Директор Института компьютерных наук и математического моделирования Сергей Симаков выступил в «городе высоких технологий» и рассказал слушателям о математической модели кровотока. На сегодня программный комплекс, созданный в Первом МГМУ, уже готов и проходит клинические испытания. Он может открыть новую эру в диагностировании и лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы: программа показывает врачу полную картину состояния сосудов сердца пациента и отвечает на вопрос — надо ли ставить стент или нет.

Сергей Симаков, директор Института компьютерных наук и математического моделирования Сеченовского Университета, доцент,  д. ф.-м. н., выступил с открытой лекцией на научном семинаре в Иннополисе — одном из ведущих ИТ-университетов России. Она была посвящена осредненным математическим моделям кровотока и их использованию в медицинских задачах‎. 

Сегодня различные модели кровотока все чаще применяют для диагностики и прогнозирования результатов лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы. Они дают возможность рассчитать давление крови в нужном сосуде, оценить напряжение на стенках аневризмы, провести виртуальную операцию и оценить ее последствия. 

Как рассказал в своем выступлении Сергей Симаков, осредненные модели кровотока позволяют заменять сложные составляющие сосудистой сети простыми для расчетов объектами: камеры сердца — эластичными шариками, а сосуды — цилиндрическими трубками. Подобные модели требуют гораздо меньше данных пациентов, при этом можно оценить состояние кровотока сразу в большом отделе сосудистой сети, а не в каком-то отдельном участке. 

Такие модели уже используются для диагностики патологий крупных коронарных артерий в клиниках США и Нидерландов. В данный момент проходит клинические испытания «Виртуальный ФРК (фракционный резерв кровотока)», созданный учеными Сеченовского Университета. Все эти программы позволяют построить модель сосуда (или структуры сосудов) по данным МСКТ (мультиспиральной компьютерной томографии) или коронарной ангиографии, а затем рассчитать влияние стеноза на кровоток в артерии. Это дает возможность избежать проведения измерений внутри тела человека, обойтись без дорогостоящих датчиков и лекарственных препаратов. 

«Разработанный нами программный комплекс позволяет рассчитать ФРК и другие индексы индивидуально для каждого пациента, что поможет врачам оценить работу сердца и принять решение по поводу стентирования. Я показал, как он работает, какие данные для него нужны, как все это построено. Сейчас программа находится на стадии клинического тестирования, — отметил Сергей Симаков. — Сегодня Сеченовский Университет расширяет контакты с ведущими ИТ-университетами страны, в том числе Иннополисом, поэтому для нас важно транслировать свои достижения и обмениваться опытом с целью возможного дальнейшего взаимодействия». 

Вторая важная тема, поднятая Сергеем Симаковым — применение осредненных моделей в изучении кровотока при наличии кардионасоса. Это устройство перекачивает кровь из левого желудочка в аорту и используется, когда желудочек не способен сам это делать. Модели кровотока позволяют подобрать режим работы насоса — число оборотов, угол подключения — и оценить влияние его работы на различные участки сосудистой сети. Проводить подобные опыты на живом человеке было бы слишком дорого и рискованно. Несмотря на то, что математические расчеты не способны полностью заменить натурный эксперимент, они могут сильно удешевить разработку многих медицинских изделий, — подчеркнул ученый. 

В последние годы осредненные модели кровотока используются для генерации синтетических баз данных пульсовых волн. Подобные технологии важны для диагностики заболеваний с помощью таких устройств, как смарт-браслеты и часы с возможностью считывания ЭКГ. Эти устройства умеют по пульсу определять наличие патологий: аневризмы, стеноза аортального клапана, тромбоза воротной вены. Подобный диагноз не будет абсолютно точным, но позволит отправить пациента на дообследование.