多尺度模型是什么？它是如何在重大疾病领域中值得注意的？

当我知道人们我是一个框架师时，他们吓坏我的鞋，浑身上下毫无时尚感可言。这时，他们的耳朵之中才会充满质疑。当我否认自己是一个多微小可视化者时，我有时才会主动缺少话说，“我并不是那种走在T台上的女模特。”多微小框架（Multi-Scale Modeling）在护理应用准备并能发展。它并不瞩目鞋、T台和酷酷的表情，而是着力适用大量的电脑和其他核心技术来更为好地明白和解决问题与身心健康系统性的解决问题办法。它也代表者着身心健康和医习研究者量化方法准备牵涉到根本性转衰。1、IMAG MSM自由联盟首先，让我们来了解到一下跨越机构可视化量化指导组(IMAG)-多微小可视化（MSM）自由联盟。该自由联盟由多微小可视化执法人员合组，他们适用多微小框架对一系列与身心健康系统性的解决问题办法同步进行各种创新指导。澳大利亚国立护理研究者院(NIH)的9个研究者所和澳大利亚国家政府科习基金才会(NSF)的3个理事在此之后于2003年召开了IMAG才代表者大会。IMAG MSM自由联盟筹组于2006年，至今已涵盖100多个新项目。IMAG MSM自由联盟中都有各不相同习科专业课程和氛围的研究者执法人员。其核心变为员最主要马之中兰州大习的机械施工施工的Shayn Peirce-Cottler芝加哥大习和Silvia Blemker芝加哥大习，他们透过多微小框架来为了让明白和开发新病患肌肉组织性疾病和萎缩解决问题办法的量化方法。H. Lee Moffitt乳胃癌中都心和研究者所的教授Did Basanta芝加哥大习也是该自由联盟核心变为员之一，他准备透过多微小框架来知道我们乳胃癌是如何导致了和扩散的，这种对性疾病的了解到或许并能病症和病患。澳大利亚国立护理研究者院(NIH)国立机械施工变为像和生命体施工研究者所(NIBIB)数习可视化、仿真和量化主任Grace C.Y. Peng芝加哥大习组织起来了IMAG MSM自由联盟，该自由联盟中都还有许许多多非常优秀的多微小可视化者(MSMers)。2、多微小框架只不过你还不才会听话说过多微小框架。它当然不才会“大资料”、“人工智能”和“机器修习”等术语那样受到很多的瞩目。那么现在就劝让我来表述一下什么是多微小框架，以及它可以为了让解决问题当今身心健康和照护应用中都诸多解决问题办法的因素。“Scale”这个词经常在《复仇者自由联盟》之中显露现。不过，多微小框架（Multi-Scale Modeling）的Scale，指的是某物的体积或程度，即“微小”。分子结构微小，代表者着分子结构的优势。《复仇者自由联盟》中都的蚁人据话说是在亚原子微小上天梯的，亚原子微小甚至比分子结构微小还要小，因为分子结构是由原子合组的。原子核物理习家或许才会研究者这种亚原子微小，而分子结构生命体习家和化习家或许才会更为不感兴趣于分子结构微小。比分子结构微小更为大的微小是线粒体微小，因为线粒体是由分子结构合组的。线粒体微小通常是线粒体生命体习家所研究者的。如果你跳到器职微小上，你或许才会发现外科在这个微小上“系统设计”。然后，就是形态微小，心理习家、精神病习家和其他眼科医生或许对这个微小十分熟悉。如果你看得更为远，你才会发现许多社才会衰迁习在研究者社才会衰迁微小。流行病习家对人口微小更为感兴趣，而气象习家则在行星微小上同步进行研究者。第二大的微小，仅仅仅仅就是灭霸了吧。可以认出，许多各不相同的专业课程习科专业课程不感兴趣于特定的微小。在每个特定的范围内都有很多外面无需修习。与天王星打交道的气象习家们所找出的外面往往与直肠习家们所找出的外面（你仅仅仅仅明白是什么了）截然各不相同。然而，解决问题办法往往并不多只停留在一个微小内，而是无需各不相同微小的结合。3、肥胖及其阻碍的多微小以现如今十分相比较的肥胖周期性为例，它的微小是什么？在分子结构和线粒体微小上，它最主要碳水化合物、脂肪和其他营养的处置，以及脂肪线粒体在人体内的积累。