Làm lành vết thương giống như một trò chơi. Nga phát triển phương pháp mới để mô tả vết thương

Các nhà khoa học tại Đại học Y khoa Tyumen, Nga (TyumSMU), đã xây dựng mô hình toán học để dự đoán quá trình phục hồi làn da sau các vết thương có nguồn gốc khác nhau.

Theo họ, việc sử dụng biểu thức toán học từ lý thuyết trò chơi giúp tính toán chính xác nhất phần đóng góp của từng chất tham gia vào quá trình liền vết thương. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí "Ngành Y tại các đại học vùng Ural".

Chữa lành vết thương

Chữa lành vết thương là một quá trình sinh hóa phức tạp, gồm nhiều giai đoạn, sự phát triển của quá trình này rất khó dự đoán do có nhiều chất liên quan. Theo các chuyên gia của TyumSMU, trong trường hợp da bị tổn thương nghiêm trọng, việc dự đoán khả năng phục hồi làn da là một phần quan trọng trong chẩn đoán, cho phép các bác sĩ điều chỉnh phương pháp điều trị và xử lý vết thương một cách hiệu quả nhất có thể.

Các nhà khoa học TyumSMU lưu ý rằng, người ta phân biệt ba lớp trên da người: lớp biểu bì (Epidermis), lớp trung bì (Dermis) và lớp mô hay còn gọi là lớp hạ bì (Subcutaneous Hypodermis). Ngoài ra, da người có độ dày khác nhau (da dày và da mỏng), có thành phần mô khác nhau, trên da có các nang lông, mạch máu và các tuyến mồ hôi. Do đó, “vị trí khởi đầu” của các tế bào tham gia quá trình tái tạo, thứ tự tham gia của chúng, thời gian tiếp xúc với các chất kích thích chữa lành phải được tính toán cho từng bệnh nhân riêng biệt.

Các nhà khoa học từ đại học TyumSMU tự đặt cho mình nhiệm vụ phát triển một mô hình toán học tối ưu cho phép “bổ sung”, “loại bỏ” và “làm chậm” những “người chơi” tham gia quá trình tái tạo.

Các nhà nghiên cứu đề xuất mô tả quá trình chữa lành vết thương trên da bằng phương thức hình thành một vectơ giá phi tập trung – giá trị Shapley. Trong lý thuyết trò chơi, giá trị Shapley là một giải pháp phân phối cả lợi nhuận và chi phí một cách công bằng cho nhiều người chơi, để mô tả các quá trình trong đó một số người tham gia với “vị trí khởi đầu” và khả năng khác nhau kết hợp nỗ lực để đạt được kết quả thuận lợi nhất.

Giá trị Shapley được sử dụng trong học máy để phân loại các đối tượng theo những đặc điểm không đồng đều. Theo các tác giả của cuộc nhiên cứu, việc phục hồi làn da bị tổn thương có thể đạt được nếu các cấu trúc tế bào khác nhau ở lớp biểu bì và hạ bì đều đáp ứng các điều kiện của giá trị Shapley được mô tả thông qua các đặc tính hóa mô miễn dịch định lượng.

Các chuyên gia cho biết, những điều kiện này bao gồm tiên đề “kẻ ngốc hơn” cho phép tính đến những “người chơi” vô dụng trong quá trình chữa lành làn da bị tổn thương.

"Để giải thích lý thuyết này có thể sử dụng phép tương tự của nhà toán học người Nga Alexey Savvateev. Hãy tưởng tượng một nhóm nhạc đường phố nhận tiền từ những người qua đường. Tiền được bỏ vào một chiếc hộp đựng tiền chung. Sau khi kết thúc giờ làm việc, các nhạc sĩ nên chia sẻ thu nhập. Nếu bằng nhau thì không có câu hỏi nào được đặt ra. Nhưng, nếu các nhạc sĩ bắt đầu tìm hiểu ai trong số họ đóng góp nhiều hơn cho “sự nghiệp chung”, thì nên sử dụng phương pháp nào? Làm thế nào để đánh giá được phần đóng góp của một tay trống, một nghệ sĩ violin và một ca sĩ?”, - cô Vita Sozonyuk, giảng viên cao cấp Khoa Đào tạo Huy động Y tế và Y học Thảm họa tại đại học TyumSMU cho biết.

Cô lưu ý rằng, một trong những phương pháp là lý thuyết trò chơi, đây là một phương pháp toán học để nghiên cứu các chiến lược tối ưu trong trò chơi. Trò chơi được hiểu là một quá trình trong đó hai hoặc nhiều bên tham gia, đấu tranh để đặt lợi ích riêng của mình. Mỗi bên có mục tiêu riêng và sử dụng một số chiến lược có thể dẫn đến thắng lợi hoặc thất bại tùy thuộc vào hành vi của những người chơi khác. Lý thuyết trò chơi giúp lựa chọn các chiến lược tốt nhất dựa trên sự hiểu biết về những người tham gia khác, nguồn lực của họ và các hành động mà họ có thể thực hiện được.

Các chuyên gia của TyumSMU đã xây dựng một mô hình toán học để mô tả quá trình chữa lành các vết thương trên da thuộc nhiều loại khác nhau: bỏng do hóa chất và nhiệt, vết thương rách da và lỗ thủng trên da. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, giá trị Shapley linh hoạt nhất, đồng thời mô tả chính xác những thay đổi ở các mô quan sát được trong quá trình tái sinh.

Theo chuyên gia Vita Sozonyuk, cuối cùng, quá trình nghiên cứu về phục hồi và tái tạo mô sẽ đưa nhóm khoa học của TyumSMU đến gần hơn với việc phát triển một “giàn giáo” nguyên mẫu để chữa lành vết thương toàn bộ lớp da và những hệ thống khác trên cơ thể.