瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员开发出一种流动的心血管系统三维模型,该模型能够预测某些心脏疾病在恶化前的早期迹象。这一成果基于安装在洛桑联邦理工学院的超级计算机Cadmos,其计算能力相当于8000台个人电脑,能够在6小时内构建出患者个体化的心脏血流模型,精度达到10微米。
该模型由材料多尺度建模实验室的西蒙娜·梅尔彻纳(Simone Melchionna)领导的研究团队开发。他们利用超级计算机模拟血液中红细胞、血浆和微观粒子的复杂相互作用,包括运动、静止、旋转和相互调转。梅尔彻纳表示:“我们可以对血液中的所有成分以及它们之间的相互作用进行评价。”这种高精度模拟能够检测到动脉壁上斑块形成前的早期信号,即动脉硬化的前兆。
动脉硬化是心脏病的主要原因,它使血管变硬并阻塞重要血管。全球约12%的死亡由心脏病引起,而在高胆固醇饮食的富裕国家,这一比例高达16%。因此,早期发现动脉硬化倾向至关重要。该研究项目是EPFL、日内瓦大学和洛桑大学联合投资超级计算机Cadmos的战略目标之一。研究人员计划在未来2~3年内将该程序应用于临床病人。
此外,研究团队还利用德国于利希研究中心的另一台超级计算机,进一步提高了血浆、红细胞和微观粒子的可视化效果。该程序的准确性有望为心血管疾病的早期诊断和预防提供全新工具。