世界各國每年與心血管相關疾病都高居10大死亡原因的前幾名，因此心臟相關疾病的探討、預防、治療是很有價值的事情。心臟疾病中，心臟跳動的節律異常的心律不整現象占了很大的一部分，直至今日還有許多的成因與治療方法尚待釐清與探討。

以數學模型來預測與評估相關的疾病以及治療方法，在歷史上有許多著名的案例。例如何大一院士與美國生物數學家Alan Perelson利用數學模型分析雞尾酒療法對愛滋病患者之療效獲得很大的成功。

應用數學模型來研究心律不整成因以及相關的療法也是現今熱門重要的途徑。簡單說，藉著數學的工具結合心臟醫學的知識建立良好的心臟電信號傳播數學模型，再透過電腦的計算與模擬，靜態或動態的呈現出心臟運作的情形。在此數學模型，可以調整參數來對應實際的心臟生理狀況（正常或病態），通過電腦模擬的結果，就可以分析探討原因，並進而預測一些現象。

例如，心臟一些異常的電信號傳播，在醫院常會進行電燒手術阻斷其傳播路徑，但手術後效果如何？是否有新的問題產生？此時就可以藉著電腦模擬，預先知道術後結果以提供指引幫助。在心臟藥物治療或開發方面，也可以通過調整模型的形式或參數來模擬藥物的效果，提供醫師治療用藥的指引或者加速藥物開發的時程，造福大眾。

靜宜的生物醫學數學中心（BMMC）針對心房性心律不整的研究，與一些臨床醫師緊密合作，近年的研究結論觀點被一重量級review刊物引用，成為一個代表性的看法。同學們也從中學習到解決問題的完整流程：從動物實驗獲得相關的實驗數據，從數據中建立數學模型，再藉著模型的計算與模擬分析預測心臟的運作情形，並探討心律不整的成因。由於這過程中需要很強的計算能力，團隊的學生們也學習到了相關程式撰寫的技巧，特別是快速平行計算的技巧（如GPU平行計算）。

有個不錯的相關網站提供給大家參考：http://thevirtualheart.org/ 

文／財務與計算數學系主任 羅主斌 （靜宜大學生醫數學中心主任） 

出版 /《靜宜學訊》2015年1月