Svenske forskere har datamodellert blodgjennomstrømningen i et menneskehjerte. (Bilde: Wikipedia)

HPCVIZ VED KTH

Vil erstatte dyreforsøk med datasimulering

 

I dag kan datasimulering delvis erstatte fysiske eksperimenter. For eksempel ble formen til Verdens raskeste sykkel , i stor grad utviklet ved hjelp av datasimulering istedenfor tradisjonell vindtunneltesting. Dette er kostnadseffektivt og gjør at industrien trenger å bygge færre fysiske prototyper.

Forskere tror denne utviklingen også vil skje innenfor medisin og biologi.

Svenske forskere ved Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) har utviklet et virtuelt hjerte, som kan bidra til å erstatte dyreforsøk med datasimulering.

Les også:

Her er din nye kreftlege  

Slik vil ny teknologi forandre helsevesenet

Som i verkstedindustri

Johann Hoffman, professor i numerisk analyse ved KTH, forteller at bruken av datasimulering ikke er kommet like langt innen medisin sammenliknet med andre fag, men han tror dette vil endre seg.

– Jeg tror vi kommer til å se en liknende utvikling der datasimulering kan erstatte visse typer dyreforsøk, forteller Hoffmann til Teknisk Ukeblad.

–  I for eksempel verkstedsindustrien har man kunne erstatte vanskelige eller kostbare fysiske eksperimenter. For eksempel beregninger av luftmotstanden til en bil eller krasjtester, forteller han.

Les også:

Her ligger fremtidens antibiotika

Ny biosensor kan redde liv  

Virtuelt hjerte

Sammen med leger holder Hoffmann på å utvikle en virtuell modell av blodgjennomstrømningen i et menneskehjerte. Forskerne er blant annet interessert i å finne ut mer om hjerteklaffenes funksjon.

– Målet er om noen år å kunne undersøke hvordan blodgjennomstrømningen i hjertet påvirkes av forandringer i hjerteklaffene, forteller professoren.

– En slik datamodell vil kunne erstatte tilsvarende dyreforsøk til en viss grad, sier han.

Datamodellen er laget ut fra ultralydsmålinger av hjerteveggens bevegelser. Modellen skal gi et mer fullstendig bilde av blodgjennomstrømningen i hjertet enn det man kan få ved bildediagnstikk som MR og ultralyd.

Han understreker at datasimuleringer kan erstatte dyreforsøk, ligger forsatt et stykke frem i tid.

Les også:

Derfor blir synet dårligere etter 40  

Snart kan du få sprøytestikk uten smerter  

Datasimulering av blodstrømmen i hjertets venstre kammer.
Datasimulering av blodstrømmen i hjertets venstre kammer. Jeannette Hiromi Spühler

Krever maskinkraft

– Våre modeller blir stadig mer komplekse i takt med at datamaskinene blir kraftigere, allerede i dag kan vi gjøre svært avanserte simuleringer av slike turbulente strømninger rundt et fly, en bil eller blodstrømmen i hjertet, forteller professoren.

Hoffmann og hans forskerteam bruker Nordens kraftigste superdatamaskin, et 306 TF Cray XE6-system med navnet "Lindgren". Systemet har en maksimal ytelse på 305.6 teraflops.

Hjertemodellen utvikles i et samarbeid mellom KTH, Universitetet i Umeå og Tekniska högskolen i Linköping.

Utfordringene er imidlertid ikke bare tilstrekkelig maskinkraft: I biomedisin er fortsatt stor usikkerhet i mange modeller og det er store variasjoner mellom individer.

Les også:

Slik skal pasientsensorer kommunisere bedre

Scanner kreft med mindre radioaktivitet  

Hoffmann og forskerteamet utvikler programvare som kan forutsi hvordan turbulent strømning kommer til å bli. De utvikler metoder for å beregne strømninger i væsker og gasser.

I fjor klarte forskergruppen å forutsi luftmotstanden til en hel bil med matematiske beregninger og datasimulering. Resultatet ble presentert på superdatamaskinkonferansen SC11 i Seattle

Hoffmann er også assisterende leder for Hpcviz (High Performance Computing and Visualization), som har som mål å bli det ledende svenske forskningsmiljøet på tungregning og avansert datavisualisering.

Les også:

Mobiltelefonen skal avsløre demens

Nanopartikler i fisk kan gi kur mot tuberkulose  

Gir bedre bilder av kreft og hjertesykdommer

Slik virker lys på kropp og sinn