Компютърни модели позволяват на доктори да предвиждат инфаркти

bgnauka публикувано на ноември 10, 2011

Споделяния

Миокардните инфаркти годишно повалят около 1,2 млн. души само в САЩ, като много от тях са фатални. Причината е най-вече атеросклероза на коронарните артерии, 70% от случаите са без предишни оплаквания.Това заболяване е много подло, обикновено симптомите не се проявяват външно докато не те поваля без дъх на земята. Докторите са в много неизгодно положение поради факта, че заболяването удря изненадващо.

д-р Франк Рибицки (Dr. Frank Rybicki) директор на лабораторията по приложни образни науки в Болница за жени Бригман в Бостън (Applied Imaging Science Laboratory at Brigham and Women’s Hospital in Boston) казва, че няма как да се предвидят местата на артериалните блокажи и за стенозата (стеснение) се разбира много късно и че ако има някакъв начин да се предвиди заболяването преди да е причинило инфаркт и преди да са се проявили симптоми то може да се помогне на много хора.
Рибицки и колегите му не могат да виждат в бъдещето, но с помощта на подобни алгоритми, които позволяват на Netflix да разбере кой филм искат да гледат потребителите или на астрономите да моделират космическото пространство, международен екип от изследователи – компютърни учени, доктори от Харвард, медици и специалисти по образна диагностика от болницата Бригман, в това число и д-р Рибцки, както и екип физици от Италия и дизайнери на чипове от NVIDIA – събират в едно динамика на течностите, компютърни науки, физика и кардиология посредством специално изграден компютър от графични процесори.

Наричана многомащабна хидродинамика (multiscale hemodynamics), технологията не само позволява на докторите да видят точно как кръвта се движи в сърцето на даден пациент, но също така предвижда къде е най-вероятно да се образуват артериални блокажи. И прави това само с помощта на компютърно томографско изследване.
В момента докторите нямат друг избор. Артериалното дърво на всеки пациент е с уникална геометрия и няма как да има универсален модел, ако има съмнения за сърдечно заболяване в момента използваната процедура е коронарография – вкарва се катетър в съдовата система на пациента, който стига до сърцето и по този начин може да се види как циркулира кръвта в него – която е инвазивна, скъпа и физически изтощаваща за телата на пациентите.

Компютърната томография е евтина не инвазивна, и всяка лаборатория по образна диагностика притежава такъв скенер. С всяка изминала година скенерите се подобряват, позволявайки по точна диагностика. Изследователите в лабораторията по приложни образни науки в болница Бригман можели да видят потенциала на все по – добрите снимки правени от днешните скенери, но не са били подготвени да създават такива модели, които могат да предвижда миокардни инфаркти. Била потърсена помощта на компютърни учени, като д-р Ефтимиос Каксирас, директор на Института по Приложни изчислителни науки към Харвард. (Dr. Efthimios Kaxiras, director of the Institute for Applied Computational Science at Harvard). Прилагайки уравнения по физика и динамика на течностите, Каксирас и колегите му започнали да моделират коронарното дърво на всеки един пациент според снимките направени му от томографския скенер, което позволявало на докторите да виждат в сърцето на пациент без физически да са в него, и ето как способността да се виждат блокажите преди да са предизвикали инфаркт била налична.

Това никак не е било лесно тъй като кръвта е много сложна среда за имитиране, като се има в предвид всичките й съставки (червени, бели кръвни клетки, плазма както и разтворените в нея вещества), след това трябва да се вземе в предвид и наситеността й с кислород, която влияе върху поведението на кръвта като течност.
Според Каксирас екипът се е обърнал към NVIDIA, заради цената и размерите на графичните им процесори в сравнение с суперкомпютрите на Blue Gene от IBM. Графичните процесори са много подходящи за определени математически проблеми. Екип от италиански изследователи – двама приложни физици и двама компютърни учени специализирали в програмирането на тези графични процесори – програмирали платформа задвижвана от такива способна да изобрази многомащабните хидродинамични модели за частица от цената и сложността на суперкомпютрите.

Източник: http://www.popsci.com/

Споделяния

Актуално

Как да работи изкуственият интелект?

bgnauka юли 2, 2020

От небесата на планетата WASP 76b може би вали метал

bgnauka юни 30, 2020

Бозайници, Илюстрована Научна Енциклопедия

За БГ Наука

Списание „Българска наука“ се издава от сдружение „Форум Наука“. Изданието стартира през 2005 г. и вече 11 години предлага задълбочени научнопопулярни изложения и статии, разработени от българската академична общност. Сп. „Българска Наука“ излиза всеки месец и се разпространява безплатно в интернет, защото знанието трябва да е достъпно за всички. Следете как се развива науката във Фейсбук страницата на изданието: https://www.facebook.com/bgnauka

Получи имейл при нов подкаст и брой на БГ Наука

Компютърни модели позволяват на доктори да предвиждат инфаркти

Актуално

Как да работи изкуственият интелект?

От небесата на планетата WASP 76b може би вали метал

You may also like

Бозайници, Илюстрована Научна Енциклопедия

сп. Българска Наука – брой 131

Абонирай се като плащаш всеки месец

Научни Бижута от Купи Наука

Следвай подкаста на БГ Наука

Центрове за компетентност

Категории

Спонсорирани линкове

Компютърни модели позволяват на доктори да предвиждат инфаркти

bgnauka

Меню

За БГ Наука

Следете БГ Наука:

Получи имейл при нов подкаст и брой на БГ Наука