模擬計算與3D打印助力個性化治療
中科院物理所研究員劉雳宇是這項研究的主要負責人。他介紹說：“支架介入治療往往依靠醫生的經驗，醫生會根據冠狀動脈的斑塊分布、分叉角度、血管直徑等解剖學特征，來決定是否手術和手術方案。”但是，病人的個體差異比較大，因此有時候經驗並不可靠，“由於支架選擇和支架放置等因素，手術後再狹窄的情況屢屢發生，病人就需要再手術”。
那麼，有沒有一種方法，可以將經驗與病人個體情況結合在一起，從而實現精准醫療？
基於臨床病例醫學影像數據，劉雳宇團隊與醫院柳景華主任醫師團隊一同通過醫學圖像處理的方法重建了患者的真實血管形狀，並根據臨床醫生的建議，使用計算機輔助設計的方法虛擬設計了四種支架放置位置不同的手術方案，並分別進行了計算機流體力學模擬計算。
劉雳宇說：“簡單地說，血液在血管中流動，血液夠不夠用、對血管壁的壓力有多大、是不是存在危險、後續會不會出現狹窄等問題，從物理學角度上看很大一部分都是流體力學的問題。因此我們設計了幾種計算程序，將病人的一些數據帶入後，就能構建其心血管的三維圖像，進而得出患者是否需要支架，並進一步計算出支架該放多少個以及放在什麼位置。”
為了驗證模擬情況的准確度，研究人員利用3D打印技術和微流體芯片加工工藝，成功制造出具有真實三維結構的血管模型，並利用該模型實施了流體實驗。測量結果顯示，與計算機模擬結果的差異僅為10%左右。劉雳宇說：“這說明我們設計的流體力學模擬計算結果是可靠的。”
未來將開發便利的APP應用服務
劉雳宇說，團隊未來研究的應用拓展是能在智能移動終端如智能手機上應用的APP程序。團隊成員之一、中科院物理所的容曉晖博士這樣描述該款APP：“在醫院進行儀器檢查並獲得醫學影像數據後，患者可首先將個人圖像數據通過專用APP上傳至雲端。之後工程師將會根據圖像類型和品質，選擇並調整算法以獲得三維重建出的血管模型。在我們的設計中，這個模型可以自由旋轉、放大、測量，能給醫生和病人最為形象直觀的認識，而患者則可以免費使用這一基本應用及服務。”
接下來，工程師會根據醫生建議，用計算機輔助設計的方法模擬幾種可能的手術方案，並使用計算機物理建模計算，得到分析流場、力分布以及特定的臨床指標，並將所有計算結果反饋給醫生。醫生得到這些計算結果後，將根據臨床知識和經驗確定最佳手術方案，然後再將通俗化診斷結果以及建議的手術方案反饋給患者。
“這還不是我們的最終目標。”劉雳宇說，“接下來我們希望可以及更多臨床醫生合作，建立病例大數據庫。”他解釋說，患者個體差異很大，“具體的手術方案制定不僅和支架選擇和放置有關，還可能和生活習慣、體質、患病史、性格等多種因素有關”，但是這些數據要有足夠的臨床病例做支持，“我們將在這些數據的基礎上開展系統、嚴謹的臨床比對以及醫學統計，並最終確定可靠的技術方案”。
心髒支架手術的注意事項
心髒支架手術後並非一勞永逸，藥物治療一定要跟上，還應建立科學的生活方式和行為習慣，要想一個支架撐起生活的全部是不可能的，支架頂多就是一個“管道工”，要想全身暢通，全身的環境都得進行綜合治理。心髒支架手術後要注意這幾個方面：
1.心髒支架手術後，患者應該堅持服藥，注意自我觀察。心髒支架手術後，因為要服用比較多種類和數量的藥物，如果病人出現皮膚或者胃腸道出血、勞累無力等症狀，應該立即到醫院進行相關檢查。心髒支架手術後，患者如果要接受其他資料，需要停服藥物的時候，必須跟主治醫生商量後再去決定。
2.心髒支架手術後，患者要定期檢查。包括血壓、血糖、血脂、血黏度等項目，如果這四項指標不能保持在較好水平，患者在半年左右就會面臨復發危險。原有高血壓、糖尿病和腦血管病的病人，更要重視原發病的治療和定期檢查。即使沒有原發病，也要每2～3個月復查一次，如果指標高於正常范圍，就要積極采取治療措施。
3.適量運動、保持穩定樂觀的心態，也是心髒支架手術後必須遵循的原則。不過，冠心病患者運動要謹記，正確、合理安排活動量是很重要的，活動量的大小一定要結合自己的情況，在醫生的建議下逐步進行。同時，自覺戒煙酒，保持低糖低脂飲食，養成遇事不急不躁、勞逸適度的心理行為習慣。
4.心髒支架手術後，患者雖然胸口痛、胸口被壓迫的症狀消失，但該手術只是解決了一小段血管的問題，如果高血壓、高血脂、高血糖的危險因素仍然存在，還是會對血管內壁造成損傷。因此，有高血壓、高血脂、糖尿病的患者需要在支架術後堅持長期服用降壓藥、降脂藥、降糖藥物。
5.心髒支架手術後，患者需要增加熱卡，蛋白質以及維生素的攝入，以促進心髒支架手術後的盡快康復。可多吃富含纖維的食物，如各種蔬菜、水果、糙米、全谷類及豆類，可幫助排便、預防便秘、穩定血糖及降低血膽固醇。禁食肥肉、內髒、魚卵、奶油等膽固醇高的食物；可多選擇脂肪含量較少的魚肉、去皮雞肉等；全蛋每周可吃1—2個。
