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来源:埃因霍芬理工大学(Eindhoven University of Technology)

冠状动脉为心肌供血。这里的阻塞会导致严重的健康问题,如胸痛和心力衰竭。治疗方法包括在球囊将动脉从内部推开后放置支架,或者进行动脉搭桥手术。医生很难预测这两种疗法中哪一种最适合特定患者。TU/e的生物医学工程师因此开发了一种计算机模型,允许医生对这两种疗法进行虚拟测试,从而制定出更有针对性的治疗计划。

这就是未来的现实:在医院工作的工程师和使用数学模型的医生。TU/e研究人员Frans van de Vosse和来自埃因霍芬Catharina医院的心脏病专家等人,多年来一直在成功地合作来改善病人的护理。这也适用于冠状动脉的收缩。范德沃斯开发了一个模型,能够估计各种治疗的后果。一个新的衍生产品AngioSupport现在把这个模型从大学带到了临床。

PDEng学员Bettine van Willigen和Tim van den Boom都毕业于van de Vosse group,他们将成为这家分拆公司的两位创始人。他们与埃因霍芬的Catharina医院密切合作,测试他们的模型。衍生产品为这家医院的每一位冠状动脉阻塞患者生成了一个计算机模型。医生实际上可以用这个模型来测试他的治疗方法。这样他就能在几秒钟内看到每次治疗的结果。这对选择正确的治疗方法有很大帮助。最近,新世界卫生组织获得了5万欧元的AngioSupport起飞补贴,目前正在进行一项可行性研究,以使该产品更好地进入市场。

工程师对人体的看法

数学模型在医学中的应用是非常特殊的。传统上,医学利用人口研究的结果,病人的医疗数据和医生的经验来做出决定。它们共同决定了个体患者最理想的治疗方法。然而,近年来,基于已证明的物理定律的数学模型对医生来说是非常有价值和可靠的来源。

像Van de Vosse这样的工程师多年来一直在使用模型来确定过程或设计的未来行为。他们分析了这个过程,以及影响它的外部因素,并把这些放在一个计算机模型中,让他们对这个过程的功能有一个清晰的了解。通过这种方法,工程师们可以快速计算出具有许多影响因素的复杂系统,并学会通过转动旋钮来影响系统。该模型计算未来的行为,并学会适应外部影响因素。通过添加当前的测量作为输入,可以清楚地看出哪些(医学)干预措施会导致心血管系统的预期行为。这种动态优化过程的过程称为模型预测控制或医学干预模型预测决策支持。

埃因霍芬理工大学在心血管疾病的诊断和治疗方面尤为成功。这些工程模型已经被心脏病专家所接受,并已应用于临床实践。以预测动脉瘤破裂的模型为例,对动脉瘤破裂进行预测。

埃因霍芬理工大学与医疗合作伙伴之间的紧密合作

Van de Vosse的大学生涯致力于在临床实践中成功地引入预测模型。在医生的决策中使用这些模型需要在医学和工程科学之间进行深入的跨学科研究和开发。为此,范德沃斯与卡特里娜医院和埃因霍温的马西马医疗中心的专家建立了强有力的联系。他还与国际财团的临床、工业和科学合作伙伴合作。

强有力的合作和扎实的分步计划使这项研究如此成功。合作伙伴正共同制定一个完整的逐步计划,以实现临床应用。他们要经历模型开发、验证和特征化,根据临床患者的具体输入进行实施,从医学协议和医学伦理方面进行介绍,并对模型中的不确定性进行优化和个性化处理。最终导致对该模型的使用进行广泛的测试,之后可以进行临床应用认证。

原文网址:https://www.tue.nl/en/news/news-overview/29-06-2020-mathematical-model-enables-more-effective-treatment-in-coronary-artery-obstructions-in-the-heart/

声明:本文由 Newfellow 编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。


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