சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் உருவகப்படுத்துதல் ஏட்ரியல் ஃபைப்ரிலேஷன் முன்னேற்றத்திற்கான காரணங்களை வெளிப்படுத்துகிறது

ஏட்ரியல் ஃபைப்ரிலேஷன் (AF) என்பது மிகவும் பொதுவான ஒழுங்கற்ற இதயத் துடிப்பு வகையாகும், மேலும் காலப்போக்கில் இது மோசமடைந்து நிரந்தரமாக மாறக்கூடும் - NIH இன் படி, இஸ்கிமிக் பக்கவாதத்திற்கு முன்னணி தடுக்கக்கூடிய காரணமாக இருக்கும் ஒரு தீவிர கோளாறு.

ஓஹியோ மாநில பல்கலைக்கழகத்தில் (OSU) உயிரி மருத்துவ பொறியியல் துறையில் முதுகலை பட்டதாரியான நிக்கோலே மோயிஸ், AF இன் நீண்டகால முன்னேற்றத்தை ஆய்வு செய்ய NCSA மற்றும் OSC இன் கணினி வளங்களைப் பயன்படுத்துகிறார், அவரது பணி AF வாழ்நாள் முழுவதும் நீடிக்கும் ஒரு நிலையாக மாறுவதற்கு முன்பு அதை நிறுத்தக்கூடிய சிகிச்சைகளை உருவாக்க உதவும் என்ற நம்பிக்கையில். அவரது ஆராய்ச்சி சமீபத்தில் JACC : மருத்துவ மின் இயற்பியலில் வெளியிடப்பட்டது.

AF என்பது ஒரு வகையான ஒழுங்கற்ற இதயத் துடிப்பு ஆகும், இதில் இதயத்தின் மேல் அறைகளான ஏட்ரியா, கீழ் அறைகளுடன் ஒத்திசைவை மீறுகிறது. ஒரு எபிசோடிக் நிகழ்வாகத் தொடங்குவது இறுதியில் நிரந்தரமாகிறது. தேவையான விவரங்களுடன் மனித பரிசோதனைகளை நடத்துவது கடினம், எனவே மோய்ஸ் ஒரு கணினியில் செயல்முறைகளை மாதிரியாக்குகிறார்.

"குறுகிய கால இதய செயல்பாடு (மில்லி விநாடிகள் முதல் வினாடிகள் வரை) இதய திசுக்களில் (நாட்கள் முதல் வாரங்கள் முதல் மாதங்கள் வரை) நீண்டகால மாற்றங்களை எவ்வாறு இயக்குகிறது என்பதை ஆராய நாங்கள் இதய மின் இயற்பியல் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துகிறோம்," என்று மொய்ஸ் கூறினார். "எங்கள் உருவகப்படுத்துதல்கள், எனக்குத் தெரிந்தவரை, இன்றுவரை மிக நீண்டவை: நாங்கள் 24 மணிநேர தொடர்ச்சியான 2D மின் செயல்பாட்டை மாதிரியாகக் கொண்டுள்ளோம்."

உருவகப்படுத்துதல்கள் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இதயம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதற்கான அனைத்து அம்சங்களையும் நீண்ட காலத்திற்கு கண்காணிக்க அனுமதிக்கின்றன. இதயம் ஒப்பீட்டளவில் எளிமையானதாகத் தோன்றினாலும், இந்த அளவிலான விவரங்களில் ஒரு உருவகப்படுத்துதலை இயக்குவதற்கு நிறைய கணக்கீடு தேவைப்படுகிறது.

"அனைத்து 2D உருவகப்படுத்துதல்களும் NCSA GPUகள் மற்றும் DSPகளில் CUDA குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி இயக்கப்பட்டன, இது நீண்ட கால அளவுகளைப் படிப்பதற்கு மிகவும் முக்கியமானது" என்று மொய்ஸ் கூறினார்.

"நாங்கள் பயன்படுத்திய NCSA வளங்களில் டெல்டா வழியாகக் கிடைக்கும் NVIDIA GPUகள் அடங்கும். NVIDIA GPUகளில் CUDA குறியீட்டை இயக்குவதன் மூலம், எங்கள் உருவகப்படுத்துதல்களை சுமார் 250 மடங்கு வேகப்படுத்த முடிந்தது. இந்த ஆய்வில் எங்கள் மிக நீண்ட உருவகப்படுத்துதல்கள் ஒரு வாரம் நீடித்ததால், அவை ஒரு பொதுவான PC அல்லது மடிக்கணினியில் பல ஆண்டுகள் எடுத்திருக்கும்."

