為了使模擬結果盡可能接近真實的血流,研究團隊刻意選擇動脈來模擬,並且以主動脈為測試目標,因為主動債務協商脈最粗,是最有可能碰上血流紊亂的地方。

為了比對模擬效果,蘭道斯團隊和亞利桑那州立大學的工程師費克斯(David Frakes)合作,依照超級電腦內的模擬血管架構,列印出實體3D模型,再灌入含發光粒子的液體以利追蹤液體流向,目前為止,實體模型和電腦模擬的結果非常相近。

「我們正在嘗試縮減模型,留下必要的就好,讓這個模型更容易使用。」蘭道斯補充。

接下來蘭道斯團隊預計要模擬靜脈血流,再來是微血管內紅血球列隊輸送氧氣的流動狀態,最終希望能預測每一個血液細胞在身體裡的動向。蘭道斯表示,如果都能成功,那模擬癌症細胞在血液中的動向也不是不可能。

心血管疾病是國人十大死因前三名,血液循環系統極為複雜,一點點異常都可能影響到全身健康。美國杜克大學(Duke University)近日發表研究,成功使用超級電腦模擬人類全身的動脈血液流動,精細程度涵蓋了所有直徑1公釐以上的動脈,未來可望繼續擴展,建立包含微血管在內的全身循環系統,有助於預測心血管手術的效果及後續症狀。



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最終目標 追蹤體內流動的癌症細胞



蘭道斯表示,他們必須先畫出各條血管,再決定哪裡是血液通過的交叉點,哪些節點又會堵住血流。因為資料量龐大,一般電腦無法負荷,團隊使用的超級電腦由加州的勞倫斯利福摩爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)出借,是全球最高級的10台超級電腦之一,擁有超過160萬個處理器。

「不過,那會需要更強的超級電腦,至少要比現在的強過千倍。」,蘭道斯說,當前的目標是盡快建立出全身血流的動力參數,如此一來,醫生不需要超級電腦就能評估個別病患的狀況。

這項模擬血管計劃的目標之一,是用來分析治療心血管疾病的醫療選項,如血管支架或各種手術,來預測會如何影響整個血液循環系統。蘭道斯說,「現在我們能排列出網狀血管、重現血管組織,還能展示各種醫療手術的模型,就能看出醫療手術如何影響到全身的血液循環。」

模擬動脈血液運行要用多少處理器?超過一百六十萬個!

此次實驗前,蘭道斯團隊多次模擬較大比例的血管。(圖/蘭道斯實驗室)

蘭道斯難掩興奮地說,他們的實驗結果「成果豐碩」。



蘭道斯博士。(圖/杜克大學網站)

蘭道斯團隊將模擬系統命名為「哈維」(Harvey),紀念17世紀第一個透過實驗證實血液循環現象的科學家威廉哈維(William Harvey)。

史上最大血液模擬系統 超級電腦功不可沒



內容來自YAHOO新聞

模擬系統「哈維」 成功計算血液流向



由蘭道斯(Amanda Randles)博士領導的杜克大學研究團隊,3月的美國物理學會(American Physical Society)年會上發表全身動脈血管3D模型,他們利用電腦斷層(CT)和核磁共振造影(MRI),掃描一位病患全身所有直徑不超過1公釐的動脈,用來模擬血液在身體內流動的速度、方向等。

蘭道斯說,單純模擬血液如何在一根管子內流動很簡單,可是放到密密麻麻的循環系統裡就非常困難。她說,先前的類似實驗,大多數都只能模擬人體某個部位的循環系統,「我印象中在我之前最大的模擬實驗,也只有從大腿到膝蓋這一段而已。」



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新聞來源https://tw.news.yahoo.com/模擬動脈血液運行要用多少處理器-超過-百六十萬個-001600006.html

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