سلامت نیوز: سالانه 2/1 میلیون در آمریكا دچار حمله قلبی می‌شوند كه شمار زیادی از این حمله‌ها به فوت بیماران منجر می‌شود. بیشتر این حمله‌های قلبی، ناشی از بیماری عروق خون‌رسان قلب (عروق كرونری) است. حمله‌های قلبی شایع‌ترین دلیل مرگ مردان و زنان در آمریكاست. اما 70 درصد این حمله‌ها، بدون هشدار قبلی رخ می‌دهد و علایم تا زمانی كه شخص بر زمین بیفتد، نفسش تنگ شود و از درد و احساس فشار در سینه نالان شود، چندان خود را بروز نمی‌دهد.

 پزشكانی هم كه به میدان مبارزه با این انسدادهای عروقی می‌روند، موفقیت چندانی كسب نمی‌كنند. بنابراین در آینده هم اگر مسیر تشخیصی و درمانی فعلی را طی كنیم، تحول چندانی را در كاهش مرگ‏ومیر ناشی از حمله‌های قلبی شاهد نخواهیم بود، مگر اینكه بتوانیم قبل از اینكه علایم بیماری رخ دهد و حمله‌ای صورت گیرد، جایگاه احتمالی تنگی و انسدادها را پیش‏بینی كنیم! آیا می‌شود چنین كاری را انجام داد؟ اینجاست كه كامپیوتر به كمك ما می‌آید. همان‌گونه كه فضانوردان از الگوریتم‌های كامپیوتری برای مدل‌سازی پیچیدگی‌های گیتی استفاده می‌كنند و به همان صورت كه الگوریتم‌های سایت نتفلیكس می‌تواند بفهمد كه شما به كدام فیلم‌ها علاقه دارید، می‌توان از كامپیوتر برای ممكن كردن كاری استفاده كرد كه در حال حاضر غیرممكن به نظر می‌رسد.

دانشمندان علوم كامپیوتر و پزشكان دانشگاه هاروارد، پزشكان و متخصصان تصویربرداری بیمارستان زنان بوستون و آزمایشگاه تصویربرداری برایگام، گروهی از دانشمندان علوم كامپیوتر و فیزیكدانان ایتالیایی و سازندگان تراشه‌های كامپیوتری NVIDIA دست به دست هم داده‏اند و قصد دارند با كمك كامپیوتر، راهی را برای پیش‏بینی حملات قلبی، قبل از وقوع آنها بیابند. آنها با استفاده از كامپیوتری با پردازنده‌های گرافیكی به بررسی دینامیك مایعات (كه در اینجا خون جاری در عروق كرونر است) پرداخته‌اند. فناوری آنها موسوم به بررسی همودینامیك چند مقیاسی یا «multiscale hemodynamics» است. با كمك این فناوری، نه‌تنها می‌توان با دقت متوجه شد كه خون چگونه در عروق كرونر یك بیمار به گردش درمی‌آید، بلكه می‌توان جایگاه‌هایی را كه محتمل است در آینده دچار انسداد شوند، پیش‏بینی كرد.

به عبارت دیگر با كمك این فناوری می‌توان حملات قلبی را قبل از رخ دادن آنها پیش‏بینی كرد. اطلاعاتی كه به خورد برنامه‌های این فناوری داده شده است با یك سی‌تی‌اسكن ساده به دست می‌آید. بگذارید قدری بیشتر توضیح بدهم. اول باید بدانیم كه حمله قلبی چگونه رخ می‌دهد. حمله قلبی زمانی رخ می‌دهد كه لخته‏ای (پلاكی) روی سطح داخلی عروق كرونری ایجاد شود و مسیر جریان خون را سد كند. این پلاك‌ها در مناطقی ایجاد می‌شوند كه فشار یا استرس جریان خون در مسیر عروق كمتر است. برای فهم بیشتر و بهتر، رودخانه گل‌آلودی را مجسم كنید كه رسوبات بیشتر در جاهایی رسوب می‌كند كه سرعت جریان آب كمتر باشد. با فناوری‌ای كه تاكنون داشتیم، تعیین جاهایی از عروق كرونر كه میزان استرس جریان خون كمتر است، ممكن نبود. باید در نظر داشت كه آناتومی و شكل عروق كرونر هر شخص با شخص دیگر متفاوت است. بنابراین، نمی‌توان یك حكم كلی داد و مثلا گفت در همه اشخاص احتمال انسداد در ابتدای شریان نزولی قدامی چپ قلب بیشتر است. پس باید نوع جریان خون در عروق كرونر هر فرد را جداگانه تحلیل كرد. وقتی از بیماری آنژیوگرافی به عمل می‌آید، تنگی‌هایی كه در همان هنگام در عروق كرونری‌اش وجود دارد، مشخص می‌شود. اما باید در نظر داشت كه پزشكان این كار را فقط برای بیمارانی انجام می‌دهند كه احتمال تنگی و مشكل عروق كرونری در آنها بالاست.

