Modelização de cada célula de um coração arrítmico
«Com o MICROCARD, poderemos simular amostras de tecido de tamanho considerável – oxalá até corações inteiros – com geometrias celulares realistas.»
Na indústria e na ciência, há uma série de tarefas essenciais de computação que os supercomputadores clássicos têm dificuldades em resolver. São exemplos desses problemas complexos a otimização dos fluxos de tráfego e problemas numéricos fundamentais da química e da física para o desenvolvimento de novos medicamentos e materiais. Quase todos nós já experienciámos a sensação de coração acelerado ou palpitações no peito. Para a maioria, a ocorrência é temporária e inofensiva, mas para outros é evidência de um mau funcionamento nos impulsos elétricos que regulam os batimentos cardíacos, uma doença potencialmente fatal chamada «arritmia cardíaca». Para melhor compreender e tratar esta doença, os cardiologistas têm utilizado modelos numéricos de eletrofisiologia que dividem o coração em elementos, cobrindo cada um algumas centenas de células. Mas esta abordagem mostrou os seus limites. «Estes modelos assumem basicamente que todas as células em cada grupo fazem mais ou menos a mesma coisa. Trata-se de uma suposição razoável quando observamos um coração saudável, em que o acoplamento elétrico entre essas células é forte, mas o mesmo não se aplica aos corações estruturalmente danificados», diz Mark Potse, professor de investigação em modelização cardíaca no IHU Liryc em França e coordenador do projeto MICROCARD. Em corações não saudáveis com cicatrizes de enfarte ou várias cardiomiopatias, a ativação elétrica pode acabar por andar em círculos, levando o coração a uma possível arritmia fatal. Como o comportamento individual de cada célula é crucial nestes eventos, Mark Potse e a sua equipa que trabalha no âmbito do projeto MICROCARD têm procurado representar cada uma delas em simulações baseadas em HPC. «Já existiram modelos de células individuais, mas foram altamente simplificados. Com o MICROCARD, poderemos simular amostras de tecido de tamanho considerável – oxalá até corações inteiros – com geometrias celulares realistas. É óbvio que isso requer computadores muito mais potentes, a par de conhecimentos especializados para utilizar essas máquinas corretamente», explica Mark Potse. Até agora, o projeto criou vários elementos para a nova plataforma. Tendo em conta a utilização diária de modelos numéricos por dezenas de grupos de investigação em todo o mundo, o MICROCARD será provavelmente adotado por vários grupos para investigar o comportamento do tecido danificado e das estruturas cardíacas complexas, nomeadamente as ligações entre as fibras cardíacas de Purkinje e o tecido muscular.
Keywords
MICROCARD, HPC, computação de alto desempenho, supercomputador, tecnologias, soberania digital, computação quântica, inovação, computação ecológica, energeticamente eficiente, competências, PME