了解肺内结核病灶动态的计算模型

Pere-Joan Cardona 领导的德国 Trias i Pujol 研究所 (IGTP) 结核病实验组的研究人员发表了计算模型的第一个结果，该模型旨在重现虚拟肺中结核病病变的动态。该模型是在 IGTP 比较医学和生物成像中心 (CMCiB) 的 3R 计划内开发的，并得到了“la Caixa”基金会的支持。

来自加泰罗尼亚理工大学物理系、CMCiB 巴塞罗那理工大学 (UPC) 的研究人员 Martí Català 和 Clara Prats，以及 UPC 的研究人员 Daniel López-Codina、Sergio Alonso 和 Joaquim Valls 参加了此次研究学习。该论文的第一作者 Català 领导了该程序的计算机试验。其结果发表在《PLOS计算生物学》杂志上。

如今，结核病(TB) 仍然是世界死因之一，2017 年导致 160 万人死亡。结核病是由结核分枝杆菌(一种感染肺泡的细菌)引起的。然而，90% 的感染者从未发展为活动性疾病。不知道其余 10% 病例中引发该疾病的主要因素是根除该病的主要障碍之一。本研究旨在了解使疾病保持潜伏状态的机制，特别是与内源性再感染相关的机制。

研究人员从内源性再感染在维持潜伏感染中发挥重要作用的假设出发。“因此，我们开发了一种基于代理的模型，该模型描述计算支气管树中结核病灶的生长、融合和增殖，该模型通过迭代算法构建，该算法在肺表面积的 3D 体积内生成支气管和分叉， ”UPC 物理系研究员、计算生物学和复杂系统小组成员 Clara Prats 解释道。

该模型基于对感染初期的五只小型猪进行计算机断层扫描的实验数据。从这些图像中获得了小型猪的肺表面积，以生成计算肺。还获得了每个结核病灶的大小和位置，这使得研究人员能够设置基于代理的模型的参数。

“结果是一个模型，使我们能够在计算机上重现和理解实验数据。我们已经能够证明结核病灶的最终数量与内源性再感染和病灶生长的频率之间的重要关系，”Martí Català 说。

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