دستاورد پژوهشگران دانشگاه تهران؛
معرفی روشی غیرتهاجمی برای تخمین صدمه میوکارد در بعضی بیماران قلبی
به گزارش نقشه، پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران با همکاری محققان دانشگاه های علوم پزشکی تهران، علوم پزشکی ایران و دانشگاه مک گیل کانادا موفق به توسعه روشی برای شناسایی غیرتهاجمی وضعیت قلب بیماران گرفتار ایسکمی (نرسیدن خون به اعضا) با استفاده از داده های تصاویر پزشکی و بهره گیری از روش های محاسباتی بیومکانیکی و بهینه سازی شدند.
به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از دانشگاه تهران، علیرضا دانش مهر، دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، با اشاره به این موفقیت پژوهشی اظهار داشت: مدل سازی قلب بیماران به کمک اصول بیومکانیک، یک رویکرد نوین است که به سبب کاربرد آن در ارزیابی غیرتهاجمی مشکلات ناشی از بیماری های قلبی مورد توجه محققان قرار گرفته است.
وی افزود: در این مطالعه، ما یک چارچوب عددی را پیشنهاد می نماییم که همزمان خصوصیت های بیومکانیکی پسیو میوکارد و شکل بدون بار بطن های قلب را در بیماران دچار کاردیومیوپاتی ایسکمیک تعیین می کند. این کار با بهره گیری از روش بهینه سازی بیزی و بر مبنای نتایج تحلیل عددی به روش اِلمان محدود انجام شد تا اختلاف بین منحنی فشار-حجم پایان دیاستولی شبیه سازی شده و منحنی فشار-حجم پایان دیاستولی هدف به حداقل برسد. هندسه بطن ها در انتها دیاستول و محل ایسکمی از راه تصویربرداری ام آر آی قلب تعیین شدند. از این شیوه برای مدل سازی بطن های قلب سه بیمار ۵۷ تا ۶۶ ساله، با و بدون در نظر گرفتن اثر دریچه ها استفاده شد.
بیماری های قلبی عروقی علت اصلی مرگ و میر در سراسر دنیا است. شبیه سازی کامپیوتری ابزاری قدرتمند است که می تواند به تشخیص و بهینه سازی روش های درمان کمک نماید. افزایش قدرت محاسباتی، افزودن جزئیات دقیق پدیدارشناختی را برای ایجاد مدلهای واقعی قلب در کامپیوتر تسهیل کرده و به توسعه و تکامل پدیده جدیدی تحت عنوان دوقلو یا همزاد دیجیتال قلب منجر گردیده است. دوقلوی دیجیتال، نمایش مجازی یک جسم فیزیکی یا یک عضو بدن است که می تواند رونوشت دقیقی از آن در کامپیوتر باشد. در واقع، دوقلوی دیجیتال یک برنامه کامپیوتری است که با بهره گیری از داده های دنیای واقعی، شبیه سازی هایی به وجود می آورد تا عملکرد یک سامانه را پیش بینی نماید.
دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران اظهار داشت: هدف مطالعه ما معرفی روشی غیرتهاجمی برای تخمین صدمه میوکارد در کاردیومیوپاتی ایسکمیک بود که کاربرد آنرا در سه بیمار نمونه با بطن های ایسکمیک بررسی کردیم. این شیوه عددی شامل بهینه سازی بیزی برای تعیین ضرایب هایپرالاستیک میوکارد سالم و ایسکمیک بود و همزمان شکل بدون فشار بطن های قلبی هم تخمین زده شد. نتایج نشان داد که شکل بطن و منحنی فشار-حجم انتهای دیاستولی به خوبی با مقادیر هدف که از قلب بیماران اندازه گیری شده بودند، همخوانی کامل دارند. روش ما با بهره گیری از بهینه سازی بیزی، یک روش سریع و دقیق بود.
دکتر دانش مهر در رابطه با چگونگی کارکرد مدل شبیه سازی شده، گفت: در این پژوهش، ما به صورت همزمان شکل بدون فشار بطن های قلبی و خصوصیت های بیومکانیکی بخش های سالم و ایسکمیک را با بهره گیری از بهینه سازی بیزی محاسبه کردیم. چارچوب پیشنهادی ما برای ساختن مدل محاسباتی اختصاصی بطن های قلب سه بیمار نمونه دچار ایسکمی قلبی به کار گرفته شد. برای نشان دادن اهمیت مدل سازی اثرات دریچه ای، هر قلب در دو حالت با و بدون لحاظ اثر دریچه ها در کامپیوتر ساخته شد. تنها تصاویر ام آر آی در حالت پایان دیاستولیک برای شبیه سازی منحنی فشار-حجم پایان دیاستولی مورد نیاز است و فشار بطنی از راه اکوکاردیوگرافی تخمین زده می شود.
عضو هیأت علمی دانشکدگان فنی دانشگاه تهران در ادامه توضیحات خود در رابطه با نمونه های مورد بررسی در این مطالعه اظهار داشت: سه بیمار مرد دچار ایسکمی بطن چپ در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند. بیمار اول ۶۴ ساله با بطن چپ بزرگ و عملکرد سیستولیک متوسط، بیمار دوم ۶۶ ساله با بطن چپ بشدت بزرگ و عملکرد سیستولیک شدیداً کاهش یافته، و بیمار سوم ۵۷ ساله با بطن چپ نسبتاً بزرگ و عملکرد سیستولیک شدیداً کم شده بودند، در حالیکه هر سه بیمار دارای بطن راست با اندازه تقریبا طبیعی بودند.
پژوهشگر ارشد این پژوهش اضافه کرد: یافته های ما نشان داد که در نظر گرفتن اثرات سفتی دریچه در مدل سازی، معمولا منجر به کاهش ضرایب هایپرالاستیک تخمین زده شده برای میوکارد سالم و ایسکمیک به همراه افزایش کرنش فیبری در میوکارد سالم می شود. با این وجود، افزودن اثرات دریچه، تغییرات قابل توجهی در تنش فیبر ایجاد نکرد. نتیجه گیری ما اینست که لحاظ اثر دریچه های قلبی در مدل سازی بطن ها می تواند در جهت دستیابی به نتایج دقیق تر کمک نماید. این شیوه نوآورانه، مسیر توسعه دوقلوهای دیجیتال بطن های قلبی گرفتار ایسکمی را هموار کرده و ارزیابی های غیرتهاجمی برای طراحی و بهینه سازی درمان های شخصی سازی شده در پزشکی دقیق عرضه می دهد. ایجاد چنین مدل هایی می تواند منجر به کاهش اشتباهات در تصمیم گیری های پزشکی و آزمایش راه های درمان به شکل مجازی در کامپیوتر شود و از سوی دیگر احتیاج به انجام آزمایشات حیوانی را تا حدی کم کند. تا جایی که ما اطلاع داریم، این نخستین مطالعه ای است که از بهینه سازی بیزی برای تعیین ضرایب پسیو بطن های ایسکمیک با بهره گیری از داده های تصاویر پزشکی، با در نظر گرفتن تاثیر دریچه های قلبی، بهره می برد.
نتایج این پژوهش که حاصل یک همکاری بین رشته ای و بین المللی است و با سرپرستی دکتر علیرضا دانش مهر و با همکاری مهندس سعید تربتی انجام شده است که از راه پیوند قابل مشاهده می باشد.
منبع: نقشه
این مطلب Go Map را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط در نقشه
نظرات بینندگان نقشه در مورد این مطلب