מודלים פיזיולוגיים של מחזור הלב כדי לשפר את ניהול הלב

אתגר של כשל לב

כשל לב (HF) משפיע על יותר מ-64 מיליון אנשים ברחבי העולם, עם שכיחות העולה כאוכלוסיית הגיל.למרות ההתקדמות בתרופה וטיפול במכשיר, תמותה של חמש שנים נותרה קרוב ל-50%, מה שמדגיש צורך דחוף בכלים טובים יותר להבין, לחזות ולטיפול במצב.תפקודו של הלב לסימול את המנגנונים הרפואיים המשתנים של טיפול רפואי, תוך כדי טיפול פסיכולוגי, וספקי טיפול פסיכולוגיים חזקים של מחלות לב, אך לעתים קרובות ממריצים לא-טיפולים לא-טיפולים, מטיפולים בתסמונת, אך מדגמיכים קליניים, מדגמיכים, הם יכולים לאבחון, אך מדגימים, אך מניתוחים קליניים, טיפול תרופתיים, אך מדגמיים, אך מדגמי לב, מדגמיים בעלי יכולת טיפול פסיכולוגיים, מניתוחים, אך מניתוחים של מחלות לב, אך מדגמיים של טיפול פולשניים, מניתוחים, טיפול פסיכולוגיים של מחלות לב, אך מניתוחים, אך מניתוחים של מחלות לב, מניתוחים לא קלים, מניתוחים של שיטות טיפול פסיכולוגיים, אך לעתים קרובות, טיפול לא קלים, אך מניתוחים לא-טיפולים של טיפול פסיכולוגיים, טיפול פולשניים, טיפול לא-דבנים לא-טיפולים

הבנת מעגל הלב בבריאות ובמחלות

מחזור הלב כולל שני שלבים עיקריים: סינאולי ו diastole. במהלך הסייסטולי, החוזה אווריקס, הזרקת דם לתוך העורק הכפופתי. Diastole עוקב כמו שלב Myocardium נרגע ואת התאים הפיכה חזק יותר. in Heart כשל, אחד או שניהם להיות לקוי.HF עם שבריר ejection מופחת (EFr) תכונות זיכרון מקיף, בעוד ampolicing astrating astrating ar) עם bleicides Refielding.

שלב מחזור הלב

הבנה מפורטת מתחילה עם ארבעת השלבים:

• (ב) ,0) , ⁇ (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ (ב) ,הלחץ עולה בחדות.
• (ב) ,0) , ⁇ : ⁇ דם , נשמטים.
• (ב) ,0) ,(IQlumetric hydroph:לחץ נופל, שסתום מיליטר נשאר סגור.

ב-HF, המעברים האלה הופכים לא נורמליים.לדוגמה, ב-HFpEF, הלולאה השמאלית של לחץ ותנוחת מעלה ושמאל, המשקפת נוקשות מוגברת.מודלים המדמים את מערכות היחסים בין לחץ לנפח יכולים לשחזר את השינויים הללו ולעזור לזהות את המנגנון הדומיננטי בחולים בודדים.

הערך של סימבול

מדוע מודל תהליך שאנו יכולים למדוד עם קת'ר והדמיה? כי מודלים יכולים לענות על שאלות קשות או בלתי אפשריות לבדיקת מטופלים.לדוגמה, כיצד הפחתה של 10% בהתנגדות פולשנית מערכתית משפיעה על נפח אנדודיאלי בחולה מסוימת עם שינוי מסיבי (תפקוד הלבי) המאפשר ניסויים וירטואליים ללא סיכון.

טכניקות דוגמנות פיזיולוגיות עבור מחזור הלב

מודלים לביים משתרעים על מספר קשקשים ומתודולוגיות.בחירה של טכניקה תלויה בשאלה נשאלת: כמה דגמים מתמקדים ב hemoדינמיקה ברמת האיברים, אחרים על אלקטרופיזיולוגיה סלולרית, ועדיין אחרים על מכניקה תלת-ממדית.

