胸主動脈夾層瘤是一種可怕的大動脈血管疾病，患者平時沒有癥狀，一旦破裂后死亡率可達到80%-90%。醫生們通常使用安裝支架的方法，防止動脈血管破裂。如果能夠實現可視化診療，支架安裝的位置不就要準確得多嗎？上述困擾醫學界的難題，眼下竟然被一位同濟大學數學與應用數學系大三女生給破解了。這位女生名叫向亞菲，她運用數學建模的方法，為醫生們臨床治療提供了一條捷徑。在由教育部主辦的第二屆大學生創新論壇上，由向亞菲團隊完成的《胸主動脈血流動力學的有限元模擬》項目獲得一等獎。
    
醫學和數學，都與她有緣 
    
在數學世界里游蕩的向亞菲，在準備全國大學生數學建模大賽時發現，數學建模居然也可以用來解析血液流動等醫學現象。一年前，讀大二的向亞菲向任教專業課的同濟數學系副教授殷俊鋒表達了希望從事科研的意向。而殷俊鋒讓向亞菲探索的正是一個關于醫學的課題：用數學的方法，為胸主動脈夾層瘤這種疾病提供更精確有效的治療途徑。 
    
從病理機制分析，血液流動異常是導致胸主動脈夾層瘤發病的主因。當血液從心臟中噴涌而出、撞擊血管壁后，由于多種原因，造成了血管壁內膜的破裂。一旦血流順著破口滲透出去，血管壁就會膨脹起來，最終形成胸主動脈瘤。目前通用的臨床診療方法是，醫生必須給病人安裝支架，它能與血管壁面破損的地方貼合，堵住破口，從而防止形成胸主動脈瘤。 
    
“但破口到底在什么位置，醫生是看不見的。所以醫生在安放支架時，不得不憑借經驗，有時候只能把支架做得更長一點，試圖覆蓋血管壁上的破口”。向亞菲告訴記者，尋找血管壁破口的準確位置，是臨床治療的關鍵一步。但由于這關鍵的一步無法實現可視化操作，因此在臨床治療中，可能會因為支架安放位置不當而影響治療效果。而醫生為求保險選用面積更大的支架，對病人來說就形成了額外的器材費用。
    
跨界工程學，破解醫學難題 
    
醫生在臨床上遇到的難題，在一個就讀數學系的學生看來，完全可以有另一種解題思路：眼睛看不見血管壁的破口，那可否用數學的方法計算出來呢？ 
    
離人體心臟最近的一段血管——胸主動脈，成了向亞菲研究、計算的對象。按照她的設想，只要能對胸主動脈這段血管進行三維重建，就可以計算血液流速，繼而分析血管壁的壓強以及這兩者與胸主動脈夾層瘤的關系。但也正是在這個時候，又一個難題出現了：如何重建人體的血管，向亞菲不會！
    
    “在圖書館查閱專業資料時，我意外發現，利用一些專業的工程軟件，就可以在計算機上實現管道重建的目標。”向亞菲于是靈機一動：如果把人體的血管也看成是一段像水管那樣普通的工程管道，那么就讀土木工程系的學生一定可以利用專業軟件，對血管進行三維重建。
    
    通過跨學科的“技術外包”，借用Mimics等專業工程軟件，向亞菲的科研進階一步：在計算機里實現胸主動脈血管三維重建，然后就可以測試血管內血液的流速和血管壁上產生的壓強。而在血管壁內顯示為壓強大的地方，正是血管已經產生病變或者已經形成破口的位置所在。由此，當醫生需要安放支架時，其定位也將精準得多。
    
    “根據我們的設想，今后可以開發一些可視化軟件，從臨床上獲得病人的CT掃描圖后，只要連接Mimics這樣的工程軟件，就可以實現血管重建，顯示血液流動的相關數據。”向亞菲告訴記者，一旦實現真正的可視化治療，醫生只要集中尋找病人胸主動脈血管中壓強較大的地方，就可采取相應的診療措施。由此，不僅臨床診治效率大大提高，也能為挽救病人生命爭取到更多寶貴時間。