胸主動(dòng)脈夾層瘤是一種可怕的大動(dòng)脈血管疾病，患者平時(shí)沒有癥狀，一旦破裂后死亡率可達(dá)到80%-90%。醫(yī)生們通常使用安裝支架的方法，防止動(dòng)脈血管破裂。如果能夠?qū)崿F(xiàn)可視化診療，支架安裝的位置不就要準(zhǔn)確得多嗎？上述困擾醫(yī)學(xué)界的難題，眼下竟然被一位同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)系大三女生給破解了。這位女生名叫向亞菲，她運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法，為醫(yī)生們臨床治療提供了一條捷徑。在由教育部主辦的第二屆大學(xué)生創(chuàng)新論壇上，由向亞菲團(tuán)隊(duì)完成的《胸主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的有限元模擬》項(xiàng)目獲得一等獎(jiǎng)。
    
醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)，都與她有緣 
    
在數(shù)學(xué)世界里游蕩的向亞菲，在準(zhǔn)備全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽時(shí)發(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)建模居然也可以用來解析血液流動(dòng)等醫(yī)學(xué)現(xiàn)象。一年前，讀大二的向亞菲向任教專業(yè)課的同濟(jì)數(shù)學(xué)系副教授殷俊鋒表達(dá)了希望從事科研的意向。而殷俊鋒讓向亞菲探索的正是一個(gè)關(guān)于醫(yī)學(xué)的課題：用數(shù)學(xué)的方法，為胸主動(dòng)脈夾層瘤這種疾病提供更精確有效的治療途徑。 
    
從病理機(jī)制分析，血液流動(dòng)異常是導(dǎo)致胸主動(dòng)脈夾層瘤發(fā)病的主因。當(dāng)血液從心臟中噴涌而出、撞擊血管壁后，由于多種原因，造成了血管壁內(nèi)膜的破裂。一旦血流順著破口滲透出去，血管壁就會(huì)膨脹起來，最終形成胸主動(dòng)脈瘤。目前通用的臨床診療方法是，醫(yī)生必須給病人安裝支架，它能與血管壁面破損的地方貼合，堵住破口，從而防止形成胸主動(dòng)脈瘤。 
    
“但破口到底在什么位置，醫(yī)生是看不見的。所以醫(yī)生在安放支架時(shí)，不得不憑借經(jīng)驗(yàn)，有時(shí)候只能把支架做得更長(zhǎng)一點(diǎn)，試圖覆蓋血管壁上的破口”。向亞菲告訴記者，尋找血管壁破口的準(zhǔn)確位置，是臨床治療的關(guān)鍵一步。但由于這關(guān)鍵的一步無法實(shí)現(xiàn)可視化操作，因此在臨床治療中，可能會(huì)因?yàn)橹Ъ馨卜盼恢貌划?dāng)而影響治療效果。而醫(yī)生為求保險(xiǎn)選用面積更大的支架，對(duì)病人來說就形成了額外的器材費(fèi)用。
    
跨界工程學(xué)，破解醫(yī)學(xué)難題 
    
醫(yī)生在臨床上遇到的難題，在一個(gè)就讀數(shù)學(xué)系的學(xué)生看來，完全可以有另一種解題思路：眼睛看不見血管壁的破口，那可否用數(shù)學(xué)的方法計(jì)算出來呢？ 
    
離人體心臟最近的一段血管——胸主動(dòng)脈，成了向亞菲研究、計(jì)算的對(duì)象。按照她的設(shè)想，只要能對(duì)胸主動(dòng)脈這段血管進(jìn)行三維重建，就可以計(jì)算血液流速，繼而分析血管壁的壓強(qiáng)以及這兩者與胸主動(dòng)脈夾層瘤的關(guān)系。但也正是在這個(gè)時(shí)候，又一個(gè)難題出現(xiàn)了：如何重建人體的血管，向亞菲不會(huì)！
    
    “在圖書館查閱專業(yè)資料時(shí)，我意外發(fā)現(xiàn)，利用一些專業(yè)的工程軟件，就可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)管道重建的目標(biāo)。”向亞菲于是靈機(jī)一動(dòng)：如果把人體的血管也看成是一段像水管那樣普通的工程管道，那么就讀土木工程系的學(xué)生一定可以利用專業(yè)軟件，對(duì)血管進(jìn)行三維重建。
    
    通過跨學(xué)科的“技術(shù)外包”，借用Mimics等專業(yè)工程軟件，向亞菲的科研進(jìn)階一步：在計(jì)算機(jī)里實(shí)現(xiàn)胸主動(dòng)脈血管三維重建，然后就可以測(cè)試血管內(nèi)血液的流速和血管壁上產(chǎn)生的壓強(qiáng)。而在血管壁內(nèi)顯示為壓強(qiáng)大的地方，正是血管已經(jīng)產(chǎn)生病變或者已經(jīng)形成破口的位置所在。由此，當(dāng)醫(yī)生需要安放支架時(shí)，其定位也將精準(zhǔn)得多。
    
    “根據(jù)我們的設(shè)想，今后可以開發(fā)一些可視化軟件，從臨床上獲得病人的CT掃描圖后，只要連接Mimics這樣的工程軟件，就可以實(shí)現(xiàn)血管重建，顯示血液流動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。”向亞菲告訴記者，一旦實(shí)現(xiàn)真正的可視化治療，醫(yī)生只要集中尋找病人胸主動(dòng)脈血管中壓強(qiáng)較大的地方，就可采取相應(yīng)的診療措施。由此，不僅臨床診治效率大大提高，也能為挽救病人生命爭(zhēng)取到更多寶貴時(shí)間。