Computersimulatie van de cardiale elektrofysiologie op cellulaire schaal

MICROCARD is een Europees onderzoeksproject dat tot doel heeft om software te ontwikkelen waarmee de elektrische activiteit van het hart gesimuleerd kan worden met sub-cellulaire resolutie. Vanwege de enorme schaal van dit probleem zal deze software geschikt zijn voor gebruik op toekomstige exascale supercomputers. Het project wordt gefinancierd door EuroHPC call Towards Extreme Scale Technologies and Applications.

Hartziekten zijn de belangrijkste doodsoorzaak in de wereld, en de helft van deze overlijdens wordt veroorzaakt door problemen in het elektrische activatiesysteem van het hart. Om beter inzicht te krijgen in deze problemen maken onderzoekers onder andere gebruik van computermodellen. Deze modellen zijn echter nog niet krachtig genoeg om alle (2 miljard!) spiercellen van het hart individueel weer te geven. Ze moeten daarom aannemen dat honderden spiercellen ongeveer hetzelfde gedrag vertonen. Deze aanname maakt het onmogelijk om ziekten te simuleren waarbij de microstructuur van het weefsel is aangetast. Recent onderzoek laat zien dat zulke ziekten veel voorkomen.

Om zulke ziekten met een computermodel te simuleren zijn supercomputers nodig die veel krachtiger zijn dan de huidige generatie. Zulke "exascale" machines zullen in de komende jaren worden geïnstalleerd in Europa. Deze machines zullen echter veel moeilijker te programmeren zijn dan huidige computers. Bovendien is een model met individuele hartcellen moeilijker op te lossen dan de nu gebruikelijke modellen. Binnen het MICROCARD project zal daarom samengewerkt worden tussen informatici, wiskundigen en biomedisch ingenieurs om software te ontwikkelen die dit probleem efficient kan oplossen op de zeer grootschalige machines die in aantocht zijn. Zij zullen bovendien samenwerken met cardiologen en fysiologen om de software te testen met de medisch relevante problemen waarvoor ze bedoeld is. Twee Europese top-instituten op het gebied van elektrische hartziekten zijn betrokken bij dit project: IHU Liryc in Bordeaux en het Universitäts Herzzentrum in Freiburg.

Financiering

Dit project wordt gefinancierd door de European High-Performance Computing Joint Undertaking EuroHPC met subsidienummer 955495.

EuroHPC projecten worden voor de helft gefinancierd door EuroHPC en voor de andere helft door de landen die deelnemen aan het project, in dit geval Frankrijk, Duitsland, Italië, Zwitserland, Noorwegen en Oostenrijk.