מודלים של פרדוקסים (D Models)

מודלים אלה מייצגים את הלב והמחזור באמצעות אנלוגיות חשמל: מתנגדים, קיבולים, ומחנכים לדמות התנגדות פולשנית, עמידה, ו inertia.כל תא לב הוא מודל של זמן-מה מתמשך elastance - תיאור מתמטי של קשיחות קאמרית על מחזור, מודלים לעומס מראש הם זולים ואידיאליים ללמידה של המודינמיקה העולמית, כגון ההשפעה של vastials או atraativesicials של s av-re-re-re-of-to-re-re-relimate beblock-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

מודלים של Parameter

• (ב) ,0) ,(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)Time-varying מודלים של lastancedance FLT:1 (למשל, מודל סאגאווה-Sagawa) עבור הפונקציה ventricular.
• (FLT:0) מודלים של פריפרלופית:1 , הכוללים גם לב וגם מערכת כלי דם, המשמש לעתים קרובות ללימוד שליטה אוטונומית ב HF.

מודלים אלקטרו-מכאיים (1-D עד 3D)

מודלים אלה של זוג העצמה חשמלית (פוטנציאלי פעולה) עם מכניקת רקמות.רצף ההפעלה החשמלי של הלב - מן הצומת SinoatriRT דרך רשת Purkinje ועד ה- ventricles - הוא סימולציה באמצעות ההשלכות של ה-Exitomain או monodomain משוואות אדפטומטיות (Ricial הפעלה חוסמת את התכווצות הלב של אוקלנד, המתוארת על ידי דגמי הצלב של Hill-type או Huxley-type בסולני, לדוגמה, סימולציה של אינדקס הלב).

יישומים של 3D אלקטרומכני מודלים ב HF

• חיזוי התגובה המודינמית ל-CRT להוביל את המיקום.
• סיימת ההשפעה של צלקת ההפחדה העקרונית על טוויסט וטורריון.
• הערכת השפעות סמים על עמידות ומהירות התנהגות.

מודלים התרמודינמיקה

מודלים המודינמית מתמקדים במפורש זרימת הדם ולחץ, לעתים קרובות באמצעות דינמיקת נוזל חישובית (CFD) הגיאומטריה של הווטרינל השמאלי, שסתום, וכלי שיט גדולים ניתן להסיק מ-MRI או CT. סימולציות CFD לחשוף דפוסים זרימה, לחץ על הנוקשות של אנדוקריום השמאלי, והפסדי אנרגיה על פני שסתום קצב הלב, CFD יכול להעריך את חומרת של השתקפות פונקציונלית (HFD) משמש גם את הפחתת עץ הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת המולקולות (DDC).

מודלים בקנה מידה רב

הגישה השאפתנית ביותר משלבת מודלים מהרמות המולקולריות והתאים עד לרמות האיבר והמערכתיות.מודל רב-ממדי עשוי לכלול:

• (FLT:0) מודלים של קונסולת:1 (למשל, Luo-Rudy או O'Hara-Rudy מודלים של פוטנציאל הפעולה של אוורור) המשלבים ערוצי יון, טיפול בסידן ודינמיקה של Myofilament.
• (ב) ,0) , חיקויים של צומת דרכים (ב) וכיוון סיבים.
• (ב) ,0) מודלים אורגנים (FLT:1) באמצעות אלמנטים סופיים עם גיאומטריה ריאלית.
• (ב) ,0 מודלים שיטתיים של ההרחבה:0 Systemic ModelsFLT:1 המייצג את ה- vasculature ואת משוב נוירו-רמונלי.

מודלים מקיפים אלה דורשים חישוביים אך יכולים לדמות את ההשפעות של מוטציה גנטית בערוץ חד-יון יחיד על שבריר ההזרקה העולמית - הישג בלתי אפשרי עם גישות פשוטות יותר. עבור כשל לב, מודלים בקנה מידה רב שימשו כדי לחקור את התפקיד של הפרעות רכיבה על אופניים סידן (למשל, פעילות SERCA מופחתת) גרימת תפקוד סימפולי ודיאסטולי.

ניהול כשל לב

המטרה הסופית של מודל לב היא לשפר את תוצאות המטופל.בעוד שמודלים כבר בשימוש במחקר במשך עשרות שנים, תרגום קליני הוא מאיץ, מונע על ידי התקדמות בשיווק ורכישת נתונים.