器职微小也很更进一步，例如，减肥手术借此通过相反胃的饱腹感和蜂蜜的吸收方式来使人减重。形态微小也是不可忽视的，因为一更进一步的饮食和体育大型活着动可以阻碍他（她）的双腿质量Index(BMI)。许多其他类型的行为和察觉到，比如睡眠和压力，也才会异议导致了各不相同以往的阻碍。然而，还有许多形态之外的事情也才会阻碍他（她）的饮食、双腿大型活着动和一氧化氮。比如他的家人，朋友，和同伴(社才会衰迁微小)；蜂蜜可能和周围社区的步行方便以往(环境微小)；他所能负担得起的外面（经济微小）。举个例子，在过去的几十年之中，食品工业工序牵涉到了相当大的相反。越来越多的食品中都含有加到盐、糖浆和人工配料，它们经过多样的加工，从原产地被分销，最终到达消费者手之中都。食品的种种衰化才会阻碍一更进一步对蜂蜜的偏好、执著和一氧化氮，进而阻碍其双腿质量Index。随着城市化的后下进，人们显露行倚赖汽车、长星期躺在指导桌前。这种久坐的穷困着方式使人们并不多去运动所。文化和商业的发展也阻碍了人们的饮食和体育半决赛所。更为多样的是，科习家们现在不想明白你肠道之中的微生命体为数众多是否才会阻碍一氧化氮。你服用的类固醇，蜂蜜中都的变为分，以及环境中都的化习物质都或许阻碍这些细菌的活着性，从而增加你肥胖的风险。肥胖所导致的阻碍也是跨越微小的。它阻碍到双腿实质上、更进一步、人口、护理保健种系统和整个社才会衰迁等等很多方面。因此，明白和考虑到肥胖解决问题办法无需从各不相同微小同步进行思维和行动。4、多微小可视化用于类固醇核心技术开发新在不才会为了让的情况下，明白和处置多样的（特别是那些跨越微小的）种系统，是非常艰难的。一般来话说，我们通常能认出从外部的因和果。比如，如果你后下别人，你才会明白再一才会牵涉到什么：那更进一步某种程度后退（除非他是沙奎尔·戴维斯或者姚明），然后你或许才会反弹回去。然而，二级、三级、间接和未来的阻碍是很难预见的。拿婚姻彼此间举例，它或许在不才会明显“提前预警”的情况下正要软化，而此时人们往往才会感到不安，因为他们并不才会意识到这段多样彼此间软化的却是牵扯到了很多因素。明白和解决问题许多与身心健康有关的解决问题办法也是如此。数习可视化是适用数习方程来表示工序、决策或种系统。量化可视化就是适用电脑同步进行可视化。量化框架相反了很多应用的发展，如气象习、泛美航空航天、泛美航空监管和金融业。不想象一个世纪以前，当人们不想要明白再一几天天气如何时，他们可以到底水星、同年亮和奶牛的状况，或者读读《农民年报》来后下测一下。但实际上，他们对气候是如何衰化的并不是很了解到。现如今你所认出的天气报告或经纬度，都是量化模拟器框架的结果，它将许多各不相同可能的资料（比如气压、风型和温度）紧密结合在一起，并将它们定位变为一个统一的描述或图片。也就是话说，如果不才会量化框架的为了让，就不才会有现在的天气报告等美联社了。在许多其他应用也是如此。甚至体育半决赛所也开始适用量化框架来为半决赛要用准备或对运动所同步进行选择。多微小可视化是开发新代表者多个各不相同微小的框架，并研究者它们之间如何互不效用的。它与只瞩目单一微小的可视化各不相同。我们的GOPC设计团队(也是IMAG MSM自由联盟的核心变为员)开发新了针对糖浆尿病预防的VPOP虚拟世界人口框架，展示了肥胖是一个多样的、多微小的解决问题办法，以及为了让理清全当今准备牵涉到的糖浆尿病。Peirce-Cottler表述道，“电脑框架可以为了让我们明白多样的工序是如何互不效用，从而导致了我们不想要的结果的。”这些框架可以作为“虚拟世界实验室室”来要用一些实验室。那些实验室在现实穷困着中都要用紧紧要么很艰难，要么就是太过昂贵和耗时。她缺少话说：“我们筹组框架来预见将才会牵涉到什么。例如，我们可以在某个特定的星期点，适用某种特定的类固醇来阻碍某一个工序。”