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心臟直視手術的數學模擬技術為醫療行業帶了便捷

2019-12-02
來源:電子發燒友
關鍵詞: 醫療電子 醫療技術

  沒有人可以否認心臟直視手術是造血術,它是使心臟暴露在外并且使血液繞過心臟的外科手術。接受心臟外科手術的所有患者中,幾乎有三分之一經歷了腎衰竭,但對于為什么會發生腎臟損傷或如何預防它知之甚少。

  現在,美國和澳大利亞的一個研究人員小組首次使用數學模型來研究腎臟損傷的原因,該數學模型可模擬典型的心臟直視手術及其對大鼠腎臟的影響。該模型使用算法模擬通過腎臟內部和外部區域以及輸尿管(輸尿管將尿液輸送到膀胱)的液體運輸。

  該模型顯示,在手術過程中,腎臟某些子區域內的氧氣量下降到臨界水平。低氧水平使該區域易發生缺氧,如果不加以控制,可能會損害腎臟。美國國家數學與生物綜合研究所的主要作者,博士后研究員Ioannis Sgouralis解釋說:“有了數學模型,我們基本上可以避免與現實生活模型相關的任何實驗和臨床限制。”

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  研究人員指出,當然,在這項研究中,大鼠模型所做的預測與人類的測量之間存在實質性差異。然而,實際上,哺乳動物腎臟的所有數學模型都是基于大鼠腎臟而非人類的,因為與大鼠相比,人類腎臟缺乏數據。然而,該研究的合著者,澳大利亞莫納什生物醫學發現研究所的生理學副教授羅杰·埃文斯指出,大鼠腎臟模型作為了解人類患者所患疾病的窗口已被證明是有用的。

  埃文斯說:“該模型對腎臟何時以及何時容易發生缺氧的預測與我們最近在開胸手術中對人類患者的觀察非常一致。”該研究中的模型是獨特的,因為以前尚未完成過心臟手術中對大鼠腎臟的影響的數學模型。盡管近十年來旁路技術取得了長足的進步,但與急性腎功能衰竭相關的患者死亡率和發病率并未發生明顯變化。當前,沒有任何一種醫學策略能夠最終顯示出其在旁路手術后預防腎損傷的能力。

  Sgouralis補充說,知道為什么會發生腎衰竭可以幫助醫生預防它的發生。


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