Виртуальная артерия поможет в лечении настоящих сосудов
Сердечно-сосудистая система человека чрезвычайно сложна для моделирования. На данный момент существуют лишь модели отдельных её участков. При этом многие из них всё ещё недостаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными. Чтобы создать виртуальную артерию, исследователи предложили объединить разноуровневые модели сердечно-сосудистой системы в полноценную виртуальную артерию и в новой работе показали, как те будут взаимодействовать друг с другом в ряде важных ситуаций.
Одна из ключевых проблем в создании такой модели — нежелательный рост ткани внутрь сосуда после установки в нём стента (распирающего каркаса). Врачи проводят такую операцию, если на каком-то участке у человека значительно сузилась одна, а чаще несколько артерий. Сужение сосудов, или стеноз, грозит серьёзными осложнениями вплоть до инфаркта или инсульта, поэтому чёткая отработка именно этого момента крайне важна.
"Наша модель поможет понять, почему в некоторых случаях ткани слишком интенсивно прорастают сквозь стент и сосуд повторно сужается, то есть происходит рестеноз, — поясняет Павел Зун, ведущий автор статьи, аспирант Университета ИТМО. — Воспроизводя этот процесс, мы научились моделировать клеточный рост артериальной стенки, физические взаимодействия, возникающие из-за того, что стент растягивает сосуд, а также то, как лекарственные вещества со стента проникают в глубь тканей. Всё это, безусловно, пригодится при создании мультимасштабной модели виртуальной артерии".
Виртуальная артерия позволит изучать более широкий спектр сердечно-сосудистых заболеваний, совместив в себе несколько разноуровневых моделей. Одно из возможных применений виртуальной артерии — тестирование новых лекарств и хирургических методик. Сегодня для этого чаще всего используются подопытные животные. Однако сосуды одного вида часто резко отличаются от сосудов другого. Даже наиболее близкие к людям млекопитающие часто имеют другой уровень кровяного давления, иное содержание клеток крови и из-за всего этого другую "гибкость" сосудов, другое сужение в ответ на стенты и так далее. Использование вместо лабораторных животных совершенной модели именно человеческого кровотока в теории способно существенно улучшить параметры создаваемых лекарств.