Компьютерное моделирование моделей заболеваний в математических пакетах

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной смерти во всем мире: ни по какой другой причине ежегодно не умирает столько людей, сколько от ССЗ (данные ВОЗ). Сердечно-сосудистые заболевания представляют собой группу болезней сердца и кровеносных сосудов. Одним из видов ССЗ является стеноз. Стеноз – это сужение или полная закупорка просвета крупных сосудов. Такое сужение возникает в кровеносном сосуде из-за отложения холестерин, жировые вещества, клеточные отходы и т. д. Так происходит образование в артериях тромба или атеросклеротической бляшки. Кроме перечисленных причин возникновения тромба, есть также система гемостаза, которая развивается с образованием тромба (сгустка) в месте повреждения сосудов, чтобы предотвратить потерю крови [1]. Реакция является быстрой, чтобы ограничить кровотечение и регулируется, чтобы предотвратить чрезмерное свертывание, которое может ограничить кровоток. Гемостаз включает в себя сложные взаимодействия между множеством молекулярных и клеточных компонентов в крови и стенках сосудов, а также влияние протекающей крови.
Гемостаз – это естественный процесс остановки чрезмерного кровотечения в случае травмы [2]. С другой стороны, тромбоз часто связан с патологическими состояниями и представляет собой образование тромбов (тромбов) внутри сосудистой камеры из-за повреждения эндотелия или других причинных явлений, препятствующих потоку крови. Тромбоз часто может привести к разрыву тромба, формируя эмболии, которые являются основной причиной артериальной эмболии, инсульта, инфаркта миокарда, венозной тромбоэмболии [3] (VTE) и легочной эмболии.
Понимание этих процессов имеет значительные биомедицинские значения. Неправильная регуляция образования тромба может привести к кровоизлиянию после нарушения формирования тромба на разрушенных
3
сосудах или тромбозу после неуместной внутрисосудистой коагуляции. Эти процессы связаны с инсультом (геморрагическим или тромботическим), тромботическими осложнениями, связанными с раком, инфарктом коронарной артерии и тромбозом периферических артерий или вен. Кроме того, структура тромба и восприимчивость к эмболизации являются важными факторами для понимания легочной эмболизации, часто фатального последствия тромбоза глубоких вен.
До середины 19 века причины возникновения тромбоза были неизвестны. В изучении этого явления помогли работы немецкого патологоанатома Рудольфа Вирхова [4]. Он изучил механизмы возникновения тромбоза, выявив три базовых принципа. Первая – ухудшение состояния стенок сосудов. Это могут быть последствия травмы или хирургического вмешательства. Вирхов заметил, что тромбы чаще всего образуются там, где повреждена внутренняя структура сосудов. Вторая причина – замедление кровотока. Тромбы скапливаются там, где меняется скорость потока крови. Изменение вязкости крови также провоцирует тромбоз. В «густой» крови тромбы образуются чаще, чем в «жидкой».
Тромбоз может произойти во всех крупных или маленьких артериях [5]. Основными участками, подверженными к образованию тромба, являются коронарные артерии, сонные артерии и периферические артерии.
Венозный тромбоз относят к острым заболеваниям, причин для его возникновения много, основные – это нарушение структуры венозной стенки во время операции, травмы, лучевой и химиотерапии, замедление скорости кровотока, повышенная свертываемость крови.
Артериальный тромбоз (атеротромбоз) – патологическое состояние, почти у всех больных есть атеросклеротические бляшки. Это холестериновые отложения, они суживают просвет в артерии и приводят к дефициту кровообращения. Со временем бляшки обрастают тромбом.
4

Если болезнь вовремя скорректировать, человеку можно спасти жизнь, поскольку риск развития инсульта при стенозе чрезвычайно высок. Около 80% инсультов вызваны закупоркой артерии шеи или головного мозга. Это называется ишемический инсульт.
В последние годы идут активные исследования данной области. Современные технологии позволяют диагностировать, отслеживать и лечить тромбоз, тем самым снижая смертность (Таблица 1).