3D modellezés
Egészségmagazin.com   |   2016.04.28.

Így áramlik a véred: 3D-s modellezés szuperszámítógéppel

Szeretnéd látni, mi zajlik benned? Egy új, kísérleti projektnek köszönhetően hamarosan bárki bekukkanthat a saját szervezetébe: az amerikai tudósok azon dolgoznak, hogy 3D-s, valósághű számítógépes modellen mutassák be az emberi érrendszert és a vérkeringést.

Tudtad, hogy minden egyes emberben több kilométernyi érhálózat van? Ezek éppen úgy hálózzák be az egész testedet, ahogyan az autóutak a Földet. A legnagyobb artéria, az Aorta, ami átlagosan 2,5-3 centiméter átmérőjű, vagyis ér-viszonylatban a legszélesebb sztrádának felel meg, amit valaha láttál.

A legtöbb ér vastagsága azonban csak milliméterekben mérhető, de mivel rengeteg van belőlük, a teljes érrendszer modellezése tényleg szuperszámítógépnek való feladat.

Az észak-karolinai Duke Egyetem kutatói éppen egy ilyen, 1,6 millió processzoros géppel dolgoznak azon, hogy feltérképezzék és bemutassák a (majdnem) teljes érhálózatot.

Ám még ez a szupergép sem képes mindenre: a Harvey névre keresztelt projekt (egyelőre) „csak" az 1 milliméternél nagyobb átmérőjű erekre terjed ki. A most készülő modell annyira részletes, amennyire csak lehetséges: tartalmazni fogja a teljes, rendkívül összetett folyamatot, és a folyamatban részt vevő erek nagy részét.

A tudósok az elnevezéssel William Harvey előtt tisztelegnek, akinek az 1600-as években elsőként sikerült rájönnie, hogy a szív a vért körbe-körbe pumpálja a testben.

Hogyan készül az érhálózat 3D-s modellje?

Az orvosok a most is létező technikákkal, mint például a CT, vagy az MRI, már képesek nagy részletességgel megismerni az erek rendszerét. A Harvey esetében is így kezdődött a dolog, a kapott információból pedig az elmúlt évek (és a közeljövő) legfelkapottabb módszerével, a 3D-s nyomtatással próbálják valósághűen megmutatni, mi is történik az erekben.

Egy egész, virtuális rendszer megalkotása azonban sokkal bonyolultabb feladat, mint a folyadék áramlását vizsgálgatni egy-egy csőben, a csapatra ezért még sok munka vár, amihez olyan technológiák segítségét is remélik, amelyek még nem is léteznek.

Mitől más a Harvey, mint a korábbi érhálózat-modellek?

Már most is sok mindent tudunk az erekről, de az eddigi modellek csak a rendszer egy-egy apró szeletére korlátozódtak, soha nem az egészre. Hiába ismerjük és látjuk, hogyan működik például egy aorta, attól még sem az egyes mozzanatok egymásra gyakorolt hatását, sem a rendszer egészét nem voltunk képesek átlátni.

Az eddigi legnagyobb projekt a térd alatti aortákat bemutató modell volt, ez azonban eltörpül a Harvey nagysága és részletessége mellett. Noha még a Harvey is csak az 1 milliméternél nagyobb részleteket látja, az eddigiekhez képest ez is hatalmas ugrás.

Miért hasznos az érhálózat részletes feltérképezése?

Ez a modell nem csak egy érdekes játék lesz, bár kétségkívül izgalmas látványt nyújt majd: Harvey új fejezetet nyithat az orvoslásban, hiszen teljesen élethű lesz, minden úgy fog működni benne, mint a valóságban, a te testedben, ebben a pillanatban is. Éppen ezért az orvosok a történelem során először képesek lesznek átlátni az egész rendszert, és a hibákat is modellezni tudják majd.

Ez jó hír, hiszen a nyugati világ legtöbb országában, így Magyarországon is dobogós helyen szerepelnek a szív- és érrendszeri megbetegedések az összes halálok között. Ezeknek a betegségeknek pedig nemcsak közvetlen hatásai vannak (magas vérnyomás, szívroham, magas koleszterinszint, stb.) hanem közvetettek is, például a cukorbetegség.

Ha sikerül működő modellt létrehozni, az segíthet felderíteni, milyen hatással vannak a változások az érrendszerre, és így az emberre is, ezáltal pedig lehetőség nyílik megfelelő kezelési módokat kidolgozni.

Ez jól illeszkedik abba az irányba, amelybe napjaink orvostudománya is halad: a cél az, hogy a betegségek okát a lehető legpontosabban felderítsék, és a beavatkozásokat a probléma pontos keletkezési helyén végezzék, ne az egész testen. Ehhez pedig sok tudományág együttműködése kell.

Izgalmasnak találtad a cikket? Oszd meg másokkal is!