Definicja Wykorzystanie superkomputera na przełomem w diagnostyce osteoporozy

Co to jest Wykorzystanie superkomputera na przełomem w diagnostyce osteoporozy: Zaawansowane symulacje komputerowe struktury ludzkich kości pozwalają na nadzwyczajnie precyzyjną analizę ich kruchości i ocenę ryzyka złamań na inicjalnym etapie rozwoju dolegliwości.w najwyższym stopniu kompleksową rzeczywistą symulację struktur ludzkich kości przeprowadzili dzięki superkomputera Blue Gene naukowcy ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu (ETH) i Laboratorium Badawczego IBM w Zurychu (ZRL). Uzyskano w ten sposób niedostępny dotąd obraz „wysokiej rozdzielczości”, pokazujący łamliwość albo wytrzymałość tkanki kostnej. Osiągnięcie to doprowadzi w najbliższej przyszłości do powstania lepszych narzędzi klinicznych, które poprawią diagnostykę i leczenie osteoporozy, szeroko rozpowszechnionej dolegliwości, która dotyka jedną na trzy kobiety i jednego na pięciu mężczyzn w wieku ponad 50 lat.inicjalne wykrycie osteoporozy odgrywa najważniejszą rolę w zapobieganiu dalszemu postępowi dolegliwości. Kompleksowa symulacja komputerowa kośćca stworzona poprzez IBM i ETH pomoże lekarzom lepiej wykrywać i leczyć łamliwość osteoporotyczną, co pozwoli podejmować działania zapobiegawcze na inicjalnym stadium rozwoju dolegliwości.Osteoporoza to ..w najwyższym stopniu rozpowszechniona dolegliwość układu kostnego na świecie, dotykająca 75 mln osób w samych Stanach Zjednoczonych, Europie i Japonii. Szacuje się, iż na osteoporozę w Polsce choruje ok. 25% kobiet i 13% mężczyzn po 60. roku życia. Wydatki jej leczenia ustępują jedynie kosztom wynikającym z chorób układu sercowo-naczyniowego. Nazwa dolegliwości w dosłownym tłumaczeniu znaczy „porowatą kość”. Schorzenie to charakteryzuje się stratą gęstości tkanki kostnej, co prowadzi do podwyższonego ryzyka złamań i jest jedną z głównych przyczyn bólu, niepełnosprawności i śmierci u osób w podeszłym wieku. Niestety, w wielu sytuacjach osteoporoza jest diagnozowana dopiero w chwili, gdy dojdzie do złamania, lecz wówczas już znajduje się w zaawansowanym stadium i do leczenia albo zapobiegania następnym złamaniom konieczne jest wykorzystywanie wszczepów bądź płytek chirurgicznych.aktualnie diagnostykę osteoporozy prowadzi się dzięki pomiarów masy i gęstości kości przy zastosowaniu wyspecjalizowanych aparatów rentgenowskich, techniki densytometrii, bądź tomografii komputerowej. Badania wykazały jednak, iż pomiary masy kości charakteryzują się jedynie umiarkowaną precyzją w określaniu ich wytrzymałości. Kości mają wewnątrz gąbczastą strukturę, która odpowiada za umiejętność kośćca do przyjmowania obciążeń i dlatego stanowi lepszy parametr ich faktycznej wytrzymałości. Naukowcy z Wydziałów Inżynierii i Technologii i Informatyki ETH Zurich podjęli badania razem z ekipą ekspertów od superkomputerów z Laboratorium Badawczego IBM w Zurychu. Opracowana poprzez nich przełomowa sposób badawcza łączy pomiary gęstości z wielkoskalową analizą mechaniczną mikrostruktur wewnątrz ludzkiego kośćca. dzięki równoległych symulacji naukowcy zdołali uzyskać dynamiczną „mapę cieplną” odkształceń, która wymienia się w zależności od obciążenia przyłożonego do kości. Dzięki tej mapie doktor widzi precyzyjnie, gdzie i pod jakim obciążeniem kość najprawdopodobniej ulegnie złamaniu.„Wiedząc kiedy i gdzie kość może ulec złamaniu, doktor może również dokładniej wykrywać uszkodzenia osteoporotyczne. Następnie, odpowiednio korygując ustawienie płytki chirurgicznej, może określić jej optymalne położenie” – tłumaczy dr Costas Bekas z zespołu Nauk Obliczeniowych IBM w Zurychu. - „Ta robota stanowi wybitny przykład olbrzymiego potencjału, jaki tkwi w superkomputerach, jest również dowodem na to, jak mogą one przyczynić się do poprawy naszego codziennego życia.”Zespół badawczy, korzystając z wielkoskalowych możliwości potężnego superkomputera Blue Gene/L, był w stanie przeprowadzić pierwsze symulacje na próbce prawdziwej kości o rozmiarach 5 na 5 mm. Pośrodku raptem 20 min. obliczeń symulacja uruchomiona na superkomputerze wygenerowała 90 gigabajtów danych wyjściowych.„Połączenie szybkości i pojemności superkomputerów pozwoli rozwiązywać ważne z klinicznego punktu widzenia przypadki w optymalnym czasie i z niespotykaną przedtem szczegółowością” – powiedział prof. Ralph Müller, dyrektor Instytutu Biomechaniki w ETH Zürich.„Za dziesięć lat komputery stacjonarne osiągną moc aktualnych superkomputerów, a to sprawi, iż symulacje wytrzymałości kości staną się rutynową praktyką w tomografii komputerowej i profilaktyce ostroporozy” – przewiduje dr Alessandro Curioni, kierownik ekipy Nauk Obliczeniowych w Laboratorium Badawczym IBM w Zurychu.„Nasza spółka inwestuje wielkie środki w badania nad rozwiązaniami mogącymi w niedalekiej przyszłości być odpowiedzią na takie problemy jak: nowe mutacje wirusów, wyczerpujące się źródła paliw kopalnych, zanieczyszczenie środowiska, i sporo innych” - powiedział Piotr Pietrzak, Chief Technologist IBM Polska. – „Odpowiedzialność socjalna w biznesie znaczy dla nas między innymi zastosowanie naszych technologii, wiedzy i doświadczeń dla rozwoju edukacji.” prof. Peter Arbenz z Instytutu Nauk Obliczeniowych, który zapoczątkował współpracę pomiędzy ekipami zaangażowanymi w projekt, tłumaczy, iż do rozwiązania takich problemów w zaskakująco krótkim czasie niezbędne było także zastosowanie najnowocześniejszych algorytmów. Prace te stanowią pierwszy, podstawowy krok w kierunku klinicznego zastosowania wielkoskalowych symulacji kości. „Jesteśmy najpierw ekscytującej drogi i będziemy prowadzić dalsze badania w tym kierunku, tak aby osiągnąć założony cel” – oświadczył. Naukowcy IBM i ETH planują takie udoskonalenie technik symulacyjnych, by służyły one nie tylko do obliczania statycznej wytrzymałości kości, lecz były również w stanie symulować faktyczne powstawanie złamań dla poszczególnych pacjentów. Byłby to następny krok w kierunku wczesnej, szybkiej, niezawodnej diagnostyki osteoporozy u osób szczególnie narażonych na złamania