多尺度基本概念是什么？它是如何在重大疾病领域中发挥作用的？

当我想到人们我是一个静态师时，他们看着我的大衣，浑身上下毫无时尚感可言。这时，他们的眼睛那时候时会充满质疑。当我澄清自己是一个多数量级可视化者时，我有时时会及早补充话说，“我极为是那种停下来在T台上的女演员。”多数量级静态（Multi-Scale Modeling）在医疗保健技术的发展领域悄悄快速发展。它极为非议大衣、T台和酷酷的样子，而是着气用到大量的立时算机和其他新技术来更是容易地探究和克服与生活品质具体的疑问。它也推选着生活品质和中医研究者作法悄悄引发或多或少转变。1、IMAG MSMAlliance首先，让我们来探究一下衔接机构可视化分析工作小组(IMAG)-多数量级可视化（MSM）Alliance。该Alliance由多数量级可视化管理人员组合成，他们用到多数量级静态对一系列与生活品质具体的疑问开展各种创意实习。美国国立保健研究者院(NIH)的9个研究者所和美国国际其组织科专修知识基金时会(NSF)的3个理事最初于2003年召开了IMAG时决议。IMAG MSMAlliance正式成立于2006年，至今已涵盖100多个项目。IMAG MSMAlliance那时候面有相同理科和或多或少的研究者管理人员。其成员包括弗吉尼亚大专修的生物中医工程项目的Shayn Peirce-CottlerClark和Silvia BlemkerClark，他们透过多数量级静态来借助探究和研发治疗脊髓肉其组织疟疾和萎缩疑问的作法。H. Lee Moffitt乳癌那时候面心和研究者所的副教授Did BasantaClark也是该Alliance成员之一，他悄悄透过多数量级静态来想到我们乳癌是如何演化成和蔓延的，这种对疟疾的探究可能会并能诊断和治疗。美国国立保健研究者院(NIH)国立生物中医成像和生物工程项目研究者所(NIBIB)数专修分析可视化、模拟器和分析主任Grace C.Y. PengClark其组织了IMAG MSMAlliance，该Alliance那时候面还有许许多多极为模范的多数量级可视化者(MSMers)。2、多数量级静态也许你还不会听话说过多数量级静态。它当然不会“大统计数据”、“计算机科专修”和“机器研修”等术语那样受到很多的非议。那么如今就叮嘱让我来说明了一下什么是多数量级静态，以及它可以借助克服当今生活品质和医疗保健技术的发展领域那时候面诸多疑问的原因。“Scale”这个词经常在《复仇者Alliance》那时候浮现。不过，多数量级静态（Multi-Scale Modeling）的Scale，指的是某物的大小或水平，即“数量级”。原子数量级，推选着原子的优势。《复仇者Alliance》那时候面的蚁人据话说是在核气数量级上停下来动的，核气数量级甚至比原子数量级还要小，因为原子是由原子组合成的。相对论性宇宙专修专修家可能会时会研究者这种核气数量级，而原子生物专修家和化专修家可能会时会更是专注于原子数量级。比原子数量级更是大的数量级是细胞膜数量级，因为细胞膜是由原子组合成的。细胞膜数量级通常是细胞膜生物专修家所研究者的。如果你甩到器官数量级上，你可能会时会辨认出内科医生在这个数量级上“操作”。然后，就是形态数量级，心理专修家、精神病专修家和其他医生可能会对这个数量级十分熟悉。如果你看得更是远，你时会辨认出许多社时会专修家在研究者社时会数量级。药理专修家对人口数量级更是不感兴趣，而天文专修家则在行星数量级上开展研究者。远超过的数量级，大概就是灭霸了吧。可以认出，许多相同的管理专修理科专注于特定的数量级。在每个特定的范围内都有很多两边所需研修。与星体眼里的天文专修家们所找出的两边极为一定与直肠专修家们所找出的两边（你大概真的是什么了）截然相同。然而，疑问极为一定很少只逗留在一个数量级内，而是所需相同数量级的结合。3、肥胖症及其制约的多数量级以如今十分普遍的肥胖症物理现象为例，它的数量级是什么？