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心脏直视手术的数学模拟技术为医疗行业带了便捷

2019-12-02
来源:电子发烧友
关键词: 医疗电子 医疗技术

  没有人可以否认心脏直视手术是造血术,它是使心脏暴露在外并且使血液绕过心脏的外科手术。接受心脏外科手术的所有患者中,几乎有三分之一经历了肾衰竭,但对于为什么会发生肾脏损伤或如何预防它知之甚少。

  现在,美国和澳大利亚的一个研究人员小组首次使用数学模型来研究肾脏损伤的原因,该数学模型可模拟典型的心脏直视手术及其对大鼠肾脏的影响。该模型使用算法模拟通过肾脏内部和外部区域以及输尿管(输尿管将尿液输送到膀胱)的液体运输。

  该模型显示,在手术过程中,肾脏某些子区域内的氧气量下降到临界水平。低氧水平使该区域易发生缺氧,如果不加以控制,可能会损害肾脏。美国国家数学与生物综合研究所的主要作者,博士后研究员Ioannis Sgouralis解释说:“有了数学模型,我们基本上可以避免与现实生活模型相关的任何实验和临床限制。”

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  研究人员指出,当然,在这项研究中,大鼠模型所做的预测与人类的测量之间存在实质性差异。然而,实际上,哺乳动物肾脏的所有数学模型都是基于大鼠肾脏而非人类的,因为与大鼠相比,人类肾脏缺乏数据。然而,该研究的合著者,澳大利亚莫纳什生物医学发现研究所的生理学副教授罗杰·埃文斯指出,大鼠肾脏模型作为了解人类患者所患疾病的窗口已被证明是有用的。

  埃文斯说:“该模型对肾脏何时以及何时容易发生缺氧的预测与我们最近在开胸手术中对人类患者的观察非常一致。”该研究中的模型是独特的,因为以前尚未完成过心脏手术中对大鼠肾脏的影响的数学模型。尽管近十年来旁路技术取得了长足的进步,但与急性肾功能衰竭相关的患者死亡率和发病率并未发生明显变化。当前,没有任何一种医学策略能够最终显示出其在旁路手术后预防肾损伤的能力。

  Sgouralis补充说,知道为什么会发生肾衰竭可以帮助医生预防它的发生。


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