Први пут је достигнута брзина рачунања која омогућава коришћење модела за лечење пацијената у клиникама, објављено је у часопису PLOS One.
Детаљнији опис нормалног рада срца и његових патологија помаже научницима да повећају ефикасност постојећих метода лечења и развију нове. У последње време се активно развија правац као што је интелектуално моделирање — стварање дигиталних модела срца који се могу користити као аналитичко средство у медицинској пракси и у клиничким испитивањима. Међутим, постојећи модели захтевају превише компликоване прорачуне и нису применљиви за свакодневну употребу, па истраживачи покушавају да их поједноставе.
Научници са Института за имунологију и физиологију Руске академије наука и Уралског државног универзитета „Јељцин“ у Јекатеринбургу заједно са америчким колегама из Њујорка развили су нову стратегију за смањење рачунарских компликација потребних за изградњу таквих модела. Истраживање је подржано грантом Руског научног фонда.
Током срчаног циклуса истовремено долази до контракције две преткоморе, затим срчане коморе, а онда наступа релаксација. Здрави орган ради у одређеном ритму, али скоро све његове болести доводе до поремећаја у раду. Због тога наша „унутрашња пумпа“ губи способност да пумпа крв у потребном волумену и настаје хронично затајење срца.
За креирање детаљних модела срца обично се користе прорачуни са великим бројем променљивих параметара срчаног мишића, као што су проводљивост, контрактилност и други. Добијени „виртуелни клинички подаци“ упоређују се са стварним резултатима клиничких испитивања — ЕКГ-ом. ултразвуком и другим. Затим се уз помоћ машинског учења проналазе везе између резултата модела и његових параметара тако да се добију вредности које су најближе пацијентима. Овај процес је дуг и скуп и захтева велику рачунарску снагу.
Приступ руских научника заснован је на потврђеној сличности контракције једног мишићног елемента и целокупне срчане коморе. Стварање модела једног мишића је много лакше него волуметријска симулација срчане коморе у целини. То је омогућило употребу модела нижег реда за израчунавање контрактилне функције коморе. Уз ниже трошкове за обуку програма добијен је резултат са потребном тачношћу.
„Наш приступ је заснован на добро утврђеним подацима о сличности контракције изолованог мишића и целе коморе“, рекла је једна од ауторки студија Олга Соловјева.
„Конкретно, показујемо да су једноставне линеарне трансформације између екстензије мишића и смањења волумена коморе довољне за репродукцију општег износа притиска и волумена у 3Д моделима“.
Опис срчане коморе омогућава решавање проблема који се тичу протока крви, притиска и других аспеката срца. Помоћу предложеног приступа могуће је анализирати велике количине података из стварних клиничких испитивања и извући опште образце који су применљиви у медицинској пракси. Биофизички модели који узимају у обзир карактеристике одређеног пацијента могу бити корисни за повећање ефикасности одабира лекова или за одређене врсте кардиотерапије, на пример, када се инсталира пејсмејкер, чије електроде управљају срцем и помажу његовим коморама да врше контракцију у правом ритму.