Modeliranje vsake celice srca pri aritmiji
„S projektom MICROCARD bomo lahko simulirali obsežne vzorce tkiva – upajmo, da celo celotnega srca – in to z realistično geometrijo celic.“
V industriji in znanosti obstaja vrsta osnovnih računalniških nalog, ki jih klasični superračunalniki težko rešijo. Primeri tako kompleksnih problemov so med drugim optimizacija prometnih tokov in temeljni numerični problemi v kemiji in fiziki za razvoj novih zdravil in materialov. Skoraj vsakdo je že doživel občutek razbijanja srca ali močnega utripanja v prsih. Pri večini je to nekaj začasnega in neškodljivega, pri drugih pa je to dokaz okvare električnih impulzov, ki uravnavajo srčni utrip, tj. življenjsko nevarno stanje, imenovano srčna aritmija. Za boljše razumevanje in zdravljenje tega stanja so kardiologi uporabljali numerične elektrofiziološke modele, ki delijo srce na elemente, od katerih vsak pokriva nekaj sto celic. Vendar se je izkazalo, da ima tak pristop omejitve. „Ti modeli v bistvu predpostavljajo, da vse celice v vsaki skupini počnejo bolj ali manj isto stvar. To je razumna predpostavka, če obravnavamo zdravo srce, kjer je električna povezava med temi celicami močna, vendar ne drži za strukturno poškodovana srca,“ pravi Mark Potse, raziskovalni profesor srčnega modeliranja na inštitutu IHU Liryc v Franciji in koordinator projekta MICROCARD. Pri nezdravih srcih z infarktnimi brazgotinami ali različnimi kardiomiopatijami se lahko električna aktivacija konča v krogu, kar lahko srce vodi do možne usodne aritmije. Ker je individualno vedenje vsake celice ključnega pomena v teh dogodkih, si Potse in njegova ekipa, ki dela v okviru projekta MICROCARD, vsako od njih prizadevajo predstaviti v simulacijah, ki jih poganja HPC. „Že prej so obstajali modeli posameznih celic, vendar so bili zelo poenostavljeni. S projektom MICROCARD bomo lahko simulirali obsežne vzorce tkiva – upajmo, da celo celotnega srca – in to z realistično geometrijo celic. Seveda to zahteva veliko zmogljivejše računalnike skupaj s strokovnim znanjem za dobro uporabo teh strojev,“ pojasnjuje Potse. Do zdaj je bilo v projektu ustvarjenih več gradnikov nove platforme. Ker numerične modele vsak dan uporablja na desetine raziskovalnih skupin po vsem svetu, bodo MICROCARD verjetno sprejele različne skupine za raziskovanje obnašanja poškodovanega tkiva in kompleksnih srčnih struktur, kot so povezave med srčnimi Purkynějevimi vlakni in mišičnim tkivom.
Keywords
HPC, visokozmogljivostno računalništvo, superračunalnik, tehnologije, digitalna suverenost, kvantno računalništvo, inovacija, zeleno računalništvo, energetsko učinkovito, spretnosti, MSP