Лаборатория математического моделирования в биомедицине.
Исследовательская группа, в состав которой входят:
д.ф-м.н., профессор, член – корреспондент РАН, заместитель директора ИВМ РАН по науке Василевский Ю.В ;
к.ф-м.н., доцент кафедры информатики и вычислительной математики МФТИ Симаков С.С.,
д.м.н., профессор кафедры профилактической и неотложной кардиологии ИПО, ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Копылов Ф.Ю;
аспиранты Гогниева Д.Г., Прямоносов Р.А., Гамилов Т.М.
- занимается изучением методики, позволяющей неинвазивно оценивать фракционный резерв коронарного кровотока, используя данные рутинной КТ ангиографии сосудов сердца путем построения одномерной гемодинамической модели, без модификации протокола КТ исследования, увеличения лучевой нагрузки и назначения вазодилятирующих препаратов.
Методика включает следующие основные этапы:
1. Сбор индивидуальных медицинских данных, которые могут быть получены при клинической диагностике: данные проб с нагрузкой, КТ ангиография коронарных сосудов (выполняется на 640-спиральном компьютерном томографе Toshiba Aquilion ONE), допплерография периферического артериального русла, артериальное давление, ЧСС и др.
2. Обработка данных и построение трехмерной и, затем, одномерной структуры индивидуальных сетей коронарного русла с помощью усовершенствованных алгоритмов сегментации коронарных артерий.
3. Доработка существующих одномерных (1D) моделей коронарного кровотока путем введения регуляторных и ауторегуляторных механизмов, детального учета влияния сократительной функции миокарда, включения в модель кровотока в мелких коронарных сосудах.
4. Персонализация модели коронарного кровотока: создание алгоритма автоматической адаптации неизмеряемых в клинике параметров модели по измеряемым в клинике данным.
5. Численные эксперименты по анализу нарушений коронарного кровотока, сравнение результатов с имеющимися данными: валидация, настройка модели и тестирование ее предсказательной силы, анализ вариабельности нарушений (анализ чувствительности модели).
6. Проведение "слепых" исследований, т.е. настройка и проведение вычислительных экспериментов только на основе неинвазивных данных, полученных до любого хирургического вмешательства с последующим сравнением вычисленных и фактически измеренных (инвазивно) значений ФРК.
7. Создание аппаратно-программного комплекса, подключенного к регистрирующим изображения приборам лучевой диагностики. Разработка и адаптация интерфейсов обмена информацией с медицинскими приборами. Разработка алгоритмов и программ представления на экране монитора компьютера результатов обработки в виде 2D/3D и 3D+T (динамических объемных) изображений. Проведение исследований по адекватности и информативности представления результатов.
Предлагаемая модель виртуальной оценки ФРК не требует применения дорогостоящих интракоронарных катетеров с датчиками давления, поскольку она основана на персонифицированной математической модели коронарного кровотока. При хорошей воспроизводимости, чувствительности и специфичности метода, результаты проекта могут быть внедрены в технологические процессы достаточно быстро, так как не требуют долгого обучения и значительных затрат на расходные материалы. Также к неоспоримым достоинствам метода можно отнести возможность его выполнения в амбулаторных условиях, без обязательной госпитализации пациента.
Результатом исследования должно стать программное обеспечение, способное в значительной степени улучшить рутинную клиническую практику, персонализировать подход к лечению пациентов с коронарной болезнью на амбулаторном уровне и облегчить принятие верных клинических решений.