Задачи по математика могат да помогнат в сърдечната медицина

Математиката може да изглежда като много абстрактна дисциплина, отдалечена от реалния свят, но уравнения и задачи по математика могат значително да спомогнат за разбирането и симулация на функционирането на природата. Проф. Алфио Куартерони е водещ на Mathcard проекта в разработването на математически модели за притока на кръв в сърдечно-съдовата система. По повод на Световния ден на сърцето, той обяснява как неговият проект може да помогне на хирурзите да спасят човешки животи.

Сърдечно-съдовите заболявания са отговорни за 50% от естествените смъртни случаи в Европейския Съюз. Компютърни модели могат да помогнат на хирурзите за подобряване на дейността като байпас или поставяне на стент. “Като математици, ние използваме уравнения и математически задачи, за да разберем основните физични явления”, обяснява проф. Куартерони. “Математика е неинвазивна - няма нужда да работи, така че можем да използваме уравнения за описване на кръвоносната система, за да се разбере по-добре човешката физиология”.

Но това става сложно
”Първата трудност се намира на нивото на чистата математика”, казва проф. Куартерони. “Уравнения, които се използват, за да симулират притока на кръв, са изключително сложни – нужни са ни суперкомпютри, за да успеем да ги решим в разумен срок". Втората трудност е в моделиране на топологиите и на геометрията на човешкото тяло.Проектът работи в тясно сътрудничество с лекари и патолози, като се използват данни, събрани от сканиране с магнитен резонанс, компютърна томография, и т.н. Тези експерти също така съветват по проблемите, които математиците срещат и се нуждаят от помощ в решаването. Въпреки че ERC финансиране означава, че проектът има достъп до някои от най-добрите суперкомпютри в Европа, предизвикателството е да се произвеждат ефективни алгоритми, които могат да симулират медицински ситуации, в достатъчно подробен вариант.
”Притока на кръв има силен 3D аспект”, казва професорът, “а товасе дължи на разширяване и свиване на сърцето, както удареното и вихреното движение на кръвта.”