臨床應(yīng)用認(rèn)證。

原文網(wǎng)址：https://www.tue.nl/en/news/news-overview/29-06-2020-mathematical-model-enables-more-effective-treatment-in-coronary-artery-obstructions-in-the-heart/

聲明：本文由 Newfellow 編譯，中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。