Matematický model ischemické rány

Matematické modelování může napomoci implementovat nové postupy a strategie v léčbě a hojení chronických ran. Výsledkem biomedicínského výzkumu odborníků z Ohio State University bylo vytvoření modelu špatně se hojících ran ischemického typu, což je běžná komplikace hojení ran u nemocných s diabetem, vysokým krevním tlakem či obezitou.

Geometrie rány je složitá. Jedná se o trojrozměrný model a je nutné brát v potaz celkový prostor rány, jakož i časový rozměr všech fází hojení. Dnešní matematický model simuluje rány u zdravých jedinců, stejně jako chronické ischemické rány. Výsledky jsou srovnatelné s biologickým testováním a reflektují obecné závěry: normální rána se uzavře za 13 dnů, zatímco u ischemické rány se zhojí pouze 25 % za 20 dní. U normálních ran je vyšší koncentrace proteinů a působků podporujících její hojení. Naproti tomu ischemická rána (nedostatečně prokrvená a okysličená) má delší zánětlivou fázi a nedochází ke standardní kaskádě dějů v procesu hojení.

Nový matematický model představuje zjednodušený souhrn parciálních diferenciálních rovnic. Zahrnuje data odvozená ze zvířecího modelu testování na kůži prasat, jakož i výpočty různých buněčných a látkových pochodů v procesu hojení. Proměnné hodnoty v prvních dvou fázích zahrnují koncentrace kyslíku a růstových faktorů, hustotu bílých krvinek a fibroblastů a revaskularizaci rány. Dále se přihlíží k časovému průběhu funkce extracelulární matrix v procesu hojení. Matematické algoritmy by měly napomoci přesněji určit, kdy je vhodné provést jaký typ léčby. Lze zkoumat i vliv tlaku na ránu, což je problém typický například pro vředové rány u diabetu.

V USA odhadem existuje asi 6,5 milionu pacientů, kteří trpí následky chronických nehojících se ran a z nichž mnohým hrozí amputace končetiny jako důsledek neadekvátní léčby. Očekává se, že aplikace matematického modelu zkrátí dobu časově náročného preklinického testování a systému pokus-omyl na zvířatech při hodnocení studií v prevenci, diagnóze a léčbě komplexních chronických ran.

(thom)

Zdroj: PNAS 2009(September 29);106(39):16782-16787. DOI: 10.1073/pnas.0909115106