使用计算模型在ICU中更好地调节温度

调节体温或体温调节是一项重要功能，对于维持健康至关重要。在哺乳动物中，各种温度控制生物学机制对于维持热平衡至关重要，即维持热量产生速率和热量散失速率之间的平衡，为此，无数的生物体进化出了特征灵活的机制和行为适应性。

通常，偏离正常核心体温是有害的，但在某些情况下它们可能是有益的。例如，发烧期间体温升高可以帮助抵抗病原体。在临床环境中，以目标温度管理的形式精确调节体温是医院重症监护的重要组成部分。例如，将人体的核心温度降低至32-34°C(轻微体温过低)以抵消因心脏骤停成功复苏后出现的严重体温过高，这已成为近二十年来治疗指南的一部分，并已挽救了许多生命。这些患者的死亡率随体温调节而提高。通过保护大脑免受缺氧和灌注减少的影响，这些疗法还提供了更好的神经功能。

尽管可能挽救生命，但在临床环境中诱导体温变化很困难，并且与许多可能有害的生理继发性变化相关，例如心率的大幅降低，尿量的增加以及电解质浓度的变化。温度管理还带来了许多其他的治疗和诊断程序(例如，紧急冠状动脉插管，CT扫描，血管导管插入)，所有这些都是时间敏感的。

其他挑战来自患者反应的可，以及存在多种实现降温的不同方法的事实，例如静脉内注入冷流体，冷却毯，血管内冷却导管等。这些中的每一个都有其优点和缺点，但是很难预测患者的反应方式以及最佳的治疗方案。因此，找到新的甚至更好的温度管理技术至关重要。

近年来，已经提出了计算生物热模型，以更好地理解潜在的生物热过程并预测患者热状态的变化。在这些模型中，人体通常由两个相互调节的温度调节系统代表：控制主动系统，代表人体的调节反应(例如，血管收缩，血管舒张，发抖，出汗和代谢热产生)和受控被动系统(例如，人体与环境之间的热相互作用)。

当今可用的许多模型都是基于人体的复合模型，该模型由代表头部，主体，上肢和下肢的多个圆柱体组成。热交换通过血液流动在不同的身体部分之间发生，并且也通过核心，皮肤和血液之间的不同热传递过程在部分之间发生热交换。

人体的生物热模型变得越来越全面，一个宏伟的目标是将实时且易于使用的测量设备与针对各个患者量身定制的计算热模型相结合，可用于预测和精确调节住院期间患者的体温变化。希望他们还将协助设计专用设备，以控制热能向目标区域的输送并改善疾病的治疗，例如癌症患者的治疗方法。该方法也以温度控制的药物释放为名。

一个潜在且有希望的例子是从中孔二氧化硅纳米颗粒中释放分子，该分子可以静脉内给药并与外部热刺激(例如磁场)发生反应。特别是结合智能生物测量技术的进步，这种跨学科方法在各种临床环境中优化温度管理策略具有巨大潜力。这是跨学科的生理学，临床研究，生物统计学和生物物理模型的研究如何可以带来新颖和创新解决方案的另一个例子。

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