Virtuální srdce
4. 2. 2011
Vrozené srdeční vady postihují jedno dítě ze sta. I když jsou zobrazovací metody, jako je echokardiografie, velmi užitečné, mají svá omezení. K jejich překonání slouží nový evropský výzkumný projekt. Jeho cílem je vytvořit model, kam by se vložily anatomické a další údaje, takže lékaři by schopni vidět, co se stane po určité léčbě, ještě než ji zahájí.
Jack se svými rodiči žije na východním pobřeží Anglie. Čas od času ale přijíždí do Londýna. Narodil se totiž se srdeční vadou, známou jako „syndrom hypoplastického levého srdce“. Levá komora není schopna zajišťovat dostatečný srdeční výdej, je malá a nefunkční. Jack je už po třech operacích a dochází do dětské nemocnice na pravidelné kontroly. Tady využívají důmyslná diagnostická zařízení.
Ultrazvuk se používá k zobrazení srdce v reálním čase. Zvukové vlny vykreslí tkáně i tok krve. Echokardiografie tak poskytuje rychlé informace o stavu kardiovaskulárního systému.
Dr. Reza Rezavi, vedoucí Divize zobrazovacích metod, Královská univerzita, Londýn: Vrozené srdeční vady postihují jedno dítě ze sta. Srdeční choroby jsou poměrně časté. Představují nejobvyklejší příčinu nemocí a úmrtí, určitě v západním světě, ale stávají se nejčastější příčinou úmrtí i v rozvojovém světě.
I když jsou zobrazovací metody velmi užitečné, mají svá omezení. K jejich překonání slouží nový evropský výzkumný projekt.
Hannah Bellsham-Revell, výzkumnice, dětská kardiologie, Raynův institut: Obrázek, který nyní vidíme na displeji, pouze ukazuje, jak velké jsou cévy a jak je vše propojeno, neříká nám však, jak srdce u tohoto konkrétního modelu bije. Pokud vytvoříme model, kam bychom mohli vložit přesné anatomické údaje a data o tom, jak se srdce stahuje, lépe bychom určili, které dětské srdíčko se dostane do potíží. Na tomto virtuálním modelu bychom mohli vyzkoušet i různé léky.
Dr. Reza Rezavi, vedoucí Divize zobrazovacích metod, Královská univerzita, Londýn: Chceme tak poznat, co se stane po léčbě, obzvláště je-li tato léčba dost obtížná nebo velmi drahá. Chceme vědět, jestli zabere, ještě než ji zahájíme.
Realistický model musí spojovat všechna důležitá fakta. Ale jak je shromáždit?
Jürgen Weese, kardiovaskulární intervenční řešení, Phillips Research: K zobrazení srdce máme nejrůznější skenery – tento využívá magnetické pole. Poskytne informace o pohybu srdce i o vlastnostech srdeční tkáně. Také se zobrazí průtok krve srdcem.
Lékařské skenery vytvářejí mnoho digitálních řezů srdcem. Pomocí vhodného programu se z nich skládají trojrozměrné obrázky. Některé z moderních skenerů to umí jediným stisknutím tlačítka.
Dr. Reza Rezavi, vedoucí Divize zobrazovacích metod, Královská univerzita, Londýn: Tady můžete vidět počítačovou tomografii – tímto druhem skeneru vidíte rentgeny srdce, takže tento orgán můžete zobrazit z různých stran a složit pak trojrozměrný obrázek. Takto obdržíte vysoké rozlišení, velmi dobré obrázky cév srdce.
Dalším krokem od vizualizace k modelování je počítačová interpretace. Každé srdce je jedinečné. Program určí všechny zvláštnosti u každého pacienta. V této fázi je to však jen hrubý nárys, nikoli přesný model. Tato technologie umožňuje jen určit přesnou geometrii srdce. Nepředvídá však, jak bude srdce tlouci v budoucnu, pokud se něco změní, například léčbou. K tomu slouží modely, které popisují biofyziku různých částí srdce.
Pomocnou ruku tu nabídla mechanika. Srdce je totiž v podstatě velmi účinná pumpa. Jeho geometrická mapa je jako projekt složitého stroje. A s tím už vědci mají velké zkušenosti a umí je díky počítačovým simulacím testovat.
prof. Nic Smith, výpočetní fyziolog, Oxfordská univerzita: Stejné metody se využívaly k analýze mostů a různých konstrukcí v padesátých, šedesátých a sedmdesátých letech. Jakmile přišly počítače, přesunuli jsme se navíc k lokomotivám a letadlům. A v poslední době se stejné metody aplikují na ty nejsložitější problémy, na jaké narážíme v biologii, fyziologii a medicíně.
Výsledkem je virtuální srdce, které pracuje stejně, jako jeho skutečný vzor. Ukazuje například buňky, které si nevedou dobře, nebo popisuje šíření elektrických vln ve svalu srdce před zavedením kardiostimulátoru. Blíží se tak doba, kdy lékaři předpoví reakci pacienta na léčbu. Od metody zkoušky a omylu se přesunou k medicíně založené na vědě.
Dr. Reza Rezavi, vedoucí Divize zobrazovacích metod, Královská univerzita, Londýn: Děti, jako je Jack, si vedou poměrně dobře, ale v dospělosti budou mít obtíže a jejich očekávaná délka života bude mnohem nižší, než u obecné populace.
Ještě uběhne mnoho let výzkumu, než se virtuální srdce stane spolehlivým nástrojem. Základy medicíny budoucnosti se ale pokládají už dnes.
Autor: Šárka Speváková