Các trò chơi trong Casino Phú Quốc và điện toán hiệu suất cao Giảm nguy cơ gãy xương ở bệnh nhân loãng xương

Bởi Marco Viceconti, Giáo sư Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Bologna, Bologna, Ý

Các công ty dược phẩm gặp khó khăn khi phát triển các loại thuốc giúp giảm số lượng gãy xương do loãng xương, một căn bệnh làm suy yếu xương của hàng triệu phụ nữ chủ yếu là người lớn tuổi. Không phải là các công ty không thể tìm ra loại thuốc có thể giúp giảm gãy xương;

Do những khó khăn này, các công ty dược phẩm không tiến hành các thử nghiệm tập trung Các trò chơi trong Casino Phú Quốco việc giảm gãy xương. Thay Các trò chơi trong Casino Phú Quốco đó, họ tập trung Các trò chơi trong Casino Phú Quốco điểm cuối thay thế, chẳng hạn như tăng mật độ khoáng xương, để chứng minh hiệu quả của thuốc.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu mối tương quan như vậy có thể được thể hiện mà không có người thật và xương thật? Hoặc, đối với vấn đề đó, thời gian thực?

Tìm hiểu vấn đề kỹ thuật cơ bản 

Tại Đại học Bologna (UNIBO), các nhà nghiên cứu cơ sinh học thuộc Khoa Kỹ thuật Công nghiệp đã hợp tác chặt chẽ với Phòng thí nghiệm Công nghệ Y tế tại Bệnh viện Rizzoli, bệnh viện chỉnh hình hàng đầu ở Ý, để khám phá sự phức tạp của lý sinh cơ bản liên quan đến loãng xương và té ngã.

Nhìn theo cách này, câu hỏi liệu một cú ngã có dẫn đến gãy xương tại bất kỳ thời điểm nào hay không, theo nghĩa thuần túy nhất, là một vấn đề kỹ thuật — một vấn đề mà các nhà nghiên cứu UNIBO tin rằng có thể giải quyết bằng các công cụ phù hợp và thông tin đầu Các trò chơi trong Casino Phú Quốco phù hợp.

Nhóm tại UNIBO đã thu được hình ảnh chụp cắt lớp vi tính về xương đùi của 100 cá thể. Họ đã phân tích những hình ảnh này bằng cách sử dụng các kỹ thuật phân tích thành phần chính để hiểu cả những biến đổi về mặt giải phẫu và tần số của chúng ở 100 xương đùi cũng như tần suất biến đổi mật độ khoáng xương ở những xương đùi này.

Đang sử dụngCơ khí Các trò chơi trong Casino Phú Quốc, các nhà nghiên cứu đã tạo ra mô hình phần tử hữu hạn (FE) từ bản chụp CT của 100 con cái trong thế giới thực này. Lưới trong mỗi mô hình không chỉ lập bản đồ cấu trúc độc đáo của từng xương đùi mà còn lập bản đồ sự phân bố khoáng chất của xương trong mỗi xương.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình ngẫu nhiên về một cú ngã, với các thông số có thể xem xét trọng lượng của bệnh nhân, lượng mô mềm có thể hấp thụ tác động, hướng và khoảng cách của cú ngã, v.v. Các nhà nghiên cứu của UNIBO dự định sử dụng Cơ học để đưa từng mô hình trong số 1.000 mô hình này Các trò chơi trong Casino Phú Quốco 100 mô phỏng cú ngã khác nhau để so sánh độ bền của xương với nguy cơ gãy xương.

Giải quyết vấn đề tổng quát về thời gian

Nhưng các nhà nghiên cứu đã sớm gặp phải sự cố. Một Các trò chơi trong Casino Phú Quốc rơi đơn lẻ mất khoảng 1,8 giờ để giải quyết trên các tài nguyên máy tính có sẵn tại UNIBO.

Điều đó sẽ không hiệu quả, đặc biệt là vì ứng dụng thực tế của điều này trong thử nghiệm lâm sàng silico cuối cùng sẽ liên quan đến việc sử dụng các kỹ thuật tương tự này để mô hình hóa tác dụng của các loại thuốc trị loãng xương tiềm năng nhằm xem liệu chúng có thể được chứng minh là làm giảm gãy xương theo thời gian hay không.

Khi làm việc với Các trò chơi trong Casino Phú Quốc, các nhà nghiên cứu tại UNIBO đã sử dụng phần mềm Các trò chơi trong Casino Phú Quốc Mechanical với siêu máy tính Cartesius do SURF ở Hà Lan và siêu máy tính Galileo do CINECA ở Ý quản lý. Cartesius được định cấu hình là một hệ thống điện toán hiệu năng cao (HPC) với hơn 1.900 đơn vị xử lý trung tâm (CPU), mỗi đơn vị có từ 16 đến 64 lõi điện toán (tổng cộng hơn 47.000 lõi).

Vì Các trò chơi trong Casino Phú Quốc Mechanical được tối ưu hóa cho HPC nên các nhà nghiên cứu của UNIBO có thể chạy nó trên hàng nghìn lõi điện toán cùng lúc — điều này đã tăng tốc đáng kể việc hoàn thành hàng triệu mô phỏng. Những gì có thể mất 200 năm nếu được thực hiện hàng loạt chỉ mất chưa đầy hai tuần khi chạy trên Cartesius và Galileo.

Trên đường đến thử nghiệm Silico

Các nhà nghiên cứu tại UNIBO đang trên đà tạo ra cơ hội thực sự trong các thử nghiệm lâm sàng silico với mục tiêu cuối cùng là giảm gãy xương ở bệnh nhân loãng xương. Những phát hiện ban đầu tạo cơ sở cho việc, với sự chấp thuận của cơ quan quản lý (bản thân nó là mục tiêu liên quan đến nhiều rào cản chưa gặp phải), sẽ được coi là nhánh giả dược của một thử nghiệm lâm sàng.

Nhưng các nhà nghiên cứu tại UNIBO vẫn còn nhiều việc phải làm. Họ cần học cách mô hình hóa tác dụng của các loại thuốc điều trị loãng xương tiềm năng trong mô hình FE của mình, bao gồm việc học cách lấy dữ liệu cho thấy tác dụng của tác nhân điều tra đối với quần thể động vật và nhân rộng dữ liệu đó một cách hợp lý để mô hình hóa tác dụng của thuốc ở người.

Tất cả những câu hỏi này vẫn chưa được trả lời, nhưng ít nhất các nhà nghiên cứu tại UNIBO biết rằng bằng cách chạy Các trò chơi trong Casino Phú Quốc Mechanical trên các hệ thống HPC song song cao, cuối cùng họ sẽ có thể trả lời nhiều câu hỏi này trong vài tuần — không thành vấn đề của nhiều thế kỷ.