Supercomputer simuliert Blutkreislauf
Forscher der ETH Lausanne können mit Hilfe eines Supercomputers das Blutkreislaufsystem detailliert und dreidimensional nachbilden. Die Technik soll es Ärzten bald ermöglichen, das individuelle Risiko einer Arterienverkalkung von Patienten vorauszusagen.
Erkrankungen der Herzkranzgefäße sind die häufigste Todesursache weltweit. Jeder achte Mensch stirbt daran, wie die ETH Lausanne am Donnerstag mitteilte. Ursachen sind meist Ablagerungen an den Blutgefäßen, die einen verminderten Blutdurchfluss und schließlich einen Sauerstoffmangel im Herzen zur Folge haben.
Komplette Karte des Blutkreislaufs
Zahlreiche Risikofaktoren begünstigen die Entstehung einer solchen Arterienverkalkung. Neben Faktoren wie Rauchen und Übergewicht, die durch das Verhalten steuerbar sind, fällt auch die von Mensch zu Mensch verschiedene räumliche Anordnung der Blutgefäße ins Gewicht. Von der Geometrie hängen Blutfluss und Anfälligkeit auf Ablagerungen ab.
Ein ETH-Team hat nun einen wichtigen Schritt gemacht, um vorauszusagen, welche Gefäßstellen besonders anfällig sind. Die Forscher entwickelten eine Technik, mit der sich der Blutkreislauf eines Menschen dreidimensional nachbilden lässt. Sechs Stunden benötigt ein Supercomputer, um eine komplette Blutkreislaufkarte zu erstellen.
Simulation im Supercomputer
In dem Modell wird der Blutfluss bis ins Detail nachgeahmt. Rote Blutkörperchen, Blutplättchen und andere Mikropartikel sind einzeln erkennbar. Bei den Simulationen werden laut den Wissenschaftlern eine Milliarde Fließvariablen benutzt und gekoppelt mit der Bewegung von zehn Millionen Blutzellen.
Zur Berechnung der Simulationen nutzen die Wissenschaftler den Supercomputer Cadmos, der im August 2009 an der ETH Lausanne installiert wurde. Für komplexere Berechnungen weichen die Forscher an einen Hochleistungsrechner im deutschen Jülich aus.
Bis in zwei oder drei Jahren wollen die Lausanner Forscher ihre Technik so verfeinern, dass das Programm auch auf einem weniger leistungsfähigen Computer in einer Arztpraxis läuft. Dann könnte das Risiko einer Arterienverkalkung beim Patienten abgeschätzt werden, bevor das Blutgefäß verstopft ist.
(sda)