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数学方法可建立合成心脏以识别心脏形状与疾病的联系

伦敦国王学院的研究人员根据计算机断层扫描(CT)图像创建了全尺寸健康成年心脏的3D副本,并分析了心脏形状与功能的关系。

该研究今天发表在《PLOS计算生物学》上,还包括1000个新的人造心脏,这些心脏已被开放访问,研究人员可以下载并使用它们来测试新算法,测试计算机内疗法,进行更多的统计分析或根据平均值生成特定形状楷模。

统计形状分析是一种允许对不同受试者的心脏的解剖变化进行严格研究的技术。使用这项技术,从一组20名健康的成年心脏中,研究人员创建了一颗平均心脏,然后通过对该平均心脏进行变形来进行调整,以得到1000个新的合成3D整体心脏。

通过使合成心脏偏离平均形状,可以创建更多异常或极端的心脏,其范围受队列中观察到的变化范围的限制。

首席研究员克里斯托瓦尔·罗德罗(Cristobal Rodero)说:“即使在健康的人中,每个人的心形也略有不同。了解这些差异以及它们如何影响心功能是一项任务,计算机模拟是理想的工具。”

利用这些数据,研究人员可以在20个心脏以及38个极端情况下进行机电仿真,这些情况会自动放大某些功能,例如放大或缩小心脏或增加壁厚。

Rodero先生说,这项研究是我们了解微妙的解剖变化如何影响功能并为其他研究人员复制和扩展研究结果铺平道路的第一个里程碑。

“这项研究可以用作早期诊断。例如,我们发现在主动脉正前方的心脏区域有一个区域,当其变厚时,会对预测功能产生重大影响。”

“这种解剖学特征与我的同事Maciej Marciniak在局部肥大模式研究中的最新结果密切相关,该最新研究结果也发表在他最近发表的《高血压杂志》上。”

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