防止血液凝结为心功能的新度量
心脏是一种设计的奇迹 - 一个可以运作80年的泵，并且数十亿心跳，而不会破裂。但是当它发生故障时，结果可以是可怕的。
在研究中报道国际心脏病学杂志本月，约翰霍普金斯大学和俄亥俄州国家的科学家介绍了一种预测血栓危险的新方法，或者血块， 在心里。
研究人员发现的临界因素是二尖瓣射流的程度 - 通过二尖瓣拍摄的血液流 - 渗透到心脏的左心室。如果喷气机不足以足够深入到脑室，它可以防止心脏从腔室妥善冲洗血液，可能导致凝块，中风和其他危险后果。
该研究结果基于在德克萨斯高级计算中心的踩踏超级计算机进行的模拟，并使用两者患者的数据进行验证，并没有经历心脏病攻击血栓。该工作得到了国家科学基金会的补助金。
特征在于研究人员将电子波传播指数（EPI）的射流渗透的度量可以使用目前用于评估凝块形成的患者风险的标准诊断工具和临床手段来确定，但比目前的方法。
“索引的美丽是它不需要任何额外的测量。它只是将超声心电图数据重新重新重新重新重新装入新的指标，”Rajat Mittal说：计算流体动力学Johns Hopkins大学工程专家和教授，以及研究的主要调查员之一。“临床医生不必做任何额外的工作。”
心脏病是美国死亡原因，并在迄今为止在医疗保健费用方面的最昂贵的疾病。心脏病发作会导致一些死亡;其他人因血栓而导致，疾病的心脏造成的结果削弱或创伤损伤。
每当血液仍然停滞不前，可能会发生凝块。由于心脏的腔室是身体中最大的血液储存，因此它们是产生凝块的风险最大的地区。
预测患者患有开发血液凝块的危险是对医生有挑战性的。从心脏病发作中恢复的患者经常给予抗凝血药物以防止凝血，但这些药物具有不良副作用。
心脏病学家目前使用弹出部分 - 每次节拍从心脏冲击的百分比 - 以及其他一些因素，预测哪些患者面临未来凝块的风险。
对于健康的个体，每次心跳都会从左心室中排出55至70％的腔室。对于那些具有心脏条件的人，射血分数可以降低到15％，并且停滞的风险急剧上升。
虽然一个重要的因素，但射血分数似乎不是未来凝血风险的准确预测因素。
“因为我们使用我们的计算模型了解心脏中的流体动力学，我们达到了射血分数不是左心室中的流动瘀滞的衡量标准，”梅塔尔说。“我们显然表明了弹射分数无法区分这些患者的大部分并分层风险，而这种电子波传播指数可以非常准确地分层谁将获得凝块，谁不会，“他说。
结果是米特拉特和他的合作者对心脏结构和功能之间的基本关系进行了高潮。为了到达他们的假设，研究人员从13名患者捕获了详细的测量，并使用了那些以考虑流体流动，物理结构和生物化学的心脏的高保真，特定患者特异性模型。
这些型号依次导致新的见解，进入与左心室中最敏感的因素相关的因素，主任中的休闲术，二尖瓣喷射渗透。
与临床医生合作，包括俄亥俄州州立大学的Thura Harfi在内的临床学家，使用来自75名单独的25名健康患者的数据进行了测试，25名经历了25名患者左心室和25名患有损害的心但没有任何凝块的患者。
在较大的患者队列中待验证，研究人员发现，基于EPI测量，每五名患有目前未治疗抗凝的严重心肌病的患者，将面临左心室凝块的风险，并将受益于抗凝。
“医生和工程师不像他们应该和那样互动，这创造了可以通过这种类型的协作研究结束的知识缺口，”Harfi说。“计算流体动力学是一种在机械工程中的现象中的既定方式，但很少在人类中尝试。但现在，随着高分辨率心脏成像技术的发展，如心脏计算断层扫描（CT）和超级计算能力的可用性，我们可以应用计算的力量流体动力学用于研究人类血流的模拟。您从计算机模拟中获得的信息您无法获得其他信息。“
米特拉特和他的团队需要大型计算资源来得出和测试他们的假设。每个仿真在256到512处理器上并联耗尽，并花了几个100,000个计算时间来完成。
“这项工作无法通过模拟单一案例来完成。对于本研究至关重要，对基本结论具有足够大的样本大小，”米塔尔说。“如果不是踩踏事件，我们永远不会接近能够做我们所需要的事情。”
Mittal预见到医生将常规地进行患者特异性心脏模拟的时间来确定最佳治疗过程。但是，医院需要系统的系统比当前台式电脑快，以便能够在合理的时间范围内本地解决解决方案。
除了为临床医生建立新的诊断工具外，米塔尔的研究还有助于推进新的高效计算模型，以使患者特定的诊断是可行的。
团队计划继续测试其假设，将EPI度量标准应用于更大的数据集。他们希望将来希望临床研究具有前瞻性而不是回顾性的分析。
通过更好地了解血栓和预测方法的方法，研究人员对其他血栓来源的注意力转向了，包括生物假肢心脏瓣膜和心房颤动（AFIB） - 影响的颤抖或不规则的心跳270万美国人。
“这些研究结果是移动我们对血液流量的基本科学理解的重要第一步心对患者福祉的实时预测和治疗，“NSF流体动力学计划总监Ronald Joslin表示。
“这一领域的影响潜力是非常激励的，”米特尔说，“不仅仅是对我而言，还有我的合作者，学生和文档。”
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