Эксперты из МФТИ под руководством Романа Сюняева совместно с коллегами из США разработали новый алгоритм, способный точно рассчитывать электрические процессы в клетках сердца с учетом индивидуальных особенностей пациента. Это достижение открывает перед медициной уникальные возможности для персонализированной диагностики и терапии сердечно-сосудистых заболеваний, что особенно актуально в современном мире.
Новый взгляд на диагностику: индивидуальные цифровые модели сердца
Каждый человеческий организм уникален, и особенности функционирования сердечных клеток зависят не только от общих физиологических принципов, но и от индивидуального генетического кода, а также от течения болезней. Роман Сюняев отмечает, что современные медицинские модели сердца часто не могут учесть эти различия, поскольку в них заложен «усреднённый» человек. В результате, предсказать реакцию конкретного пациента на препараты или терапию становится крайне затруднительно.
Разработанная командой платформа позволяет строить математические модели, которые учитывают индивидуальные различия в наборе ионных каналов в клетках сердца. Это дает возможность не только исследовать фундаментальные механизмы работы электросистемы сердца, но и существенно расширяет возможности современной кардиологии.
Два подхода к точному моделированию работы сердца
Исследователи предложили сразу два метода для создания таких индивидуализированных моделей. Первый способ базируется на эволюционных вычислениях: алгоритм анализирует данные о работе сердца пациента при различных физиологических состояниях и постепенно формирует высокоточную цифровую копию органа. Этот метод гарантирует точность, однако требует значительного времени на проведение расчётов — результат получается после серии поэтапных корректировок.
Второй подход избавляет от ряда ограничений первого. Здесь учёные используют информацию об экспрессии генов, ответственных за работу ионных каналов, чтобы моделировать электрическую активность сердца. Такой алгоритм существенно ускоряет процесс вычислений и одновременно позволяет более надёжно учитывать индивидуальные нюансы функционирования сердечных клеток.
Персонализированная медицина будущего
Клетки-водители сердца могут генерировать собственные электрические импульсы, обеспечивая своевременное сокращение миокарда без постоянных команд со стороны нервной системы. Однако индивидуальные особенности их взаимодействия часто остаются «невидимыми» для стандартных диагностических процедур. Это может приводить к тому, что традиционный подход к лечению не всегда оказывается эффективен.
Новые персонализированные вычислительные модели открывают путь к созданию индивидуальных схем терапии. Врачи получают шанс заранее спрогнозировать возможные электрические сбои у конкретного пациента, оценивать потенциальное действие новых лекарственных препаратов и подбирать наиболее безопасные и эффективные варианты лечения.
Перспективы для медицины и фармакологии
Разработанные алгоритмы представляют большой интерес не только для научных исследований, но и для практического здравоохранения. Возможность моделировать реакции на фармакологические препараты предоставляет ценную информацию в процессе разработки новых лекарств. «Понимание того, как конкретный пациент будет реагировать на воздействие препарата, позволяет повысить безопасность лечения и сделать его максимально результативным», — считает Роман Сюняев.
В будущем такие технологии способны изменить традиционные подходы к лечению сердечно-сосудистых заболеваний, сделать медицину по-настоящему персонализированной и дать надежду пациентам с особыми формами сердечной патологии.
Оптимистичный взгляд в будущее цифровой кардиологии
Инициатива, реализованная учёными МФТИ и их зарубежными коллегами, становится основой для инноваций в цифровой медицине. Подобные индивидуально построенные модели откроют перед специалистами новые возможности в ранней диагностике и профилактике опасных сердечных нарушений, а также позволят ускорить тестирование и допуск на рынок перспективных препаратов. В результате пациенты смогут рассчитывать на ещё более качественные медицинские услуги, основанные на чётком научном понимании работы их собственного сердца.
Мы используем файлы cookie, чтобы сделать использование нашего сайта максимально удобным. Продолжая пользоваться сайтом, вы соглашаетесь с их применением.
