心房颤动（AFib）是一种心脏疾病，其特点是心脏腔室跳动快速且不规则。它是心律失常最常见的类型，也是中风的主要心脏原因。
虽然目前已有多种治疗方法——从药物到手术——但研究人员仍在继续寻找改善心房颤动的更好选择。美国国立卫生研究院（NIH）预测，到2050年，美国将有高达1200万人受到心房颤动的影响。
一种新兴策略包括电刺激，即神经刺激，研究人员认为这种技术可能抑制、治疗甚至逆转这种疾病。
"在实验层面，神经刺激已被发现不仅能帮助心房颤动患者，还能帮助射血分数降低的心力衰竭和高血压患者。然而，当在大规模临床研究中应用时，结果却不尽如人意。部分问题在于剂量。研究人员无法确定应该给予多少刺激。他们在没有身体实时反应反馈的情况下盲目操作。"
奥卢瓦桑米·阿德奥杜（Oluwasanmi Adeodu），理海大学化学与生物分子工程系博士后研究员
在最新一期（2025年10月29日）的《PLOS ONE》杂志上发表的一篇论文中，阿德奥杜和他的团队提出了一种模型，该模型包含人类心血管系统、控制心脏的脑部处理中心以及连接心脏与大脑的信息通路。该模型旨在预测心房颤动发作后患者的心血管动力学反应，最终可以帮助回答神经刺激应在何处以及以何种水平应用的问题，从而使这种方法更接近成为心房颤动的个性化治疗形式。
"这是一项转化性研究，"论文主要研究者阿德奥杜表示，该论文的共同作者包括理海大学P.C.罗辛工程与应用科学学院研究副院长、化学与生物分子工程R.L.麦肯教授梅尤雷什·科萨雷（Mayuresh Kothare）。"作为工程师，我们把临床医生对心房颤动的了解——以及患者发生的所有生理变化——转化为数学公式。我们的目标是回答一个问题：我们的模型能否匹配心房颤动对血压和心率等易于测量的心血管动力学指标的已知影响？如果答案是肯定的，我们就可以用它来探索新的关联。"
答案确实是肯定的。研究团队将他们的模型与临床数据进行验证，发现其对心率、每搏输出量和血压的预测与医生在真实患者中观察到的情况相符。一个特别有趣的结果是：模型将心脏中的房室结部分标记为刺激的强有力候选区域。同一区域已经是消融治疗的目标，这表明该模型走在了正确的轨道上。
阿德奥杜表示，现在为进一步研究奠定了基础。研究人员可以利用理海大学团队的模型作为工具，探索神经刺激可以在何处以及多大程度上改变升高且不规则的心率，或改善与心房颤动相关受损的动脉压力反射敏感性。他们可以利用模型的预测能力测试刺激心血管系统不同部分的效果，而无需依赖动物或人类受试者。一旦他们使用模型优化了方法，就可以在患者中测试这些策略。随着临床医生使用该模型，他们的反馈将有助于进一步完善它。
科萨雷（通讯作者）认为，这篇论文是合著者——新墨西哥大学的拉杰·瓦迪格帕利（Raj Vadigepalli）博士（原托马斯杰斐逊大学）、特拉华大学化学工程研究生米歇尔·吉（Michelle Gee）以及埃默里大学的巴巴克·马哈茂迪（Babak Mahmoudi）博士——合作努力的成功结果。该项目是通过美国国立卫生研究院（NIH）220万美元的资助，通过"刺激外周活动缓解疾病"（SPARC）计划开展的，该计划专注于开发软件和建模工具，以优化向周围神经输送神经刺激信号，治疗心脏心律失常、高血压以及胃和膀胱疾病等病症。科萨雷和马哈茂迪共同领导了该项目，该项目于2023-2024年结束。
"该模型的主要优势在于其计算可行性，不像更复杂的三维心脏模型需要高性能计算基础设施来解决方程，"科萨雷说。"这种低计算成本使其特别适合快速测试甚至实时使用，允许患者与其心脏系统的虚拟表征之间进行双向数据和信息流，在真正的'数字孪生'框架内运作。"
阿德奥杜表示，最终的长期目标是开发一种自动可穿戴设备，能够持续监测生理反馈并向心房颤动提供适当的刺激。目前，将严重疾病转化为数学和代码已经使临床医生更接近真正个性化的心脏护理。
"一旦你有了一个好的模型，它就会打开一个全新的洞察和关联世界，"阿德奥杜说。"这经典地证明了当来自不同领域的人们走到一起时，奇迹就会发生。"
来源：
理海大学
参考文献：
Adeodu, O., et al. (2025). 心房颤动在闭环人类心脏-动脉压力反射系统中的短期心血管动力学效应. PLOS One.
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