טיפול תרופתי

תגובה לסמים משתנה באופן נרחב בקרב חולי כישלונות לב. Beta-blockers, מעכבי ACE, וסוכנים חדשים יותר כגון sacubitril-valsartan יש השפעות שונות על קצב הלב, התכליות, וטון פולשני.מודלים פרמטרים מפוזרים לכדי מיפוי של תרופות מסוימות, או משככי כאבים בבסיס של המטופל (באמצעות נתונים לא פולשניים כגון לחץ דם, קצב לב, ונפח לב) ולאחר מכן יכול להיות מופחת של טיפול תרופתי נמוך מדי, למשל, כדי להפחית את ההשפעה של טיפול תרופתית של טיפול תרופתי, באופן דומה, או ירידה דומה, באופן דומה, באופן דומה, באופן דומה, לדוגמה, כדי להפחית את רמת טיפול תרופתי, כגון טיפול תרופתי, כגון לחץ דם נמוך יותר מדי, או לחץ דם נמוך יותר מדי, כדי להפחית את רמת הלב, או לחץ דם נמוך יותר מדי, כדי להפחית את רמת טיפול תרופתי, כך, לדוגמה, כך נמוך יותר מדי, כך, כך, כדי להפחית את רמת טיפול תרופתי, כך, באופן דומה.

אופטימיזציה של Device Therapy

טיפול ב-CRT (CRT) הוא עמוד ראשי עבור מטופלים עם QRS רחב, עם זאת, כ-30% מהחולים אינם מגיבים.מודלים אלקטרו-מכניים יכולים לחזות תגובה CRT על ידי הדמיה של הפחתת ההשפעה של הדבקה באתרים שונים.מודל ספציפי לחולה שנבנה מ-MRI ו- ECG יכול לזהות את המיקום המוביל האופטימלי כי מצמצם תגובה מכנית וסיום כגון: CDC מסייע להפחתה של מודלים של טיפול פסיכולוגיים (Cyware) כגון: Cintrative Defyware: טיפול ב-Civers) מסייע ל-Cyware: Cintrative HD (Cirdexitative) שיפור מודלים (Cirdexating מודלים של בדיקות Cirdial Reductions) מסייע זעזועים).

חיזוי התקדמות המחלה ו- Risktification

כשל לב הוא תסמונת מתקדמת.מודלים המשלבים פרמטרים ספציפיים לחולה יכולים לדמות את מהלך המחלה במשך חודשים או שנים.למשל, מודל עשוי לשלב את העלייה ההדרגתית במסה של אוסטרופיל (hypertrophy) ואת הירידה בתבלות שניתן לראות במחלת לב היפרנסיבית - על ידי הפעלת אלפי חולים וירטואליים, החוקרים יכולים לזהות את הפרמטרים העיקריים המניעים של מחלות קליניות, כגון מודל כזה יכול להגביר את הסיכון ללקות מוקדם יותר של טיפול תרופתית אצל המטופל.

תמיכה מכנית Circulatory

עבור כשל לב מתקדם, התקנים סיוע אוורור (VADs) משמשים גשר להשתלת או כטיפול יעד.עם זאת, הגדרות VAD יש להתאים לאזן ventricular unloading עם היתוך מערכתי מספיק.מודלים של מחזור עזר יכול לחזות את ההשפעה של מהירות המשאבה על כרכים שמאל, מיקום septal, ותפקוד ימין של החדר הנכון יכול למנוע את המהירות של טיפול מתאים Virdleances (או סריקות ימין) יכול גם כן, או מרפאה).

אתגרים ומגבלות

(למרות הבטחתם, מודלים פיזיולוגיים של סרטן הפנים כמה מכשולים לפני השימוש הקליני הנרחב.1, (FLT:0) דרישות סימולציה קשיחות של GBAFLT 1 הן גבוהות: בניית מודל ספציפי לחולה דורש לעתים קרובות הדמיה גבוהה (MRI, CT), מדידות לחץ פולשניות, או נתונים אלקטרו-פיולוגיים מפורטים, יש צורך ב-DLT2, או בניסויי-F) ארוך-D2, לא יכול להיות בעל השפעה קלינית.