மொய்ஸின் குழு இதயத்தின் ஒரு சுவாரஸ்யமான அம்சத்தை AF இல் கண்டுபிடித்தது. ஒரு நபரின் இதயத் துடிப்பு அதிகரிக்கும் போது, இதயத்தில் உள்ள செல்கள் கால்சியம் சமநிலையை பராமரிக்க தகவமைத்துக் கொள்கின்றன. செல்களின் இந்த அற்புதமான திறன் ஒரு கடுமையான குறைபாட்டுடன் வருகிறது: இதே தகவமைப்புகள் இதயத்தை மேலும் அரித்மியாக்களுக்கு ஆளாக்குகின்றன. ஒரு தீய சுழற்சி ஏற்படுகிறது: நிலை தொடரும்போது அதிக செல்கள் கால்சியத்தை சமநிலைப்படுத்த தகவமைத்துக் கொள்கின்றன, அரித்மியாக்களுக்கு ஆளாகும் தன்மையை மேலும் அதிகரித்து இறுதியில் தொடர்ச்சியான ஒழுங்கற்ற இதயத் துடிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.

இதய ஆரோக்கியத்தைப் பராமரிக்க AF-ஐ முன்கூட்டியே கண்டறிந்து சிகிச்சையளிப்பது ஏன் மிகவும் முக்கியமானது என்பதை மொய்ஸின் பணி காட்டுகிறது.

"எங்கள் ஆய்வு, இதயத்தின் மின் செயல்பாட்டின் கணினி உருவகப்படுத்துதல்கள் மூலம், பக்கவாதம் மற்றும் அதிக நோயுற்ற தன்மை மற்றும் இறப்புக்கான முக்கிய காரணமான மிகவும் பொதுவான இதய அரித்மியா, ஏட்ரியல் ஃபைப்ரிலேஷன் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்துகிறது," என்று மொய்ஸ் கூறினார். "இந்த வேலை, இந்த நோயின் தொடக்கத்தையும் நீண்டகால முன்னேற்றத்தையும் முதன்முறையாகக் கண்காணிக்க அனுமதிக்கிறது, இது இறுதியில் அதன் முன்னேற்றத்தைத் தடுக்க அல்லது நிறுத்த சிறந்த மருந்துகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும்."

மொய்ஸின் ஆராய்ச்சி, மருத்துவர்கள் மற்றும் விஞ்ஞானிகளுக்கு அதன் முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும் வழிமுறைகள் குறித்த புதிய கண்ணோட்டத்தை வழங்குவதன் மூலம், AF சிகிச்சையை கணிசமாக மேம்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. இந்த அணுகுமுறை இருதயவியல் மற்றும் அதற்கு அப்பால் தொடர்புடைய துறைகளில் பணிபுரியும் விஞ்ஞானிகளை ஊக்குவிக்கும்.

"எங்கள் பணி இதய மின் இயற்பியல் உருவகப்படுத்துதல்களில் ஒரு புதிய தற்காலிக பரிமாணத்தைத் திறக்கிறது என்று நாங்கள் நம்புகிறோம், ஒற்றை நாள் உருவகப்படுத்துதல்கள் (மற்றும் நீண்ட காலம்) தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாத்தியமானவை என்பதைக் காட்டுகின்றன," என்று மொய்ஸ் கூறினார். "இந்த அணுகுமுறை சைனஸ் முனை செயலிழப்பு அல்லது மாரடைப்பு நோயால் ஏற்படும் அரித்மியாக்கள் போன்ற பல்வேறு நோய்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம். கூடுதலாக, இந்த பணி, முதல் முறையாக அரித்மிக் மின் செயல்பாட்டால் ஏற்படும் அதன் நீண்டகால முன்னேற்றத்தை மாதிரியாகக் காட்ட அனுமதிப்பதன் மூலம், ஏட்ரியல் ஃபைப்ரிலேஷன் குறித்த ஆராய்ச்சியை நேரடியாக முன்னேற்றுகிறது, அத்துடன் உள்செல்லுலார் ஒழுங்குமுறை இயந்திரங்களை இலக்காகக் கொண்ட சிகிச்சைகளை சோதிக்கும் சாத்தியத்தைத் திறக்கிறது. இறுதியாக, இன்னும் விரிவாக, எங்கள் பணி நீண்ட கால அளவுகளை உள்ளடக்கிய உயிரியல் சவால்களைச் சமாளிக்க மற்ற ஆராய்ச்சியாளர்களை ஊக்குவிக்கும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்."

எதிர்கால ஆய்வுகளில், சாத்தியமான சிகிச்சைகளை இணைத்து, கூடுதல் பரிசோதனைகள் மூலம் தனது கண்டுபிடிப்புகளை மேலும் சரிபார்க்க, மோய்ஸ் தனது உருவகப்படுத்துதலைச் செம்மைப்படுத்த திட்டமிட்டுள்ளார். இது தொடர்பான முந்தைய படைப்புகள் பயோபிசிகல் ஜர்னலில் வெளியிடப்பட்டன.