Csontszimulátor

Mérnökbázis

Az ETH Zürich és az IBM zürichi kutatólaboratóriumának munkatársai bemutatták az emberi csontszerkezet eddigi legalaposabb szimulációs vizsgálatát, amelyhez egy IBM Blue Gene/L szuperszámítógépet is használtak.

A csontritkulás korai felfedezése döntő fontosságú a folyamat megállításában. Tehát egy szimuláció, amely megmutatja, hol várható törés, hol erős a csont, nagyban hozzájárulna, hogy pontosabb megelőző méréseket végezzenek az orvosok, mielőtt a folyamat előrehaladottá válik.

Szó szerint ''porózus csont'' az osteoporosis (csontritkulás) egy jellegzetessége a csontsűrűség csökkenése, amelynek eredménye, hogy megnő a törések kockázata. Sajnálatos módon sok esetben a csontritkulást nem fedezik fel, amíg be nem következik a törés. Ekkor azonban a betegség már előrehaladott stádiumban van, ami miatt inplantátumok, megerősítések beültetésére lehet szükség, hogy megelőzzék a további töréseket.

Napjainkban a csontritkulás vizsgálatát a csont tömegének  és sűrűségének röntgenes vagy computer tomográfos mérésével végzik, ami nagyban tapasztalati módszer.

Tanulmányok megmutatták azonban, hogy a csonttömeg mérések csak mérsékelten adnak pontos képet a csont erősségéről. Ez azért van, mert a csontok nem tömör szerkezetűek: a külső héjon belül szivacsszerű a közepük. Ezek az összetett mikrostruktúrák adják a csontnak a teherviselő képességét.

Azzal a célkitűzéssel, hogy pontos, hatékony és gyors módszert fejlesszenek ki a csont erősségének automata analízisére az ETH Zürich Mechanikai és Számítástudományi Osztályának munkatársai a zürichi IBM kutatólaboratóriumával közösen fejlesztésekbe fogtak. A közösen kifejlesztett módszer kombinálja a sűrűségméréseket a belsőcsont mikrostruktúrák nagyméretű mechanikai szimulációs analízisével.

Nagyméretű, parallel számításokat felhasználva a kutatók létrehoztak egy dinamikus feszültségtérképet, amely a csontra ható erőkkel együtt változik. A térkép alapján az orvos pontosan tudja hol és mekkora terhelés alatt fog a csont nagy valószínűséggel eltörni.

''Az, hogy tudjuk mikor és hol fog a csont nagy valószínűséggel eltörni, azt jelenti, hogy az orvosok sokkal pontosabban tudják felmérni a csontritkulás okozta károkat és az estleges megerősítő műtéteknél megtalálják a legmegfelelőbb helyet az inplantátumok számára.'' - mondta Dr. Costas Bekas az IBM zürichi számítástudományi csoportjának munkatársa.

Jelen kutatás az első alapvető lépés a nagyméretű csontszimulációk mindennapi orvosi használata felé. A jövő kutatásaiban az IBM és az ETH tudósai azt tervezik, hogy túl a csonterősségi számításokon egyedi orvosi eseteket is szimulálnak, amellyel egy újabb lépést tesznek előre a csontritkulásos törések megelőzésében.

''Tíz év múlva a szuperszámítógépek teljesítménye elérhető lesz az asztali számítógépeken és a csonterősség szimulációk rutineljárások lesznek a computertomográfiában.'' - tette hozzá Dr. Alessandro Curioni az IBM kutatólaboratóriumának számítástudományi csoportjának igazgatója.

Mérnökbázis

A bejegyzés trackback címe:

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.