澳大利亞墨爾本大學(xué)（University of Melbourne）的醫(yī)生和工程師們正在使用超級計(jì)算機(jī)為心臟疾病患者創(chuàng)建心血管的3D模型。他們將常規(guī)血管造影過程中采集到的圖像送入了一臺超級計(jì)算機(jī)。24小時(shí)內(nèi)，一段人體動脈的3D模型就被3D打印出來了。這就給心臟病學(xué)家提供了關(guān)于血液流動行為的關(guān)鍵信息以及人體內(nèi)動脈更為精確的結(jié)構(gòu)。
科學(xué)家們介紹說，它還可以幫助醫(yī)生們?yōu)樽约旱牟∪诉x擇最合適的支架（一種用來打開以及保持被折疊或阻塞動脈的裝置）。除此之外，這項(xiàng)技術(shù)還能夠檢測到斑塊（plaque）熱點(diǎn)，這種蠟狀物質(zhì)會聚集在動脈并導(dǎo)致心臟病。有些斑塊使用傳統(tǒng)的技術(shù)很難發(fā)現(xiàn)。
目前科學(xué)家們已經(jīng)將他們的研究成果發(fā)表在了2016年2月23日出版的學(xué)術(shù)雜志《European Heart Journal》上了。
迄今為止，心臟疾病仍是澳大利亞的頭號殺手，影響到該國六分之一的成年人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在澳洲每隔9分鐘就有一次心臟病發(fā)作。研究人員估計(jì)，這種可以檢測心臟內(nèi)斑塊的新技術(shù)將有助于減少該國心臟病的發(fā)病率。
這項(xiàng)研究的第一作者是墨爾本大學(xué)副教授Peter Barlis，他同時(shí)也是t Vincent's和Northern醫(yī)院的介入心臟病專家。
“使用我們超靈敏的心臟掃描技術(shù)，再結(jié)合使用超級計(jì)算機(jī)導(dǎo)出的模型，我們現(xiàn)在能夠3D打印出病人的動脈段，這樣就可以量身定制出匹配的（支架）裝置。”Barlis說：“我們希望使用這些模型能夠預(yù)測出最適合病人的支架類型。一旦這些技術(shù)簡化后，我們的理想場景是，當(dāng)病人躺在手術(shù)臺上時(shí)，一個建模和3D打印的動脈可以指導(dǎo)手術(shù)過程。”
不過對于心臟病學(xué)來講，科學(xué)家們心中的圣杯仍然是如何確定哪些斑塊會引起心臟病發(fā)作。
“使用一個被稱為光學(xué)相干斷層掃描儀（OCT）的超高分辨率攝像機(jī)對心臟動脈的內(nèi)側(cè)進(jìn)行掃描已經(jīng)能夠更容易對膽固醇斑塊成像，但是目前還不清楚，哪些些斑塊會引起心臟病發(fā)作。如果能更準(zhǔn)確、更早地識別這些高危斑塊，那么我們也許就能夠做到在心臟病發(fā)作之前就對其進(jìn)行預(yù)防。”
Barlis副教授自2009年10月將OCT引入澳大利亞以來，一直在改進(jìn)能夠造福心臟病患者的技術(shù)。他說3D建模具有非常巨大潛力來預(yù)測哪里會有斑塊形成，這最終將會幫助心臟病學(xué)家預(yù)測心臟病發(fā)作。
該論文的合作者、墨爾本大學(xué)研究員 Vikas Thondapu博士介紹說，關(guān)于危險(xiǎn)的膽固醇斑塊的線索有可能存在于某些干擾血液流動模式的因素中。
“我們的工作涉及到使用超級計(jì)算機(jī)來模擬動脈內(nèi)的血液流動。目標(biāo)是通過血液流動模式及其干擾來預(yù)測高危斑塊的未來發(fā)展。”Thondapu博士說。
目前Barlis副教授和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)拿到了兩筆研究補(bǔ)助，并正在與該校工程學(xué)院合作來尋找一種生物兼容性材料來3D打印能夠精確匹配一個人的解剖結(jié)構(gòu)的心臟支架，從而減少支架崩潰或者出現(xiàn)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，他們也對那種可以使支架隨著時(shí)間推移慢慢溶解并且可以將藥物直接送至斑塊所在位置的新型聚合物感興趣。
倫敦帝國學(xué)院和哈佛大學(xué)正在與墨爾本大學(xué)合作進(jìn)行這項(xiàng)開創(chuàng)性研究。
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