一个实时的患者特异性治疗策略,用于增强外部对冲动

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 心血管生理学心血管生理学
• 血液动力学 血液动力学

背景情况:

• 目前的增强外部反推力 (EECP) 治疗依赖于整体透气/收缩血压比 (D/S) ≥1.2,这缺乏个体临床相关性,并导致不同的治疗效果.
• EECP的局部血液动力学效应,特别是壁切应力 (WSS),对于促进附带循环和恢复静脉狭窄的远程血液供应至关重要.
• 现有的EECP协议没有充分考虑患者特异性的血液动力学变化,限制了治疗疗效.

研究的目的:

• 为心脑血管疾病制定实时,针对患者的EECP治疗策略.
• 根据患者特定的血液动力学数据来个性化EECP,并优化壁剪应力 (WSS) 以改善治疗结果.
• 建立一种评估和控制临床上不可测量的WSS的方法,使用可测量的全球血液动力学指标.

主要方法:

• 开发了一种优化算法来个性化人类循环系统的0D块参数模型,使用来自113名患者的血液动力学数据.
• 为两个受试者创建了0D/3D合心脑血管模型来模拟本地WSS,并建立了从全球血液动力学指标预测WSS的统计模型.
• 实施了闭环反调整方法,以实现目标区域和时间平均WSS (ATAWSS) 的4-7Pa,生成针对患者的EECP治疗策略.

主要成果:

• 个性化的0D模型准确地模拟了患者特定的全球血液动力学效应,平均误差为113个人的5%以下.
• 统计模型有效地评估了冠状动脉和脑动脉中的局部ATAWSS,两个受试者的误差小于6%.
• 针对患者的EECP策略在16秒的计算时间内产生了适当的ATAWSS.

结论:

• 通过个性化血液动力学建模和反控制,可以制定实时的,针对患者的EECP治疗策略.
• 这种方法可以优化局部WSS,这是促进附带循环和改善血液供应的关键因素.
• 开发的策略具有显著的潜力,可以改善心脑血管疾病的长期患者结果,并需要进一步的临床研究.