RMI e simulatore di pazienti
Poiché non utilizza radiazioni ionizzanti, la RMI è un metodo molto sicuro e non invasivo per determinare le proprietà sia statiche che dinamiche dei tessuti biologici. Con il sostegno UE del progetto MRISIMUL (“Enhanced MRI physics simulator”) alcuni scienziati hanno sviluppato uno strumento di simulazione realistico che funziona su un singolo computer. L’obiettivo era integrare aspetti realistici di un esperimento di RMI per comprendere i meccanismi di generazione di artefatti durante la RMI cardiovascolare. Ciò favorirà migliori protocolli di esami senza la necessità di esperimenti umani o animali più complicati. Gli scienziati hanno sviluppato una piattaforma MATLAB che sostiene lo sviluppo di sequenze di impulsi RMI standard e la loro applicazione a oggetti modello. MRISIMUL sfrutta la simulazione di Bloch, il modo più accurato per studiare l’effetto delle sequenze di impulsi sulla magnetizzazione. A seguito dell’analisi della forza computazionale, il team ha determinato che erano necessari tempi di esecuzione proibitivi di diversi giorni, anche con un computer di alto livello. I ricercatori hanno sostituito l’approccio basato sulla CPU (unità centrale di elaborazione) con un numero elevato di memorie di elaborazione, integrate con una GPU (unità di elaborazione grafica), sempre su un unico computer. Ora le funzioni essenziali (kernel) di difficile elaborazione informatica sono eseguite in parallelo all’interno dell’ambiente GPU, con una velocizzazione di circa 228 volte rispetto all’elaborazione seriale con una CPU. Ciò significa, per esempio, che invece di 5 giorni interi (120 ore) una simulazione richiede ora approssimativamente mezz’ora. Nei sistemi multinodali e multi-GPU MRISIMUL ha dimostrato una performance espandibile quasi linearmente con un numero crescente di schede GPU. Il team ha ora sviluppato un dettagliato modello tridimensionale del cuore e del busto umani, che simula i relativi movimenti inclusi respirazione, cuore e flusso semplice. Il modello può essere installato dal sito web del progetto, dove gli utenti troveranno anche una distribuzione spaziale “indistinta” del cervello, che include 11 tipi di tessuti. MRISIMUL è stato accolto calorosamente dalla comunità scientifica, con la sua prima descrizione sul Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance che ha acquisito il riconoscimento “highly accessed” in meno di un mese dalla sua pubblicazione. Il progetto apre anche la strada all’espansione ad altri settori biomedici. I cittadini dell’UE possono aspettarsi presto migliori diagnosi e assistenza per diverse malattie.
Parole chiave
RMI, simulatore, imaging di risonanza magnetica, tessuti biologici, generazione di artefatti, cardiovascolare