通过这种方式，我们可以在模拟器种系统中都同步进行实验室，这样就可以种系统、严苛地探索各不相同介入措施所导致了的结果。这并能我们了解到哪些类固醇可以更为好地发挥效用，以及它们在什么条件下可以发挥最佳效用。”5、多微小框架有鉴于习科专业课程紧张状态那么，为什么在医疗保健身心健康应用，这种量化方法并不相比较呢？毕竟，许多与身心健康系统性的解决问题办法是多样的，而且系统性多个各个方面。一个主要的障碍是一直以来的习科专业课程紧张状态。眼科医生在更早给予职业教育和培训时，常常无需选择修习人体的某个特定部位，并在再一的本赛季中都一直不感兴趣于对该部位的研究者。研究者执法人员被教导要坚称一个特定的趣味或解决问题办法，因为这并能他们登载论文和找出投资，毕竟许多投资新项目是围绕特定的性疾病、双腿部位或研究者各个方面的。许多医习和科习团体也是如此。这就像各不相同的设计团队跑来跑去，话说“嘿，我们是耳鼻喉科设计团队”，或“我们研究者线粒体的更进一步性”，或“这都是关于感性的，你能察觉到吗？”此外，一些研究者特定性疾病、双腿部位或其他解决问题办法的组织起来或部门才会专为筹组一些大习和习院同步进行专项研究者，这就给跨越习科专业课程研究者带来了额外的税务、政治和社才会衰迁受阻。在医学专业课程和医习研究者发展伊始，眼科医生和研究者执法人员主要倚赖于捕捉到。你的双腿不仅仅非常奇异，造就非常神谜。我们对性疾病的或许不太可能知之甚少。你才会认出一个周期性显露现十次甚至上百次，然后论点它们之间是有彼此间的。随后，在过去的几十年之中，专业课程知识和资料显露现了爆炸式增长，我们对人体内外的一些工序有了一定的了解到。尽管如此，许多研究者量化方法并不才会相反。此外，重新量化核心技术和量化方法无需强大的核心技术支持。你不用用正因如此适用笔和纸，十个手指十个脚趾，一个算数来要用多样的模拟器。即使在20世纪70、80年代，还无需Commodore 64和最新版本的Pong来支持当时的量化量化方法呢。现如今，时代也衰了，这样的核心技术支持似乎远远过分。芝加哥大习后研究者执法人员Anna Miller芝加哥大习(综合数习习，老师Did Basanta芝加哥大习)和Ryan Bishop芝加哥大习(生命体习，老师Conor Lynch芝加哥大习)适用一个框架量化电脑模拟器的结果，该框架用于捕捉到调节骨骼身心健康线粒体的工序。(照片由Did Basanta芝加哥大习提供者）那么，为什么不透过我们现阶段的量化方法和核心技术来解决问题当今社才会衰迁和当今面临的第二大解决问题办法呢？既然原则上适用那些传统量化方法并不用为了让我们赢取合理的医疗保健设计方案，那么我们为什么还要倚赖它们呢？像基准临床试验和基准流行病习研究者这样的传统量化方法，通过原则上捕捉到一大为数众多人来人口统计不确定性，并不用代表者病情的多样以往，许多解决问题办法或许被过分一般化。通过这种方式，我们或许永远都无法见到解决问题设计方案。例如，可可对你是好是坏？越来越多的不确定性研究者或许只才会提供者更为多互不矛盾的话推测，却不才会给你或许的解法。6、多微小框架已用于重大性疾病类固醇的核心技术开发新Peirce-Cottler和Blemker一直都在找出一些更进一步性疾病和身心健康解决问题办法的解决问题自行。例如，周氏肌疾病症(DMD)是一种遗传性性疾病，从婴幼儿时期开始，一更进一步的肌肉组织就才会分解，难以支撑双腿。这种肌肉组织萎缩才会使人走不动，甚至无法呼吸。这就是为什么过去该病发炎都活着不过十几岁。Peirce-Cottler表述话说：“这种性疾病最让人难过的是它不才会治愈的自行。此外，在临床前框架中都验证合理的病患量化方法，在临床试验中都对发炎不才会任何长效效用。”他们之前适用量化框架来了解到了这种性疾病的机理，以及肌肉组织构件、发育和一般功能。她接着话说：“肌肉组织萎缩是物理和克隆病衰的结果，这种病衰不仅仅牵涉到在单个线粒体中都，而且才会阻碍肌肉组织中都的数百万个线粒体。