心臟支架是治療冠狀動脈狹窄的主要手段,，但目前只能依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)判斷，在什么情況下放支架,？放幾個支架,？支架放到什么位置最合適？而這些問題一直沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),。日前,，物理學(xué)家和醫(yī)學(xué)家合作，想出了一個新辦法——個體化的心血管三維模擬技術(shù),?？茖W(xué)家們展望，這種技術(shù)能夠幫助醫(yī)生制定最佳手術(shù)方案,，方便醫(yī)患溝通,；同時，結(jié)合醫(yī)療大數(shù)據(jù),，能讓治療更系統(tǒng),、更嚴(yán)謹(jǐn)。

  模擬計算與3D打印助力個性化治療有沒有一種方法,，可以將經(jīng)驗(yàn)與病人個體情況結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療,？ 基于臨床病例醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù),，劉靂宇團(tuán)隊與安貞醫(yī)院柳景華主任醫(yī)師團(tuán)隊一同通過醫(yī)學(xué)圖像處理的方法重建了患者的真實(shí)血管形狀，并根據(jù)臨床醫(yī)生的建議,，使用計算機(jī)輔助設(shè)計的方法虛擬設(shè)計了四種支架放置位置不同的手術(shù)方案,，并分別進(jìn)行了計算機(jī)流體力學(xué)模擬計算。 劉靂宇說：“簡單地說,，血液在血管中流動,，血液夠不夠用、對血管壁的壓力有多大,、是不是存在危險,、后續(xù)會不會出現(xiàn)狹窄等問題，從物理學(xué)角度上看很大一部分都是流體力學(xué)的問題,。因此我們設(shè)計了幾種計算程序,，將病人的一些數(shù)據(jù)帶入后，就能構(gòu)建其心血管的三維圖像，進(jìn)而得出患者是否需要支架,，并進(jìn)一步計算出支架該放多少個以及放在什么位置,。” 為了驗(yàn)證模擬情況的準(zhǔn)確度,，研究人員利用3D打印技術(shù)和微流體芯片加工工藝,，成功制造出具有真實(shí)三維結(jié)構(gòu)的血管模型，并利用該模型實(shí)施了流體實(shí)驗(yàn),。測量結(jié)果顯示,，與計算機(jī)模擬結(jié)果的差異僅為10%左右。劉靂宇說：“這說明我們設(shè)計的流體力學(xué)模擬計算結(jié)果是可靠的,?！?nbsp; 未來將開發(fā)便利的APP應(yīng)用服務(wù) 劉靂宇說，團(tuán)隊未來研究的應(yīng)用拓展是能在智能移動終端如智能手機(jī)上應(yīng)用的APP程序,。團(tuán)隊成員之一,、中科院物理所的容曉暉博士這樣描述該款A(yù)PP：“在醫(yī)院進(jìn)行儀器檢查并獲得醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)后，患者可首先將個人圖像數(shù)據(jù)通過專用APP上傳至云端,。之后工程師將會根據(jù)圖像類型和品質(zhì),，選擇并調(diào)整算法以獲得三維重建出的血管模型。在我們的設(shè)計中,，這個模型可以自由旋轉(zhuǎn),、放大、測量,，能給醫(yī)生和病人最為形象直觀的認(rèn)識,，而患者則可以免費(fèi)使用這一基本應(yīng)用及服務(wù)?！?nbsp;接下來,，工程師會根據(jù)醫(yī)生建議，用計算機(jī)輔助設(shè)計的方法模擬幾種可能的手術(shù)方案,，并使用計算機(jī)物理建模計算,，得到分析流場、力分布以及特定的臨床指標(biāo),，并將所有計算結(jié)果反饋給醫(yī)生,。醫(yī)生得到這些計算結(jié)果后，將根據(jù)臨床知識和經(jīng)驗(yàn)確定最佳手術(shù)方案,，然后再將通俗化診斷結(jié)果以及建議的手術(shù)方案反饋給患者,。 “這還不是我們的最終目標(biāo)?！眲㈧Z宇說,，“接下來我們希望可以及更多臨床醫(yī)生合作，建立病例大數(shù)據(jù)庫?！彼忉屨f,，患者個體差異很大，“具體的手術(shù)方案制定不僅和支架選擇和放置有關(guān),，還可能和生活習(xí)慣,、體質(zhì)、患病史,、性格等多種因素有關(guān)”,，但是這些數(shù)據(jù)要有足夠的臨床病例做支持，“我們將在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開展系統(tǒng),、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床比對以及醫(yī)學(xué)統(tǒng)計,，并最終確定可靠的技術(shù)方案”。