MRI i symulator pacjenta
Jako że badanie MRI nie wykorzystuje promieniowania jonizującego, stanowi bardzo bezpieczną i nieinwazyjną metodę oceny dynamicznych i statycznych właściwości tkanek biologicznych. Naukowcy korzystający z środków finansowych UE opracowali podczas projektu "Enhanced MRI physics simulator" (MRISIMUL) realistyczne narzędzie do symulacji, które działa na pojedynczym komputerze. Prace były nakierowane na uzyskanie realistycznego modelu badania MRI, aby wyjaśnić mechanizm powstawania artefaktów w badaniu układu krwionośnego. Ułatwi to tworzenie lepszych protokołów badania bez potrzeby prowadzenia bardziej skomplikowanych i drogich eksperymentów na zwierzętach lub z udziałem ludzi. Naukowcy opracowali platformę MATLAB do tworzenia zindywidualizowanych sekwencji impulsów MRI i stosowania ich na obiektach modelowych. W projekcie MRISIMUL wykorzystywana jest symulacja Blocha, która jest najdokładniejszą metodą badania wpływu sekwencji impulsów na właściwości magnetyczne. Po analizie siły obliczeniowej zespół ustalił, że wymagany jest zaporowy czas kilku dni, nawet przy stosowaniu wyspecjalizowanego komputera osobistego. Naukowcy zastąpili podejście polegające na stosowaniu procesora głównego użyciem wielu rdzeni procesora zintegrowanych z procesorem graficznym, nadal pracując na pojedynczym komputerze. Obecnie wymagające pod względem obliczeniowym usługi rdzenia są wykonywane równolegle w obrębie procesora graficznego, co umożliwiło 228 krotne przyspieszenie w porównaniu z seryjnym przeliczaniem w procesorze głównym. Oznacza to na przykład, że zamiast pełnych 5 dni (120 godzin) symulacja zajmuje obecnie około pół godziny. W wielowęzłowych układach wielu procesorów graficznych system MRISIMUL wykazał niemal liniowe zwiększanie skali wydajności wraz ze zwiększeniem liczby dostępnych kard procesora graficznego. Zespół opracował szczegółowy model 3D serca i torsu ludzkiego, który symuluje ruch ciała, w tym oddychanie, akcję serca i prosty przepływ. Model do instalacji można pobrać ze strony internetowej projektu. Użytkownicy znajdą też przybliżony rozkład przestrzenny mózgu, w tym 11 typów tkanek. System MRISIMUL spotkał się z pozytywnym przyjęciem w społeczności naukowej i po raz pierwszy został opisany w czasopiśmie Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, zyskując status artykułu o dużej poczytności w ciągu niecałego miesiąca od publikacji. Projekt nakreślił też ścieżki rozwoju w innych dziedzinach biomedycznych. Obywatele UE będą mogli już niedługo cieszyć się poprawą w jakości diagnozowania i leczenia wielu chorób.
Słowa kluczowe
MRI, symulator, obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, tkanki biologiczne, tworzenie artefaktów, układ krwionośny