כיוונים עתידיים: החל מסימולציה לשילוב קליני

העשור הבא כנראה יראה מודלים פיזיולוגיים להיות חלק בלתי נפרד של טיפול בכישלון לב, מונע על ידי כמה מגמות מתכנסות.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

למידת מכונה (ML) יכולה להאיץ את בניית המודל על ידי תמצית אוטומטית של פרמטרים מדמייתות וסימנים.לדוגמה, למידה עמוקה יכולה לפרט את האוורר השמאלי מ-Dcardiograms ולאמדן כרכים קאמרית בתוך שניות. ML יכול גם לזהות את הפרמטרים המודיעיניים ביותר עבור מטופל נתון, צמצום המורכבות של המודל המונעים (באותו זמן, רשתות עצביות בפיסיקה (PINN) מתעוררות באופן ישיר כדי ללמוד ישירות את הפתרון של משוואות הגמישות המונעת של הנתונים).

תאומים דיגיטליים של הלב

תאום דיגיטלי הוא ייצוג וירטואלי של הלב של המטופל כי הוא מעודכן ללא הרף עם נתונים אמיתיים מן עונדים, צגים מושתלים, ורשומות בריאות אלקטרוניות. עבור כשל לב, תאום דיגיטלי יכול לדמות וריאציות יומיומיות במצב נוזלי, קצב לב ולחץ דם, ואז להזהיר את המרפאה כאשר המודל צופה ניתוק מתחוללת התאמות מוקדם של ה- CDCTwin ו-NIH הוכחו-CDC להגדרות אבטחה מוקדמות.

שילוב עם חיישן לביש ובלתי-אפשרי

קוצרים מודרניים ופריבריטורים יכולים למדוד ללא הרף את חוסר האימפולס הטראורקמי ( Proxy עבור עומס נוזל), קצב הלב ורמת פעילות. כאשר זרמי נתונים אלה מוזנים למודל לב, המודל יכול להתאים את התחזיות שלו בזמן אמת.למשל, ירידה באימפולס בשילוב עם עלייה בקצב הלב מנוחה עלולה לגרום לסימולציה כי מרמזת מחקרים חד-פעמיים כאלה כבר נבדקים.

ניסויים קליניים ודרכי התפטרות

עבור מודלים להיות מאומצים, הם חייבים להפגין תועלת קלינית. מינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) החל לשקול בראיות סיליקו כחלק מהגשתים רגולטוריים, במיוחד לפיתוח המכשיר.תוכנית "כלי פיתוח רפואי" (MDDT) מאפשרת מודלים חישוביים מוסמכים לשמש כנקודות קצה בניסויים קליניים.

הרחבה ל-HFpEF ולסוגים אחרים

רוב העבודה הדוגמת התמקדה ב-HFrEF, אבל HFpEF מייצג חצי מכל המקרים של כשל לב ויש לו כמה טיפולים יעילים.מודל HFpEF הוא יותר מאתגר כי זה כרוך בתפקוד דיאסטולי עדין, לעתים קרובות בשילוב עם תחלואה כגון השמנת יתר, היפרנטציה, מעכבי פיזור ספציפיים (Feral Fibrillation) אשר משלבים את הפונקציה, גסקולארי, אשר עשוי לזהות את ה-דלקתיים אלה.

מסקנה

מודלים פיזיולוגיים של מחזור הלב התבגרו מסקרנות מחקרית לכלי רב עוצמה להבנת וניהול כשל לב. על ידי לכידת הממשק המורכב של גורמים חשמליים, מכניים, ו hemodynamic, מודלים יכולים להתאים אישית טיפול, לחזות תוצאות, ומדריך המכשיר ופיתוח סמים. בעוד אתגרים נשארים - זמינות נתונים, אימות, נטל חישובי - התחום הוא כעת נע מהוכחה-of-of-of-of-of-of-תפיסה לשילוב קליני, כמו גם מודלים סטנדרטיים, מודלים סטנדרטיים, מודלים של אינטליגנציה סטנדרטיים, ומודלים לחיקויים לחיקויים סטנדרטיים של אינטליגנציה סטנדרטיים לחיקוי, ומודלים של אינטליגנציה סטנדרטיים של פיזיולוגיים של פיזיולוגיים של פיזיולוגיים של פיזיולוגיים, ומודלים של פיזיולוגיים של אינטליגנציה, ומודלים של פיזיולוגיים של פיזיולוגיים של פיזיולוגיים, ומודלים של פיזיולוגיים, הוא התפתחות של פיזיולוגיים של פיזיולוגיים לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לכדי מודלים של פיזיולוגי, ומודלים, ומודלים

(ב) [ה]: [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]] [ה]]]ה'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'['[ה'[ה'