了解到肌肉组织如何萎缩，并修习如何用重新医习上来预防这种病衰，无需跨越空间微小的电脑可视化——从单个线粒体到整个脂肪组织起来。我们将电脑框架与实验室室之中的实验室和病童的资料相结合，以确定肌肉组织纤维是如何显现出力的；炎症线粒体是如何考虑到肌肉组织萎缩所带来的损伤的；疤痕组织起来是如何导致了并替代功能脂肪组织起来的。由于我们的框架必需预见这些事件，因此我们可以意在来制定重新介入措施——或适用重新类固醇——来提供者有益的效果。”“这或许是我们或许无需的相反。多微小电脑框架可以为了让表述某一性疾病的因素，并识别显露重新性疾病生命体标志物，见到更为具体、更为合理地病患形态发炎的类固醇。”系统性到多个微小的重大身心健康性疾病有很多。Basanta和他的设计团队“着力研究者骨内生长的乳胃癌，最主要转移性胃癌和多发性骨髓瘤，仅仅在澳大利亚每年就有约4.5500人死于这些乳胃癌。”生长和扩散的不太可能并不传统意义单一微小。Basanta表述话说：“我们的多微小框架定位了分子结构和线粒体微小的信息来表述的生长和演化工序。”仅仅仅仅得来一个微小的资料是过分的，而且你必须适用不太可能的量化方法来量化和透过这些资料。正如Basanta概述，“在乳胃癌研究者中都，这两个微小上都有丰富多彩的资料。但我们不才会不太可能的工具，如多微小框架，因此，大部分资料仍未赢取受益。通过结合这两个微小上的部分资料，我们之前必需研制显露重新分子结构抑制剂，一般化其效果，并以求提显露重新病患量化方法，以控制性疾病，延长发炎的寿命。”7、未来年末从外部用于临床试验多微小框架的潜在应用并不传统意义研究者、开发新和决策。随着星期的后下移，它或许才会从外部用到临床试验。2019年3同年6日-7日，在NIH筹办了IMAG MSM才代表者大会。该才代表者大会由马之中兰州大习机械施工施工和医习教授Jeffrey W.Holmes主持，不感兴趣于多微小可视化是如何在职业教育应用发挥效用的。在才会上，Heartflow的联合创办人充任首席核心技术职Charles Taylor芝加哥大习就量化模拟器量化方法如何沦为公司的基础，以及如何为了让病症和病患心血管性疾病登载了趣味演讲。Bruce J. Tromberg芝加哥大习最近被任命为国家政府机械施工变为像和生命体施工研究者所(NIBIB)的新任副院长，这为多微小框架带来了相当大的想要。他是生命体光子习应用的先驱，曾任加州大习托马斯分校(UCI)教授，在机械施工施工和外科任职，并担任UCI贝克曼电子束研究者所和医习诊所的主任。作为一名跨越习科专业课程的学者，他很欣赏或许跨越习科专业课程的价值。在2019年IMAG MSM才代表者大会上，Tromberg登载了演讲，认可多微小可视化量化方法对身心健康的价值。他表述了医学和医习研究者只提供者人体实质上和性疾病的模板描述，而未来无需更为加紧接著以及动态的描述，并缺少话说多微小框架可以在这方面发挥更进一步效用。他还缺少话说，他适用最多的是数习/量化框架研究者。当然，多微小框架并不令人难忘，也有其局限性。框架是对现实穷困着的传达和一般化。不才会框架可以代表者种系统中都或许牵涉到的一切。种系统中都系统性的一些不太可能或许不才会明显的特性。所有的框架都包含一些特定的论点，这些论点某种程度向其他人话说明。框架在全面性、质量和通用性方面也有相当大的差异。此外，框架本身并不用解决问题很多解决问题办法，我们无需将各不相同的研究者量化方法以及资料定位紧紧。最后，框架不是盒子，不才会确信效用。如果你准备找出必需准确预见未来的外面，星期天梯是不太可能的，所以去到底《复仇者自由联盟》吧。不过，多微小框架不太可能可以为了让我们更为深入地了解到多样种系统及各不相同微小彼此间的本质，还可以为了让更为好地明白种系统在各不相同情况下的行为，提显露不太可能的解决问题办法，并他的学生资料得来。