Анна КУКАРЦЕВА
Российские ученые разработали виртуальный двойник для безопасной диагностики заболеваний сосудов
Исследователи создали передовую модель оценки рисков для выявления показаний к стентированию.
В России, как и во всем мире, заболевания системы кровообращения были и остаются лидерами среди причин смертности взрослых людей. Большинство болезней связаны с сосудистыми проблемами, как правило — с развитием атеросклероза. Он возникает из-за того, что холестериновые бляшки налипают на стенки сосудов. В результате сужается, а иногда и полностью перекрывается просвет сосудов. Такая «закупорка» называется стенозом, это угрожающее жизни состояние.
На ранних стадиях заболевания пациенту для лечения назначают статины, антикоагулянты и другие препараты. В запущенных случаях, если сосуд уже критично сужен, проводится стентирование. Это операция, в ходе которой в сосуде размещается специальный стент (что-то вроде расширяющего кольца), чтобы наладить кровообращение.
На ранних стадиях заболевания пациенту для лечения назначают статины, антикоагулянты и другие препараты. В запущенных случаях, если сосуд уже критично сужен, проводится стентирование. Это операция, в ходе которой в сосуде размещается специальный стент (что-то вроде расширяющего кольца), чтобы наладить кровообращение.
Такое хирургическое вмешательство связано с определенными рисками, особенно если у человека есть сопутствующие заболевания
Поэтому врачи тщательно оценивают необходимость операции, проверяя давление в подозрительном участке сосуда. Для этого используется внутрисосудистый датчик давления, который вводят с помощью катетера в коронарную артерию. Если падение давления значительное (более 20%), значит без стентирования не обойтись.
– Благодаря этому диагностическому подходу сокращается количество ненужных стентирований и повышается число положительных исходов лечения, – говорит доцент кафедры вычислительной физики МФТИ, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования Сеченовского университета Тимур Гамилов. – Однако внутрисосудистый датчик — фактически одноразовый (или требует очень дорогой и трудоемкой стерилизации), а стоит он 250–400 тысяч рублей. Ну и, разумеется, сама процедура требует хорошей подготовки медперсонала и специального оборудования.
– Благодаря этому диагностическому подходу сокращается количество ненужных стентирований и повышается число положительных исходов лечения, – говорит доцент кафедры вычислительной физики МФТИ, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования Сеченовского университета Тимур Гамилов. – Однако внутрисосудистый датчик — фактически одноразовый (или требует очень дорогой и трудоемкой стерилизации), а стоит он 250–400 тысяч рублей. Ну и, разумеется, сама процедура требует хорошей подготовки медперсонала и специального оборудования.
Поэтому в последние годы в России и всем мире массово осваиваются технологии неинвазивной оценки давления в коронарных сосудах
Ученые Физтеха совместно с сотрудниками Сеченовского университета разработали программу виртуального фракционного резерва кровотока. Это математическая модель для расчета гемодинамических параметров (давление, скорость кровотока и т.д.) в сосудах пациента.
Иными словами, создан виртуальный двойник сосудов на основании снимков КТ, который благодаря алгоритмам и расчетам ученых позволяет «увидеть» просветы сосудов. И даже спрогнозировать исход операции по стентированию, учитывая индивидуальные параметры пациента.
Иными словами, создан виртуальный двойник сосудов на основании снимков КТ, который благодаря алгоритмам и расчетам ученых позволяет «увидеть» просветы сосудов. И даже спрогнозировать исход операции по стентированию, учитывая индивидуальные параметры пациента.
Как это работает
Пациенту проводят компьютерную томографию. Анонимизированные КТ-снимки загружают на сервер, к которому есть доступ из любой точки страны. Математическая модель, лежащая в основе разработанной технологии, с помощью гидродинамических расчетов позволяет «увидеть» распределение давлений в сосудах пациента без необходимости использования внутрисосудистого датчика.
По итогам формируется отчет о проблемных зонах коронарных сосудов с рекомендациями к стентированию.
По итогам формируется отчет о проблемных зонах коронарных сосудов с рекомендациями к стентированию.
Кроме того, можно смоделировать виртуальную операцию — искусственно устранить стеноз на геометрической структуре и рассчитать распределение давлений. «Так врач может сравнить различные стратегии лечения: что будет, если стентировать только первый стеноз, а второй не трогать? Или наоборот», – рассказал Тимур Гамилов.