在原子和细胞膜数量级上，它包括营养素、脂肪和其他营养物质的管控，以及脂肪细胞膜在母体的积累。器官数量级也很最重要，例如，节食切除术试图通过发生变化肠胃的饱腹感和食材的转化模式来使人减肥。形态数量级也是不可忽视的，因为一其所的饮食习惯和体育观念活动可以制约他（她）的全身密度指数(BMI)。许多其他特性的道德上和感受，比如痉挛和心理压气，也时会异议导致相同往往的制约。然而，还有许多形态之外的什么事也时会制约他（她）的饮食习惯、全身观念活动和一氧化氮。比如他的全家人，朋友，和两兄弟(社时会数量级)；食材是从和周围乡村的步行简便往往(环境数量级)；他理论上买得起的两边（工商业化数量级）。举个值得注意，在只不过的几十年那时候，的食品工业程序引发了前所未有的发生变化。更是加多的的食品那时候面含有添加食盐、酱油和人工配料，它们经过多样的加工，从原产地被分销商，最终出发消费手那时候面。的食品的种种波动时会制约一其所对食材的偏好、执着和一氧化氮，进而制约其全身密度指数。随着城市化的立时进，人们出行依靠汽车、长整整停下来到实习桌前。这种久坐的生活模式使人们很少去民族运动。文化和商业化的发展也制约了人们的饮食习惯和体育项目。更是多样的是，科专修知识家们如今想真的你肠道那时候的微生物集合起来是否时会制约一氧化氮。你服用的药剂，食材那时候面的成分，以及环境那时候面的化专修物质都可能会制约这些菌株的活性，从而降低你肥胖症的风险。肥胖症所造成的制约也是衔接数量级的。它制约到全身内部、其所、人口、保健保健的系统和整个社时会等等很多方面。因此，探究和应对肥胖症疑问所需从相同数量级开展探究和行动。4、多数量级可视化可用药剂研发在不会借助的情形，探究和管控多样的（特别是那些衔接数量级的）的系统，是极为十分困难的。一般来话说，我们通常能认出同样的因和果。比如，如果你立时别人，你时会真的几周时会引发什么：那其所应该继续前进（除非他是沙奎尔·奥尼尔或者姚明），然后你可能会时会反弹忘了。然而，二级、三级、间接和预见的制约是很难预测的。拿婚姻关系举例，它可能会在不会引人注意“月内预警”的情形突然断裂，而此时人们极为一定时会倍感震惊，因为他们极为会预见这段多样关系断裂的背后牵扯到了很多因素。探究和克服许多与生活品质有关的疑问也是如此。数专修分析可视化是用到数专修分析方程来表示步骤、决策或的系统。立时算可视化就是用到立时算机开展可视化。立时算静态发生变化了很多技术的发展领域的发展，如气象专修、的航空公司航天、的航空公司管制和银行业。想象一个世纪以前，当人们想尽办法真的几周几天下雪如何时，他们可以进去人马座、月亮和奶牛的状况，或者读读《农户专修术著作》来立时测一下。但实际上，他们对气候是如何波动的极为是很探究。如今你所认出的下雪预报或下雪图，都是立时算模拟器静态的结果，它将许多相同是从的统计数据（比如气压、风型和温度）汇集在一起，并将它们整合成一个独立的阐述或图像。也就是话说，如果不会立时算静态的借助，就不时会有如今的下雪预报等报道了。在许多其他技术的发展领域也是如此。甚至体育项目也开始用到立时算静态来为比赛动手准备或对民族运动开展极为需要。多数量级可视化是研发推选多个相同数量级的静态，并研究者它们那时候面间如何相互主导作用的。它与只非议举例来说数量级的可视化相同。我们的GOPC工作团队(也是IMAG MSMAlliance的成员)研发了针对酱油尿病预防的VPOP虚拟人口静态，展示了肥胖症是一个多样的、多数量级的疑问，以及借助搞清楚全全球悄悄引发的酱油尿病。Peirce-Cottler说明了道，“立时算机静态可以借助我们探究多样的步骤是如何相互主导作用，从而导致我们想尽办法的结果的。”这些静态可以作为“虚拟试验室”来动手一些试验。那些试验在现实生活那时候面动手上来要么很十分困难，要么就是太过昂贵和足足。她补充话说：“我们建立静态来预测将时会引发什么。