Исследователи: Суперкомпьютер воспроизводит кровоток во всем теле

Новый суперкомпьютер создал максимально реалистичную модель циркуляции крови по всему организму, говорят исследователи.

Программное обеспечение сканирует каждую артерию человека, которая составляет в поперечном сечении 1 мм или больше, создавая ее 3D модель. Точность этой модели прошла первый ключевой тест, когда физики сравнили кровоток в виртуальной аорте, с кровотоком в реальной аорте, напечатанной на 3D принтере.

Структура потока в физической копии хорошо совпала с виртуальной. Это происходило даже когда поток в синтетической аорте и кровь в виртуальной аорте пульсировали, моделируя прокачку крови сердцем.

«Мы получаем похожие результаты как при спокойном кровотоке, так и при пульсирующем, что очень интересно», - сказала BBC News ведущий научный сотрудник Amanda Randles из Университета Дюка в Дареме, Северная Каролина, США.

Она представила результаты, в том числе сравнение с 3D-аортой, на этой неделе, на встрече Американского Физического Общества, проходившей в Балтиморе. Непосредственно моделирование всего тела было сначала представлено на конференции в ноябре.

Исследование назвали «Харви», дань памяти врачу 17-го века Уильяму Харви (William Harvey), который первым обнаружил, что кровь, проходя внутри тела, описывает траекторию, напоминающую петлю. В ядре машинного кода «Харви» находится 3D-структура, созданная на основе КТ и МРТ одного пациента.

«Это не обычная практика», - сказала доктор Randles относительно сканирования всего тела. «Но если у нас это есть, тогда мы можем выделить из этого артериальную сеть».

Моделирование осуществляется на базе суперкомпьютера, установленного в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии. «У этого компьютера 1,6 млн. процессоров, это один из лучших 10 суперкомпьютеров», - сказала доктор Randles, которая работала в вычислительном центре IBM, прежде, чем получить степень доктора физических наук в Гарварде, где она и начала работу над проектом «Харви».

Одна из целей проекта состоит в том, чтобы проверить, как различные медицинские и хирургические вмешательства при лечении сердечно-сосудистых заболеваний могут повлиять на кровеносную систему в более широком смысле.

Более того, она и ее коллеги уже строят модель сетки вен того же самого пациента. В конечном счете, они надеются соединить все это с капиллярами - крошечными судами. Если это осуществится, то станет возможным и моделирование движения отдельных раковых клеток через кровоток.

Но для этого потребуется суперкомпьютер следующего поколения, пояснила доктор Randles.

Ее следующая надежда заключается в том, что их текущее моделирование на высшем уровне покажет самые важные параметры, которые в дальнейшем будут измерены и изучены, чтобы анализ состояния пациента можно было сделать без суперкомпьютера.

«Цель этого состоит в том, чтобы создать такую модель, для применения которой использовалось бы что-то намного более простое», - пояснила она.