Simulación biomédica del traspaso térmico en un corazón humano

Simulación biomédica del traspaso térmico en un corazón humano

La teoría y las experiencias prácticas de simulaciones numéricas del traspaso térmico en el campo de la medicina se presentan en este papel. El refrescarse de un corazón humano durante cirugía fue tomado como ejemplo ilustrativo. Todas las fases del proceso de la simulación se describen comenzando con la construcción de unmodelo de 3 dimensiones de forma irregular. El modelo matemático se basa en la difusión y Navier-Alimenta ecuaciones. El sistema de ecuaciones diferenciales parciales es solucionado por la aproximación finita de la diferencia usando un esquema explícito el tiempo-caminar para obtener la evolución del tiempo de la solución para el intervalo simulado completo, que es típicamente 1 H. Un dominio típicose compone de vario millón de voxels; por lo tanto, el programa fue hecho parelelismo para acelerar la simulación. Una aceleración de 8.2 fue obtenida en 16 procesadores en un racimo de Linux
Introducción
El desarrollo de las informáticas rápidas permite la simulación de fenómenos naturales y los experimentos que serían ecológico problemáticos, los peligrosos a los seres humanos, oal coste las cantidades extensas de dinero, muchos ejemplos se pueden encontrar en medicina, donde realizando experimentos in vivo y las medidas son a menudo difíciles, peligrosas, o aún imposibles, mientras que la simulación puede proporcionar la única penetración segura y barata en procesos fisiológicos.
Las computadoras paralelas se componen de las computadoras rápidas, unificadasconectadas con puentes de comunicaciones rápidos, dedicados. Hoy, las computadoras paralelas baratas están disponibles con computadoras, la aceleración se define como el cociente del tiempo de ejecución en un solo procesador a eso en una computadora paralela. La época de funcionar el uso en una computadora paralela consiste en tiempo del cómputo y de la comunicación. Aumentando el número deprocesadores el cociente del tiempo de la comunicación comparado al tiempo del cómputo es aumentado generalmente, así el funcionamiento del procesador y el tiempo de la comunicación tienen que ser mejorados para mejorar el funcionamiento total de algoritmos paralelos. En algunos problemas donde está necesaria una cantidad significativa de comunicación global, e.g. dinámica molecular, el funcionamiento óptimode la comunicación del intracluster es particularmente importante.
La simulación del corazón humano que se refresca durante cirugía será descrita. El cuerpo humano y el corazón tienen que ser refrescados apropiadamente para retardar su función vital para bajar los requisitos metabólicos, el cuerpo y el corazón tiene que ser refrescado, e.g. bombeando una solución fría a través de losrecipientes coronarios (cardioplegia). Para cardiaco mejor uniforme refrescar un método de refrescarse tópico se utiliza a veces, e.g. que sumergen el corazón en líquido que se refresca. Las medidas in vivo de la temperatura son invasoras y limitadas a algunos puntos de prueba, mientras que la simulación de computadora proporciona análisis mejorado de vario refrescarse.
El modelo matemático delos fenómenos simulados se basa en las ecuaciones diferenciales parciales (PDE). Solucionar el modelo matemático sobre un dominio individualizado da los valores de cierta cantidad física en cada punto de rejilla para cada vez el intervalo. El dominio, es decir, el corazón humano, es un objeto tridimensional de forma irregular que tiene que ser individualizado, generalmente imponiendo una rejilla,de modo que sea conveniente para la solución numérica. Los modelos de los órganos del cuerpo se pueden crear usando el Dataset humano visual (VHD) o fuentes de datos similares, es así natural y simple individualizar el problema usando diferencias finitas.
Algunos resultados iniciales en la simulación del corazón que se refrescaba basada en la difusión se han divulgado. En este papel...