Zaawansowane technologie monitorowania przepływu krwi mogą okazać się pomocne dla otyłych dzieci
Otyłość u dzieci uważa się za jedno z największych wyzwań naszych czasów. Zgodnie z informacjami zawartymi w Europejskim planie działania na rzecz walki z otyłością u dzieci (2014-2020)(odnośnik otworzy się w nowym oknie), w samej Europie w 2010 roku 33 % dzieci w wieku 6-9 lat było otyłych lub miało nadwagę, co stanowi wzrost o 8 % w ciągu zaledwie 2 lat. U dzieci z otyłością większe jest prawdopodobieństwo, że gdy dorosną, nadal będą otyłe, przez co są bardziej narażone na szereg przewlekłych chorób niezakaźnych, prowadzących do przedwczesnej śmierci. Częściej niż u dzieci nieotyłych występuje u nich wysoki poziom cholesterolu we krwi oraz pierwsze objawy chorób układu krążenia. Uważa się, że otyłość wpływa negatywnie na hemodynamikę(odnośnik otworzy się w nowym oknie), która jest ściśle związana z takimi chorobami. Zespół projektu CALLIRHEO(odnośnik otworzy się w nowym oknie), realizowanego przy wsparciu badaczy z programu Działania „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA), zastosował metodę wieloskanowego modelowania ciągłego danych 3D, aby po raz pierwszy stworzyć wysoce precyzyjne modele wszystkich tętnic konkretnego pacjenta, począwszy od korzenia aorty(odnośnik otworzy się w nowym oknie) aż do tętnicy ramiennej. Pozwoli to uczonym zbadać związek pomiędzy przepływem krwi a markerami choroby układu krążenia. Badacze uczestniczący w projekcie uzyskali, metodą rezonansu magnetycznego z kontrastem(odnośnik otworzy się w nowym oknie), u pacjentów nieotyłych oraz tych z otyłością, także dane dotyczące szybkości przepływu krwi. W wyniku połączenia tych danych z kilkoma metodami obliczeniowej mechaniki płynów(odnośnik otworzy się w nowym oknie) powstały spersonalizowane, wieloskalowe modele, które mogą być przydatne w praktyce klinicznej. „Po raz pierwszy badacze spojrzeli na otyłość u dzieci z perspektywy hemodynamiki, używając zaawansowanych metod obliczeniowej mechaniki płynów”, mówi Asimina Kazakidi, stypendystka programu MSCA. „Naukowe znaczenie projektu CALLIRHEO będzie prawdopodobnie bardzo duże, zarówno jeśli chodzi o modelowanie numeryczne, jak i inżynierię biomedyczną(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”.
Znaczenie hemodynamiki
Kwestię hemodynamiki uważa się za podstawowy czynnik odpowiadający za wczesne powstawanie zmiany miażdżycowej, powodującej zwężenie tętnicy z powodu nagromadzenia się tzw. blaszki miażdżycowej, złożonej z tłuszczu, cholesterolu i wapnia. Blaszka uszkadza ściany tętnicy, zaburzając ich funkcję. Jest to jeden ze pierwszych objawów większości chorób układu krążenia. W projekcie CALLIRHEO wykorzystano metody obliczeniowej mechaniki płynów, ponieważ jedynie one umożliwiały przeprowadzenie symulacji złożonej sieci tętnic konkretnego pacjenta w celu analizy zmian naczyniowych wywołanych otyłością. „Obliczeniowa mechanika płynów to metoda warta uwagi, ponieważ umożliwia określenie ilości zmiennych, które trudno policzyć w ludzkich komórkach. Ten rodzaj modelowania numerycznego obecnie z powodzeniem stosuje się do planowania leczenia i zabiegów chirurgicznych, ponieważ pozwala zwizualizować możliwy rezultat i usprawnia proces podejmowania decyzji”, wyjaśnia Kazakidi. Aby sprawdzić opracowaną przez siebie metodę, zespół przeanalizował około 20 zestawów danych konkretnych pacjentów, uzyskanych ze Szpitala Uniwersyteckiego Królowej Elżbiety(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Glasgow w Szkocji. W analizie tej wykazano silny związek pomiędzy charakterem przepływu krwi a markerami choroby układu krążenia. Wyniki przedstawiono na kilku krajowych i międzynarodowych konferencjach oraz w czasopismach naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Zmniejszanie ryzyka choroby układu krążenia
Chociaż otyłość można scharakteryzować jako chorobę na tle żywieniowym wywoływaną spożywaniem dużych ilości kalorii i tłuszczów, to na jej przyczyny składa się wiele czynników, takich jak np. wybory dokonywane w kwestii ochrony środowiska, kultury oraz sposobu życia(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Za sprawą inicjatyw angażujących społeczeństwo, takich jak wizyty w szkołach podstawowych i ośrodkach naukowych, projekt przyczynił się do wzrostu u dzieci i dorosłych świadomości na temat skutków zdrowotnych otyłości, w tym zwiększonego ryzyka choroby układu krążenia. „Badanie to może mieć istotne znaczenie dla społeczeństwa, umożliwiając lepsze zrozumienie wywoływanych otyłością zmian naczyniowych u dzieci, a także dla branży opieki zdrowotnej oraz nauk medycznych przy opracowywaniu nowych metod badawczych”, zauważa Kazakidi. Zespół projektu zajmuje się obecnie nawiązywaniem współpracy z kanadyjskimi i brytyjskimi uniwersytetami, aby uzyskać dostęp do większej ilości danych z przypadków konkretnych pacjentów. To pozwoli członkom zespołu kontynuować proces weryfikacji danego modelu oraz poszerzyć zakres analizy badanych grup o kryterium płci, wieku i wskaźnika BMI.
