Visas „iLive“ turinys yra peržiūrėtas medicinoje arba tikrinamas, kad būtų užtikrintas kuo didesnis faktinis tikslumas.
Mes turime griežtas įsigijimo gaires ir susiejamos tik su geros reputacijos žiniasklaidos svetainėmis, akademinių tyrimų institucijomis ir, jei įmanoma, medicininiu požiūriu peržiūrimais tyrimais. Atkreipkite dėmesį, kad skliausteliuose ([1], [2] ir tt) esantys numeriai yra paspaudžiami nuorodos į šias studijas.
Jei manote, kad bet koks mūsų turinys yra netikslus, pasenęs arba kitaip abejotinas, pasirinkite jį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Superkompiuterio modeliavimas atskleidžia prieširdžių virpėjimo progresavimo priežastis
Paskutinį kartą peržiūrėta: 03.08.2025
Prieširdžių virpėjimas (PV) yra labiausiai paplitęs nereguliaraus širdies ritmo tipas, ir laikui bėgant jis gali pablogėti ir tapti nuolatiniu – tai rimtas sutrikimas, kuris yra pagrindinė išvengiama išeminio insulto priežastis, teigia NIH.
Nicolae Moise, Ohajo valstijos universiteto (OSU) Biomedicininės inžinerijos katedros podoktorantūros stažuotojas, naudoja NCSA ir OSC skaičiavimo išteklius ilgalaikiam prieširdžių virpėjimo progresavimui tirti, tikėdamasis, kad jo darbas padės sukurti gydymo būdus, kurie gali sustabdyti prieširdžių virpėjimą, kol jis netampa visą gyvenimą trunkančia liga. Jo tyrimas neseniai buvo paskelbtas JACC : Klinikinė elektrofiziologija.
Prieširdžių virpėjimas yra nereguliarus širdies ritmas, kai viršutinės širdies kameros, atriumas, plaka nesinchroniškai su apatinėmis kameromis. Tai, kas prasideda kaip epizodinis reiškinys, galiausiai tampa nuolatiniu. Atlikti žmonių eksperimentus su reikiamu detalumu yra sunku, todėl Moise modeliuoja procesus kompiuteriu.
„Mes naudojame širdies elektrofiziologijos modelius, norėdami ištirti, kaip trumpalaikis širdies aktyvumas (milisekundės iki sekundžių) skatina ilgalaikius širdies audinio pokyčius (nuo dienų iki savaičių ar mėnesių)“, – sakė Moise. „Kiek man žinoma, mūsų modeliavimai yra ilgiausi iki šiol: modeliuojame iki 24 valandų nepertraukiamo 2D elektrinio aktyvumo.“
Modeliavimas leidžia tyrėjams stebėti visus širdies veikimo aspektus ilgą laiką. Nors širdis gali atrodyti gana paprasta, norint atlikti tokio detalumo modeliavimą, reikia daug skaičiavimų.
„Visos 2D simuliacijos buvo vykdomos naudojant CUDA kodą NCSA GPU ir DSP, o tai buvo labai svarbu tiriant tokius ilgus laiko intervalus“, – teigė Moise.
„NCSA ištekliai, kuriuos naudojome, apėmė „Delta“ siūlomas NVIDIA GPU. Naudodami CUDA kodą NVIDIA GPU, galėjome pagreitinti savo modeliavimus apie 250 kartų. Kadangi ilgiausios mūsų atliktos simuliacijos šiame tyrime truko apie savaitę, įprastame asmeniniame ar nešiojamajame kompiuteryje jos būtų užtrukusios metus.“
Moise'o komanda atrado įdomią širdies savybę sergant prieširdžių virpėjimu. Didėjant žmogaus širdies ritmui, širdies ląstelės prisitaiko palaikyti kalcio pusiausvyrą. Šis nuostabus ląstelių gebėjimas turi rimtą trūkumą: tie patys prisitaikymai didina širdies polinkį į tolesnes aritmijas. Susidaro užburtas ratas: būklei tęsiantis, vis daugiau ląstelių prisitaiko palaikyti kalcio pusiausvyrą, dar labiau padidindamos jautrumą aritmijoms ir galiausiai sukeldamos nuolatinį nereguliarų širdies plakimą.
Moise'o darbas rodo, kodėl taip svarbu anksti nustatyti prieširdžių virpėjimą ir jį gydyti, siekiant išlaikyti širdies sveikatą.
„Mūsų tyrimas sutelktas į dažniausiai pasitaikančią širdies aritmiją – prieširdžių virpėjimą, pagrindinę insulto ir didelio sergamumo bei mirtingumo priežastį, taikant kompiuterines širdies elektrinio aktyvumo simuliacijas“, – teigė Moise. „Šis darbas leidžia mums pirmą kartą stebėti šios ligos pradžią ir ilgalaikę progresavimą, o tai galiausiai padės sukurti geresnius vaistus, skirtus užkirsti kelią jos progresavimui arba jį sustabdyti.“
Moise'o tyrimai gali gerokai pagerinti prieširdžių virpėjimo gydymą, suteikdami gydytojams ir mokslininkams naują požiūrį į mechanizmus, lemiančius jo progresavimą. Šis požiūris galėtų įkvėpti mokslininkus, dirbančius susijusiose kardiologijos ir kitose srityse.
„Manome, kad mūsų darbas atveria naują laiko dimensiją širdies elektrofiziologijos modeliavimuose, parodydamas, kad vienos dienos (ir net ilgesnės) simuliacijos yra techniškai įmanomos“, – sakė Moise. „Šis metodas galėtų būti taikomas įvairioms ligoms, tokioms kaip sinusinio mazgo disfunkcija ar miokardo infarkto sukeltos aritmijos. Be to, šis darbas tiesiogiai skatina prieširdžių virpėjimo tyrimus, nes pirmą kartą leidžia modeliuoti jo ilgalaikę progresiją, kurią sukelia aritminis elektrinis aktyvumas, taip pat atveria galimybę išbandyti terapijas, skirtas tarpląsteliniam reguliavimo mechanizmui. Galiausiai, platesne prasme tikimės, kad mūsų darbas įkvėps kitus tyrėjus spręsti biologinius iššūkius, apimančius ilgesnį laikotarpį.“
Būsimuose tyrimuose Moise planuoja patobulinti savo modeliavimą, įtraukdamas galimus gydymo būdus ir toliau patvirtindamas savo išvadas papildomais eksperimentais. Ankstesnis susijęs darbas buvo paskelbtas žurnale „Biophysical Journal“.