יתכן ששמעת את הביטוי "ליבי דילג על פעימה" כשמישהו דיבר על מפגש רומנטי. למען האמת, לבבות שמכות באופן לא סדיר מסוכנים לבריאותך. פרפור פרוזדורים (AF) הוא הסוג הנפוץ ביותר של פעימות לב לא סדירות, ועם הזמן הוא יכול להחמיר ולהפוך למצב קבוע, הפרעה קשה שהיא הגורם המוביל המונע לשבץ איסכמי, על פי ה- NIH. ניקולה מויס, מדען מחקר במחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת אוהיו (OSU), משתמש במשאבי מחשוב בעלי ביצועים גבוהים של NCSA ו- OSC כדי לחקור את ההתקדמות לטווח הארוך של AF, בתקווה שמחקריו יכולים לעזור בטיפולים שיכולים לעצור AF לפני שהוא הופך למצב לכל החיים. עבודותיו פורסמו לאחרונה ב JACC: אלקטרופיזיולוגיה קלינית.
AF הוא סוג של פעימות לב לא סדירות בהן התאים העליונים של הלב – האטריה – מכה מתוך סנכרון עם התאים התחתונים. מה שמתחיל כמופע מדי פעם לאורך זמן הופך להיות קבוע. קשה לערוך מחקרים אנושיים עם רמת הפירוט הדרושה לביצוע סוגי הבדיקות שמויס מדמה.
"אנו משתמשים במודלים אלקטרופיזיולוגיים לבביים כדי לחקור כיצד פעילות לב לטווח קצר (MS-Scale) גורמת לשינויים ארוכי טווח ברקמות הלב (ימים-שבועות-חודשים)", אמר מויס. "ההדמיות שלנו הן, למיטב ידיעתי, הארוכות ביותר עד כה, מדמות עד 24 שעות של פעילות חשמלית דו -ממדית רציפה."
הדמיות מאפשרות לחוקרים לשלוט בכל היבט של הלב לאורך תקופה ארוכה. כיצד עובד לב עשוי להיראות פשוט יחסית על פני השטח, אך ישנם הרבה חישובים הכרוכים בהפעלת הדמיה ברמה זו של פירוט של לב אנושי. זה המקום בו המשאבים של המרכז נכנסים לתמונה. מויס השתמשה בתוכנית הגישה של קרן המדע הלאומית האמריקאית כדי לקבל הקצאה במחשב העל של דלתא NCSA כדי לבצע את הדמיות הלב המורכבות.
"כל הדמיות הדו -מימד בוצעו באמצעות קוד CUDA, ב- NCSA ו- OHIO SUPERCOMPORTER CENTER GPUS – זה היה קריטי כדי לחקור טווחי זמן ארוכים כאלה", אמר מויס.
משאבי ה- NCSA שהשתמשנו בהם היו ספציפיים ל- NVIDIA GPUs הזמינים דרך דלתא. על ידי ביצוע ההדמיות באמצעות קוד CUDA הפעלה ב- NVIDIA GPUs הצלחנו להאיץ את ההדמיות שלנו בגורם של ~ 250. מכיוון שההדמיות הארוכות ביותר שלנו במחקר זה נדרשות כשבוע לרוץ, הן היו לוקחות את סדר השנים כדי להתבצע במחשב אישי או מחשב נייד רגיל. "
ניקולה מויס, אוניברסיטת אוהיו סטייט
הצוות של מויס חשף כמה התנהגויות לב מעניינות כאשר הוא נגוע ב- AF. כאשר לאדם יש פעימות לב מהירות, תאי הלב מסתגלים כדי לשמור על רמות הסידן מאוזנות. המאפיין המדהים הזה של תאי לב מגיע עם חיסרון משמעותי. אותם עיבודים הופכים את הלב לרגיש להמשך הפרעות קצב או פעימות לב לא תקינות. זה יוצר מחזור קסמים בו יותר תאי לב מסתגלים כדי לשמור על רמות הסידן מאוזנות ככל שהמצב נמשך, מה שבתורו הופך את הלב לרגיש יותר להפרעות קצב, מה שמוביל בסופו של דבר לדופק לב לא סדיר.
עבודתו של מויס מראה בדיוק מדוע לתפוס AF מוקדם ולטפל בה הוא חיוני לבריאות הלב. "המחקר שלנו חוקר את הפרעות קצב הלב הנפוצות ביותר, פרפור פרוזדורים, המהווה גורם משמעותי לשבץ מוחי, ובכך תחלואה ותמותה, באמצעות הדמיות מחשב של הפעילות החשמלית של הלב", אמר מויס. "עבודה זו מאפשרת לנו, לראשונה, לעקוב אחר התחלה והתקדמות ארוכת טווח של מחלה זו, שתוביל בסופו של דבר לתרופות טובות יותר המונעות או עצירות את התקדמותה."
למחקר של מויס יש פוטנציאל לשפר מאוד את הטיפול ב- AH, ומעניקים לרופאים ולחוקרים נקודת מבט חדשה על המנגנונים המובילים להתקדמותו. מחקר כזה יכול גם לעורר עבודה בתחומים דומים, ולסייע לחוקרים הלומדים תחומים אחרים של בריאות לב ומעבר לו.
"אנו מאמינים כי העבודה שלנו פותחת מימד זמן חדש בהדמיות אלקטרופיזיולוגיה לבבית, ומראות שהדמיות לאורך יום (או אפילו יותר) הן בר ביצוע טכנית", אמר מויס. "ניתן ליישם גישה זו על מגוון מחלות, כמו תפקוד לקוי של צומת סינואטרית או הפרעות קצב הנגרמות כתוצאה מאוטם שריר הלב. בנוסף, עבודה זו מקדמת ישירות את המחקר בפרפור פרוזדורים, ומאפשרת לראשונה לפתח את הפוטנציאל הבטן של תקלות ארוכות. לעודד חוקרים אחרים להתמודד עם בעיות ביולוגיות המשתרעות על טווחי זמן גדולים. "
במחקרים עתידיים, מויס מתכוון לקחת את ההדמיה שצוותו פיתח ומציג טיפולים אפשריים. הצוות ימשיך לפעול גם לאימות הממצאים שלהם באמצעות ניסויים נוספים. עבודות קשורות קודמות פורסמו ב כתב עת ביו -פיזי.
