Naukowcy z King’s College London stworzyli trójwymiarowe repliki zdrowych, pełnowymiarowych dorosłych serc na podstawie obrazów tomografii komputerowej (CT) i przeanalizowali, jak kształt serca odnosi się do jego funkcji.
Opublikowano dzisiaj w PLOS Biologia obliczeniowaBadanie obejmuje również 1000 nowych sztucznych serc, do których zapewniono otwarty dostęp, który umożliwia badaczom pobieranie i wykorzystywanie ich do testowania nowych algorytmów, testowania terapii silikatowych, wykonywania dalszych analiz statystycznych lub tworzenia określonych kształtów z modeli pośrednich.
Analiza statystyczna kształtu to technika, która umożliwia dokładne badanie zmian anatomicznych serca u różnych osób. Korzystając z tej techniki, z grupy 20 zdrowych dorosłych serc naukowcy stworzyli przeciętne serce, a następnie zmodyfikowali je, deformując to przeciętne serce, aby uzyskać 1000 nowych, wyprodukowanych, w pełni trójwymiarowych serc.
Odchylając sztuczne serce od środkowego kształtu, można stworzyć bardziej anormalne lub skrajne serca, ograniczone zakresem zmienności obserwowanej w grupie.
Nawet u osób zdrowych każdy ma nieco inny kształt serca. Znajomość tych różnic i ich wpływu na pracę serca jest zadaniem, do którego symulacje komputerowe są idealnym narzędziem ”.
Cristóbal Rodero, główny badacz, Kings College London
Korzystając z tych danych, naukowcy mogą przeprowadzić symulacje elektromechaniczne na 20 rdzeniach, a także w 38 skrajnych przypadkach, w których niektóre cechy, wybrane automatycznie, zostały wzmocnione, takie jak większe lub mniejsze serca lub grubsze ściany.
Pan Rodero powiedział, że badania są pierwszym kamieniem milowym w zrozumieniu, w jaki sposób subtelne zmiany anatomiczne wpływają na funkcję i torują drogę innym badaczom do powielenia i poszerzenia wyników badań.
„Te badania można wykorzystać jako wczesną diagnozę później, na właściwej drodze. Na przykład odkryliśmy, że tuż przed aortą znajduje się obszar w sercu, który staje się grubszy, co ma znaczący wpływ na oczekiwane funkcje”.
„Ta cecha anatomiczna ma silne powiązania z najnowszymi odkryciami mojego kolegi Macieja Marcignaca w badaniu lokalnych wzorców inflacji, które zostały również opublikowane w jego niedawnym badaniu w Journal of Hypertension”.
Istota badania polega na możliwości symulacji bicia serca za pomocą komputera, co jest złożonym procesem wymagającym superkomputerów (ponad 200 000 godzin obliczeń działających równolegle i trwających około 5 dni).
Następnie sztuczka polega na ustaleniu, które mechanizmy są symulowane w tak zwanych symulacjach, które generują wynik symulacji w ułamku sekundy.
Zbudowanie tych symulatorów nie tylko przyspiesza proces, ale także sposób na identyfikację ważnych czynników związanych ze zdrowiem i chorobami serca oraz sposób, w jaki niniejsze badanie rozwiązuje złożony problem związku kształtu serca z jego funkcjami.
Wizja w tej dziedzinie badań to przyszłość, w której cyfrowy bliźniak, nasza osobista replikacja arytmetyczna, wspiera decyzje w leczeniu chorób układu krążenia, jak opisali autorzy w białej księdze w European Heart Journal.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Nowe badanie wykazało, że mikrobiom jelitowy dzieci nie ma wpływu na mikrobiom pochwy
Burza słoneczna uderza w Ziemię po otwarciu dziury w słońcu
Narzędzie AI podkreśla potrzebę poprawy diety w opiece długoterminowej