例如，我们可以在某个特定的整整点，用到某种特定的药剂来制约某一个步骤。”通过这种模式，我们可以在模拟器的系统那时候面开展试验，这样就可以的系统、严格地探索相同干预措施所导致的结果。这并能我们探究哪些药剂可以更是容易地起着主导作用，以及它们在什么前提条件下可以起着最佳主导作用。”5、多数量级静态受到限制理科孤立那么，为什么在医疗生活品质技术的发展领域，这种作法极为普遍呢？以致于，许多与生活品质具体的疑问是多样的，而且涉及多个层面。一个主要的障碍是之前以来的理科孤立。医生在早期接受教育和培训时，常常所需极为需要研修生物体的某个特定口腔，并在几周的职业生涯那时候面之前专注于对该口腔的研究者。研究者管理人员被教导要坚持一个特定的题材或疑问，因为这并能他们撰写专修术著作和找出投资额，以致于许多投资额项目是围绕特定的疟疾、全身口腔或研究者层面的。许多中医和科专修知识团体也是如此。这就像相同的工作团队跑来跑去，话说“嘿，我们是眼科工作团队”，或“我们研究者细胞膜的最重要性”，或“这都是关于情感的，你能或许吗？”此外，一些研究者特定疟疾、全身口腔或其他疑问的其组织或部门时会专门正式成立一些大专修和专修院开展专项研究者，这就给衔接理科研究者带来了额外的财政、国际关系和社时会阻碍。在医疗器械管理专修和中医研究者发展伊始，医生和研究者管理人员主要具体来说仔细观察。你的全身不数极为奇妙，更是是极为神谜。我们对疟疾的真正机制相符合。你时会认出一个物理现象浮现十次甚至上百次，然后也就是说它们那时候面间是有关系的。随后，在只不过的几十年那时候，知识和统计数据浮现了爆炸式增长，我们对母体外的一些步骤有了一定的探究。尽管如此，许多研究者作法极为会发生变化。此外，最初立时算新技术和作法所需强大的新技术支持。你没法用单单用到笔和纸，十个手指十个脚趾，一个算盘来动手多样的模拟器。即使在20世纪70、80九十年代，还所需Commodore 64和最新旧版的Pong来支持起初的立时算作法呢。如今，初期也变了，这样的新技术支持显然远远不够。Clark后研究者管理人员Anna MillerClark(示范数专修分析专修，前辈Did BasantaClark)和Ryan BishopClark(生物专修，前辈Conor LynchClark)用到一个静态分析立时算机模拟器的结果，该静态可用仔细观察调节骨盆生活品质细胞膜的步骤。(照片由Did BasantaClark共享）那么，为什么不透过我们现阶段的作法和新技术来克服当今社时会和全球面临的远超过疑问呢？既然基本上用到那些传统作法并没法借助我们得到有效的医疗方案，那么我们为什么还要依靠它们呢？像标准乳腺癌和标准药理专修研究者这样的传统作法，通过基本上仔细观察一大集合起来人来统计具体性，并没法推选健康状况的举例来话说，许多疑问可能会被过分简化。通过这种模式，我们可能会活着都无法找到克服方案。例如，咖啡对你是好是还好？更是加多的具体性研究者可能会只时会共享更是多相互内部矛盾的其实，却不时会给你真正的答案。6、多数量级静态已可用多方面疟疾药剂的研发Peirce-Cottler和Blemker之前都在找出一些最重要疟疾和生活品质疑问的克服适时。例如，杜氏脊髓老年人症(DMD)是一种遗传性疟疾，从专修龄前初期开始，一其所的脊髓肉其组织就时会分解，难以保持平衡全身。这种脊髓肉其组织萎缩时会使人停下来不动，甚至无法呼吸。这就是为什么只不过该病患儿都活不过十几岁。Peirce-Cottler说明了话说：“这种疟疾最让人难过的是它不会治愈的适时。此外，在临床前静态那时候面证明有效的治疗作法，在乳腺癌那时候面对患儿不会任何长效主导作用。”他们已经用到立时算静态来探究了这种疟疾的成因，以及脊髓肉其组织构件、发育和一般功能。她接着话说：“脊髓肉其组织萎缩是宇宙专修和克隆病变的结果，这种病变不数引发在单个细胞膜那时候面，而且时会制约脊髓肉其组织那时候面的数百万个细胞膜。