محاكاة حاسوبية للتخطيط لجراحات القلب

طور باحثون أميركيون تطبيقا حاسوبيا لمساعدة جراحي القلب على التخطيط الدقيق لعملياتهم الجراحية قبل إجرائها، وذلك حسب ما أوردته مجلة "تكنولوجي رفيو" الصادرة عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بالولايات المتحدة.

يتيح البرنامج الحاسوبي الجديد للجراحين تحوير نماذج ثلاثية الأبعاد للقلوب التي ستجرى لها الجراحة، بحيث يشاهد الطبيب مسبقا أثر الجراحة المزمعة على سريان الدم داخل عضلة القلب وخارجها، ومن ثم يعدل خطته الجراحية إلى أن يحقق المستوى المرغوب لسريان الدم. ولإجراء ذلك، يستفيد البرنامج الحاسوبي من تقنيات حساب ديناميكية انسياب السوائل.

نظام تخطيط متكامل
أما النموذج الثلاثي الأبعاد للقلب الذي يخطط لإجراء جراحة له فيتم إنشاؤه من خلال بيانات مجمعة من صور عديدة بتقنية الرنين المغناطيسي لعضلة القلب خلال أوقات مختلفة من الدورة القلبية، انقباضا وانبساطا. ويستطيع الجرّاح أن يعدل نموذج عضلة القلب باستخدام "مبضع إلكتروني".

وما إن ينتهي الطبيب من إعداد بضعة نماذج لشكل عضلة القلب حال إجراء العملية الجراحية عليها، حتى يتم نقل هذه النماذج لبرنامج تحليل معدل انسياب السوائل حاسوبيا الذي يقدم محاكاة حاسوبية لسريان الدم داخل القلب وخارجه، ليبين أي هذه النماذج يحقق النتيجة المثلى من الجراحة.

ويهدف هذا التطبيق الحاسوبي إلى توفير نظام متكامل للتخطيط لجراحات القلب وتقييمها عموما، ويهدف خاصة لتمكين الأطباء من إعداد أفضل لجراحات ما يعرف باسم "عطب البطين الواحد."

وللأطفال المصابين بهذا المرض بطين واحد (أيسر)، بينما لدى أقرانهم الأصحاء اثنان، لضخ كل من الدم الحامل للأكسجين والآخر مستنفد الأكسجين.

ونتيجة للآثار السلبية لاختلاط نوعي الدم على الدورة الدموية، فإن الجراحين يسعون في هذه الحالة إلى إعادة توجيه الدم مستنفد الأكسجين إلى الرئتين بصورة دقيقة، وبصورة تضمن أقل مقاومة لانسيابه. وتعرف هذه الجراحة باسم "عملية إصلاح فونتان".

تغير ضغط الدم
وأهمية التخطيط المسبق لهذا النوع من الجراحات أن التغير في مستويات مقاومة سريان الدم يؤدي إلى تغيرات كبيرة في مستوى ضغط الدم في الشرايين، مما قد يؤدي إلى آثار سالبة مهددة للحياة.

وأكد عميد جراحي القلب بمستشفى الأطفال ببوسطن الدكتور بدر دل نيدو أهمية ذلك النوع من التطبيقات الحاسوبية الذي يساعد الأطباء على تقييم الجراحة، بعد أن كان ذلك يعتمد في السابق على "خبرة الطبيب وعلى التجربة والخطأ" فحسب.

واستخدم فريق البحث البرنامج حتى الآن لبناء نماذج حاسوبية ثلاثية الأبعاد لقلوب 5 أطفال، وإن لم تُجر الجراحة لأي منهم بعد. ولكن تعميم استخدام ذلك التطبيق ربما يستغرق 3-5 أعوام أخرى.

يذكر أن فريق بحث آخر في جامعة ستانفورد الأميركية يعكف أيضا على تطوير تطبيقات حاسوبية للتخطيط لجراحات القلب، ولكنه يركز على الخلل الوراثي في قلوب الأطفال ومشاكل تصلب الشرايين في البالغين.