Цифровые двойники против инсультов: новая жизнь для пациентов с кардиоимплантом
Некоторые люди живут с механическим сердцем, но платят за это высокую цену.
Для людей с тяжелой сердечной недостаточностью LVAD (имплантируемые устройства для поддержки работы левого желудочка) — это часто последний шанс. Они перекачивают кровь, когда сердце уже не справляется. Такие устройства спасли более 14 000 человек, и с каждым годом их используют все чаще — ведь от сердечной недостаточности страдают 26 миллионов людей в мире.
Но у LVAD есть серьезный побочный эффект: у пациентов на 11–47% выше риск образования тромбов, которые могут попасть в мозг и вызвать инсульт. Почему одни люди с LVAD сталкиваются с инсультами, а другие — нет, до сих пор было загадкой.
Инженеры из Университета Колорадо и Вашингтона предположили, что дело в гемодинамике — особенностях тока крови. Они создали «цифровых двойников» 12 пациентов с имплантами: у половины были инсульты, у половины — нет. Используя 3D-модели аорты и данные о кровотоке, ученые обнаружили различия в том, как кровь движется у этих двух групп.
Гемодинамика — это наука о движении крови по сосудам. Она изучает, как давление, скорость и направление кровотока влияют на здоровье. Например, если
Результаты опубликованы в издании Computers in Biology and Medicine.
Оказалось, что LVAD меняет направление кровотока, создавая «струю», которая идет под другим углом, чем естественный выброс крови из сердца. У некоторых пациентов это может приводить к застоям, где легко образуются тромбы. Если они попадут в сосуды мозга — случится инсульт.
| Параметр | Пациенты с инсультом | Пациенты без инсульта |
|---|---|---|
| Скорость кровотока | Неравномерная | Более плавная |
| Зоны застоя | Выражены | Минимальны |
| Угол «струи» LVAD | Резкий | Более естественный |
Что это значит для медицины
- Врачи смогут точнее оценивать риски перед установкой импланта.
- Можно будет настраивать устройство индивидуально, чтобы снизить вероятность тромбов.
Мы научились в цифре воссоздавать то, что происходит внутри тела, — говорит Дебаджан Мукерджи, руководитель исследования. — Это поможет делать лечение более персонализированным.
Главная ценность работы — в переходе от догадок к точным расчетам. Если врачи смогут заранее определять, у кого из пациентов LVAD вызовет опасные изменения кровотока, они смогут:
- корректировать настройки устройства,
- назначать антикоагулянты точечно, а не всем подряд,
- избегать ненужных операций.
В перспективе это снизит количество инсультов и спасет тысячи жизней.
Отметим, что исследование охватывает только 12 пациентов — слишком мало для статистически значимых выводов. Кроме того, моделирование кровотока — сложный процесс, и даже небольшие погрешности в данных могут исказить результаты. Пока метод требует проверки на больших выборках.
Ранее ученые заметили, что красный свет снижает риск образования тромбов.