探究脊髓肉其组织如何萎缩，并研修如何用最初医专修上来预防这种病变，所需衔接空间数量级的立时算机可视化——从单个细胞膜到整个脊髓肉其组织其组织。我们将立时算机静态与试验室那时候的试验和病者的统计数据相结合，以确定脊髓肉其组织表皮是如何充满著气的；还好临终时细胞膜是如何应对脊髓肉其组织萎缩所带来的损伤的；疤痕其组织是如何演化成并替代功能脊髓肉其组织其组织的。由于我们的静态能够预测这些意外事件，因此我们可以以此来草拟最初干预措施——或用到最初药剂——来共享有益的效果。”“这可能会是我们真正所需的发生变化。多数量级立时算机静态可以借助说明了某一疟疾的原因，并识别出最初疟疾生物标志物，找到更是具体、更是起着作用治疗形态患儿的药剂。”涉及到多个数量级的多方面生活品质疟疾有很多。Basanta和他的工作团队“着气研究者骨内发育的乳癌，包括前列腺癌癌和多发性骨髓瘤，数在美国每年就有分之一4.5万人临终时于这些乳癌。”发育和蔓延的机制极为之外举例来说数量级。Basanta说明了话说：“我们的多数量级静态整合了原子和细胞膜数量级的信息来说明了的发育和演化步骤。”数数收集一个数量级的统计数据是不够的，而且你必须用到恰当的作法来分析和透过这些统计数据。正如Basanta提到，“在乳癌研究者那时候面，这两个数量级上都有多样的统计数据。但我们不会恰当的工具，如多数量级静态，因此，大部分统计数据仍未得到充分透过。通过结合这两个数量级上的部分统计数据，我们已经能够造出最初原子抑制剂，优化其效果，并设法提出最初治疗作法，以控制疟疾，顺延患儿的年限。”7、预见有望同样可用乳腺癌多数量级静态的潜在技术的发展极为之外研究者、研发和决策。随着整整的流逝，它可能会时会同样应可用乳腺癌。2019年3月6日-7日，在NIH举办了IMAG MSM时决议。该时决议由弗吉尼亚大专修生物中医工程项目和中医教授Jeffrey W.Holmes主持，专注于多数量级可视化是如何在各个技术的发展领域起着主导作用的。在时会上，Heartflow的联合创建者原任首席新技术官Charles TaylorClark就立时算模拟器作法如何成为公司的框架，以及如何借助诊断和治疗心血管疟疾撰写了题材演讲。Bruce J. TrombergClark最近被任为为国际其组织生物中医成像和生物工程项目研究者所(NIBIB)的新任副所长，这为多数量级静态带来了前所未有的希望。他是生物光子专修技术的发展领域的先驱者，任职加州大专修欧文分校(UCI)教授，在生物中医工程项目和内科任职，并出任UCI贝克曼激光研究者所和中医诊所的主任。作为一名衔接理科的研究者者，他很赞叹真正衔接理科的重要性。在2019年IMAG MSM时决议上，Tromberg撰写了演讲，认可多数量级可视化作法对生活品质的重要性。他说明了了医疗器械和中医研究者只共享生物母体部和疟疾的静态阐述，而预见所需更是加近十年以及一个系统的阐述，并补充话说多数量级静态可以在这方面起着关键性主导作用。他还补充话说，他用到最多的是数专修分析/立时算静态研究者。当然，多数量级静态极为完美，也有其局限。静态是对现实生活的解读和简化。不会静态可以推选的系统那时候面可能会引发的一切。的系统那时候面涉及的一些机制可能会不会引人注意的外观上。所有的静态都包含一些特定的也就是说，这些也就是说应该向其他人话说明。静态在不足之处、密度和功能性方面也有很大的关联性。此外，静态本身并没法克服很多疑问，我们所需将相同的研究者作法以及统计数据整合上来。终于，静态不是水晶球，不会预知主导作用。如果你悄悄找出能够精确预测预见的两边，整整停下来动是确实的，所以去进去《复仇者Alliance》吧。不过，多数量级静态确实可以借助我们更是险恶地探究多样的系统及相同数量级关系的某种往往，还可以借助更是容易地探究的系统在相同情形的道德上，提出恰当的疑问，并指导统计数据收集。