Математическую модель, позволяющую оценить показатели циркуляции крови по мелким сосудам при ишемической болезни сердца (ИБС), разработали ученые Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова Минздрава РФ (Сеченовский Университет), 8 сентября сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу вуза.

Новая модель поможет врачам точнее определять у пациентов с ИБС степень опасности стенозов (частичного или полного стойкого сужения просвета сосудов с ограничением или полным прекращением кровотока) и прогнозирования результатов стентирования (операции по расширению суженой артерии и установке стента, закрепляющего это расширение).

Существующие в настоящее время модели оценивают состояние только крупных вен и артерий. Однако полученные с помощью новой модели данные о движении крови по мелким сосудам сделают расчеты более точными, что позволит прогнозировать ключевые диагностические показатели в долгосрочной перспективе.

Работы по данному проекту в университете велись в рамках программы создания и развития НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение».

Результаты исследования модели были представлены в статье «Компьютерный анализ показателей гемодинамики при многососудистой ишемической болезни сердца на фоне нарушения перфузии миокарда», опубликованной в журнале Computation.

К развитию ишемической болезни сердца, одной из основных причин смертности в мире, ведут такие нарушения кровоснабжения, как патологии крупных коронарных артерий и патологии перфузии — движения крови по мелким сосудам и капиллярам. Из них самой распространенной патологией, приводящей к ИБС, является стеноз крупных сосудов.

Для проведения неинвазивной диагностики патологий крупных коронарных артерий разработаны несколько программных продуктов, в том числе «Виртуальный ФРК», созданный в Сеченовском Университете и проходящий в настоящее время клинические испытания.

С помощью этих программ можно построить модель конкретного кровеносного сосуда пациента по данным мультиспиральной компьютерной томографии или коронарной ангиографии, а затем определить степень опасности находящихся в нем атеросклеротических бляшек и других причин стенозов.

Старший научный сотрудник Института персонализированной кардиологии Сеченовского Университета, кандидат физико-математических наук Тимур Гамилов пояснил:

«К сожалению, эти программные продукты не позволяют принять во внимание состояние перфузии. Мы разработали математическую модель, позволяющую рассчитать давления и потоки в коронарных сосудах с учетом данных о перфузии миокарда. Для учета данных перфузии каждому сосуду ставится в соответствие близлежащий участок стенки левого желудочка, а затем специальный алгоритм сегментации рассчитывает, насколько хорошо контраст проходит от внешней поверхности стенки к внутренней. Это позволяет сопоставить данные о перфузии миокарда с патологиями крупных сосудов и создать более точного цифрового двойника коронарного кровотока».

Исследование работы новой модели гемодинамики ученые протестировали на данных кровотока десяти пациентов с ИБС. По результатам моделирования исследователи оценивали состояние испытуемых до операции стентирования, сразу после нее и потом через 2–3 месяца. Результаты расчетов сравнивались с данными обследований и инвазивными измерениями давления в сосуде датчиками в течение всего лечения.

«Такой подход позволяет понять, как будут вести себя ключевые диагностические показатели в долгосрочной перспективе — понадобятся ли дополнительные обследования, улучшится ли состояние или, наоборот, ухудшится», — рассказал Тимур Гамилов.

Тесты показали, что введение в модель учета данных о перфузии миокарда делает ее более точной и точность полученных с ее помощью показателей гемодинамики не ниже, чем при традиционных измерениях внутрисосудистыми датчиками.

Параллельно ученые выяснили, что операция стентирования улучшает показатели кровотока не только в том сосуде, на котором она выполнялась, но и в долгосрочной перспективе в соседних артериях.

В настоящее время исследователи дорабатывают алгоритмы сегментации и модели течения крови в области микроциркуляции, после чего модель включат в комплекс «Виртуальный ФРК», который в результате сможет выполнять комплексную оценку состояния коронарных сосудов пациента.