心臟毒性的風險評估模擬（Cardiotoxicity）
一、癌症治療後誘發的心臟毒性
常見的癌症化學治療藥物(Anthracyclines類藥物，俗稱小紅莓)相較於其他藥物容易引發心臟毒性，因此在對患者進行化療前通常會先評估其心臟機能是否能夠負荷，但仍有少數通過前期評估的化療患者，在用藥後產生心臟毒性，進而引起心律不整、心臟衰竭等較嚴重的併發症，這些心臟的不良反應可透過心電圖進行分析。
二、協助藥物的心臟毒性評估 – 電生理學模擬
電腦模擬方法可取代多數的動物實驗，並加快測試速度、生成精準的可視化數據，艾索科技提供專業的醫學解決方案，使用 LS-DYNA 模擬分析軟體模擬心臟電生理學，並進行藥物建模，透過電腦計算藥物與心搏的相互影響與風險，同樣的模擬方法也可運用到其他器官的毒性實驗，加速藥物開發的臨床前測試。
心臟毒性的風險評估模擬結果：
電腦模擬臨床前試驗(左) 與 基於電生理學的心肌細胞電腦重建(右)。
- 心臟毒性評估 – 工程目標
- 加速藥物開發的臨床前測試
- 電腦計算評估藥物引發多型性心室心搏過速（TdP）的風險
- 減少臨床前的動物試驗
- 我們的優勢與解決方案
- 模擬軟體內建心臟細胞模型庫，能呈現人類心臟與離子電導的相互變異性
- 藥物建模模型與體外實驗數據完全相關
- 數位孿生系統可運行1000s模擬來執行毒性風險評估，並識別1000+心臟細胞群中的再極化和去極化異常
- 短時間內可預測大量條件配置的藥物心臟毒性
- 驗證更多候選藥物並減少臨床前動物試驗
- 方法可以擴展到神經毒性、腎毒性、肝毒性等實驗
膜電位與動作電位模擬分析(左) 與 候選藥物的心律失常風險與心動週期計算(右)。
生物醫學工程模擬應用
LS-DYNA 是一款強大的多物理場模擬軟體，同時具備結構(Mechanics)、熱 (Thermal) 和流體 (CFD) 、電磁(EM)等多物理場的求解器，並且求解器之間可以進行相互耦合，因此 LS-DYNA 能模擬極為複雜的生物醫學問題，如心臟泵血、電生理學等。透過 LS-DYNA 的模擬，將能協助研發各種人體內的醫療器材，並進一步提升醫療技術的發展。