از آنجا كه آنژیوگرافی اقدامی تهاجمی و‌گران است، انجامش در شخصی كه احتمال وجود مشكل عروق كرونری در او كم باشد، غیرضروری است و مقرون به صرفه نیست. اگر می‌شد به كمك سی.‌تی.‌اسكن اطلاعات لازم را از درخت عروق كرونری گرفت و سپس با تحلیل و مدل‌سازی جریان خون، مكان‌هایی را كه مستعد تنگی و انسداد هستند پیدا كرد، می‌توانستیم به هدف اصلی برسیم. اما مدل‌سازی جریان در مسیر پیچیده عروق كرونری كار واقعا دشواری است. خون یك مایع ساده مثل آب نیست. خون از اجزای زیادی با خصوصیات و اندازه‌های متفاوت تشكیل شده است: گویچه‌های سفید، گویچه‌های سرخ، پلاسما و پلاكت. به علاوه باید متغیرهای دیگری مثل میزان اشباع خون از اكسیژن را در نظر داشت. بر حسب اینكه خون چقدر اكسیژنه داشته باشد، رفتار دینامیكی‌اش هم متفاوت است. پیداست كه تحلیل در چنین سطحی به توان پردازشی بالایی هم نیاز دارد، بنابراین، دانشمندان مجبور شدند از توان پردازش سریع‌ترین ابررایانه آمریكا یعنی رایانه Blue Gene شركت IBM استفاده كنند. با كمك این ابررایانه، اعضای گروه موفق شدند مدل‌های دینامیك جریان خون را تهیه كنند.

 اما بدیهی است كه نمی‌شود در مقام عمل و در طبابت روتین، در مورد هر بیمار، به دامن ابررایانه‌ها پناه برد، به همین دلیل، دانشمندان تصمیم گرفتند از فناوری جدید NVIDIA استفاده كنند. در این فناوری، پردازش از طریق كارت‌های گرافیك ممكن می‌شود. با این شیوه، هزینه‌ها بسیار كم می‌شود، بدون اینكه از دقت كار كاسته شود. در اینجا لازم است من مختصری توضیح بدهم. كسانی كه آشنایی عمومی با كامپیوتر دارند واژه CPU یا واحد پردازشگر مركزی به گوش‌شان خورده است. به صورت كلی می‌دانیم عملیات تحلیل اطلاعات در این قسمت از سخت‌افزار كامپیوترهای ما صورت می‌گیرد. كارت‌های گرافیك هم اطلاعات گرافیكی را پردازش می‌كنند. اما مدتی است كه ایده انجام پردازش‌های عمومی (غیر از پردازش‌های گرافیكی) روی كارت‌های گرافیك پروبال گرفته است. حالا چه اجباری است كار پردازش را از CPU به كارت گرافیك بیاوریم؟ پاسخ ساده است! ارتقای معماری پردازنده‌های گرافیكی نسبت به پردازنده‌های مركزی سیستم، فرآیند بسیار ساده‌تری لازم دارد. GPUها یا واحد‌های پردازش گرافیكی برای انجام بعضی از اهداف مثلا محاسبات ریاضی خاص مناسب‌ترند. در این مورد خاص هم، یعنی تحلیل جریان خون در عروق كرونر، استفاده از پردازنده‌های گرافیكی بسیار مناسب بود. شركت NVIDIA در همین راستا به كمك دانشمندان آمد. در اینجا بود كه سر و كله دانشمندان ایتالیایی هم پیدا شد.

آنها كه تجربه برنامه‌نویسی پردازنده‌های گرافیكی را داشتند، پلت‌فرمی مبتنی بر GPU ایجاد كردند كه توانایی مدل‌سازی جریان‌های خون را داشت، آن هم با هزینه‌ای بسیار كمتر از هزینه ابررایانه‌ها، به علاوه این پلت‌فرم به مراتب ساد‌ه‌تر بود. به این ترتیب، كار پیچیده‌ای كه تا یكی، دو سال پیش، فقط در جریان تحقیقات پرهزینه و به كمك ابررایانه‌ها در جریان چند‌‌هفته یا چند ماه ممكن می‌شد، اكنون می‌توان در یك بیمارستان و در مدت چند ساعت انجام داد. به صورت خلاصه، افزایش كیفیت سی‌تی‌اسكن‌، بهینه كردن نرم‌افزارها، استفاده از توان پردازش گرافیكی، كار غیرممكنی را ممكن كرده است. برآورد می‌شود پزشكان بتوانند طی پنج تا 10 سال دیگر به صورت روتین، با انجام یك سی‌تی و طی چند ساعت، بیمارانی را كه مایل باشند از لحاظ عروق كرونری و محل‌های محتمل تنگی در آینده، بررسی كنند. ممكن است در دهه آینده افرادی كه هیچ علامت قلبی ندارند، به پزشك مراجعه كنند و پزشك‌شان به او بگوید: «با توجه به سبك زندگی شما و تحلیل دینامیك جریان خون در عروق كرونری‌تان، تا پنج سال آینده در شریان سیركوفلكس شما پلاكی تشكیل می‌شود و از آن به بعد احتمال سكته قلبی در شما، به صورت فزاینده‌ای زیاد می‌شود!»

منبع: روزنامه شرق