Моделиране на всяка клетка на сърце с аритмичен пулс
„С MICROCARD ще можем да симулираме големи тъканни проби — вероятно дори цели сърца — с реалистична геометрия на клетките.“
В промишлеността и науката съществуват редица основни изчислителни задачи, които класическите суперкомпютри трудно могат да решат. Примери за такива сложни задачи са оптимизирането на транспортните потоци и основни математически задачи в химията и физиката за разработването на нови лекарства и материали. Почти всеки е изпитвал усещането за препускане на сърцето или за бодеж в гърдите. За повечето хора това е краткотрайно и безвредно, но за други е признак за смущение на електрическите импулси, регулиращи сърдечната дейност — животозастрашаващо състояние, наречено сърдечна аритмия. С цел по-добро разбиране и лечение на това заболяване кардиолозите използват цифрови електрофизиологични модели, които разделят сърцето на елементи, всеки от които обхваща няколкостотин клетки. Този подход обаче има своите ограничения. „При тези модели се допуска основно, че всички клетки във всяка група функционират в общи линии по един и същ начин. Това е разумно предположение, когато става дума за здраво сърце, при което електрическата връзка между тези клетки е силна, но то не е валидно за сърца с нарушена структура“, казва Марк Потсе, професор в областта на сърдечното моделиране в IHU Liryc, Франция, и координатор на проекта MICROCARD. В болни сърца с белези от инфарктни състояния или различни кардиомиопатии, електрическото активиране може в крайна сметка да продължи да протича в кръг, в резултат на което сърцето може да претърпи смъртоносна аритмия. Тъй като индивидуалното поведение на всяка клетка е от решаващо значение в такива случаи, Потсе и неговият екип, работещ по проекта MICROCARD, се стремят да пресъздадат всеки един такъв случай в симулации с помощта на ВИТ. „Преди имаше модели на отделни клетки, но те бяха силно опростени. Благодарение на MICROCARD ще можем да симулираме големи тъканни проби — вероятно дори цели сърца — с реалистична геометрия на клетките. Разбира се, това изисква много по-мощни компютри, както и експертен опит за доброто използване на тези машини“, обяснява проф. Потсе. Досега в рамките на проекта са създадени различни градивни елементи на новата платформа. Тъй като цифрови модели се използват ежедневно от десетки изследователски групи по целия свят, MICROCARD вероятно ще бъде възприет от различни групи, за да се изследва поведението на увредени тъкани и сложни сърдечни структури, като напр. връзките между сърдечните влакна на Purkinje и мускулната тъкан.
Keywords
MICROCARD, ВИТ, високопроизводителни изчислителни технологии, суперкомпютър, технологии, технологичен суверенитет, квантови изчисления, иновации, екологосъобразни изчисления, енергийно ефективен, умения, МСП