نحو توأم رقمي مستنير بالفيزياء لتوقع تدفق الدم الدماغي وتنظيم الأوعية الدموية الدماغية

تدفق الدم الدماغي ضروري لوظيفة الدماغ ويحكمه ضغط التروية الدماغية وآليات فسيولوجية تعرف مجتمعة بتنظيم الأوعية الدموية الدماغية (CVR). القياس المباشر لتدفق الدم الدماغي وآليات CVR الفردية يمثل تحدياً وغالبًا لا يتوفر سريريًا، مما يحد من تخصيص أهداف تدفق الدم وتنظيم الأوعية، لا سيما في إصابات الجهاز العصبي. التوائم الرقمية المستنيرة بالفيزياء تمكّن من تقدير وتتبع وتوقع الحالات الفسيولوجية غير المقاسة من بيانات محدودة. لذلك، يمكن لتوأم رقمي لهيموديناميكا الدماغ يتضمن آليات CVR أن يساعد في التغلب على عقبات القياس. هنا، نقدم CereBRLSIM (الاستدلال والنمذجة الكامنة لتنظيم الدم الدماغي)، توأم رقمي يدمج المعرفة الفسيولوجية وبيانات المرضى لاستنتاج وظيفة CVR وتوقع الهيموديناميكا داخل الجمجمة. باستخدام تجارب حيوية وبيانات محاكاة، توقع CereBRLSIM تدفق الدم الدماغي وقدر ديناميكيات آليات CVR الميوجينية، البطانة، والتمثيل الغذائي. عند تخصيصه لبيانات من ستة مرضى عناية حرجة عصبية، ميز CereBRLSIM بين أنماط الضغط-التدفق الهيموديناميكية الدماغية، توقع النتائج، وتنبأ بتدفق الدم بدقة أعلى من نماذج التعلم الآلي. يوفر هذا العمل منهجًا قابلًا للتفسير ومتوافقًا سريريًا لقياس وظيفة CVR وتوقع تدفق الدم الدماغي، مما قد يمكن من تشخيصات دقيقة وفهم الهيموديناميكا الدماغية.