墨爾本大學(xué)的醫(yī)生和工程師正在使用超級計算機為心臟病患者創(chuàng)建3D模型，并使用比人的頭發(fā)還細(xì)的相機拍攝的照片。在常規(guī)血管造影過程中收集的圖像被送入超級計算機。在24小時內(nèi)，將對人的動脈模型進(jìn)行3D打印。這為心臟病專家從內(nèi)部提供了有關(guān)血流行為和動脈精確結(jié)構(gòu)的重要信息。

它還可以幫助他們決定要插入的最佳支架(用于張開塌陷或阻塞的動脈的裝置)。

該技術(shù)還可以檢測斑塊的“熱點”，斑塊是在動脈中累積并引起心臟病的蠟狀物質(zhì)。使用傳統(tǒng)技術(shù)很難找到其中一些斑塊。

在《歐洲心臟雜志》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文中描述了超級計算機在個性化醫(yī)學(xué)中的潛在用途 。

心臟病仍然是澳大利亞的頭號殺手，每六個成年人中就有一個受到影響。每九分鐘，一個人就會心臟病發(fā)作。預(yù)測心臟內(nèi)斑塊形成的新技術(shù)對于減少這種疾病至關(guān)重要。

墨爾本大學(xué)副教授彼得·巴利斯(Peter Barlis)是第一作者，是圣文森特和北部醫(yī)院的介入心臟病學(xué)家。

“使用我們的超靈敏心臟掃描技術(shù)，再結(jié)合使用超級計算機得出的模型，我們現(xiàn)在能夠打印出患者動脈的各個部分，并希望定制適合他們的設(shè)備，” Baroc副教授說。

“沒有兩個動脈的形狀相同。我們都是不同的，動脈具有不同的分支和大小，從大到小逐漸變細(xì)。而且就像碎片在河岸上積聚一樣，斑塊可能會粘在人的動脈的某些區(qū)域。因此，這項技術(shù)確實使我們對這些領(lǐng)域有了更清晰的了解。

“理想情況下，我們希望使用模型來預(yù)測患者的最佳支架類型。一旦簡化了此過程，我們就可以讓患者坐在桌子上，并打印和建模3D動脈以指導(dǎo)手術(shù)。”

識別哪些斑塊繼續(xù)引起心臟病發(fā)作仍然是心臟病學(xué)的“圣杯”。

“使用稱為光學(xué)相干斷層掃描(OCT)的超高分辨率相機掃描心臟內(nèi)部，可以使膽固醇斑塊成像變得更加容易，但是目前尚不清楚這些斑塊中的哪一種會繼續(xù)發(fā)生引起心臟病。

“如果我們能夠更準(zhǔn)確，更早地識別出這些高風(fēng)險斑塊，我們也許能夠在心臟病發(fā)作之前預(yù)防它們。”

Barlis副教授于2009年將OCT引入澳大利亞，此后一直在完善該技術(shù)以使心臟病患者受益。他說3D建模具有非常有前途的潛力，可以預(yù)測斑塊在哪里形成，最終將幫助心臟病專家預(yù)測心臟病發(fā)作。

墨爾本大學(xué)的合著者兼研究員維卡斯·桑達(dá)普博士(Vikas Thondapu)說，有關(guān)危險膽固醇斑塊的線索在于血液流動方式的某些紊亂。

“我們的工作涉及使用超級計算機來模擬動脈中的血流。目標(biāo)是利用血流模式和紊亂來潛在地預(yù)測高危斑塊的未來發(fā)展。” Thondapu博士說。

Barlis副教授及其團(tuán)隊現(xiàn)在獲得了兩項ARC贈款，可與大學(xué)工程學(xué)院合作，以找到一種與3D打印心臟支架兼容的生物相容性聚合物，以精確匹配人的身體組成，從而減少支架塌陷或并發(fā)癥的風(fēng)險。

他們還對新型聚合物感興趣，這些聚合物將使支架隨著時間的流逝而緩慢崩解，并將藥物直接遞送至斑塊位置。