সুপার কম্পিউটার সিমুলেশন অ্যাট্রিয়াল ফাইব্রিলেশন অগ্রগতির কারণ প্রকাশ করে

অ্যাট্রিয়াল ফাইব্রিলেশন (এএফ) হল অনিয়মিত হৃদস্পন্দনের সবচেয়ে সাধারণ ধরণ, এবং সময়ের সাথে সাথে এটি আরও খারাপ হতে পারে এবং স্থায়ী হতে পারে - এনআইএইচ অনুসারে, একটি গুরুতর ব্যাধি যা ইস্কেমিক স্ট্রোকের প্রধান প্রতিরোধযোগ্য কারণ।

ওহিও স্টেট ইউনিভার্সিটির (OSU) বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের পোস্টডক্টরাল ফেলো নিকোলাই মোইস, NCSA এবং OSC-এর কম্পিউটিং রিসোর্স ব্যবহার করে AF-এর দীর্ঘমেয়াদী অগ্রগতি অধ্যয়ন করছেন, এই আশায় যে তার কাজ এমন চিকিৎসা তৈরিতে সাহায্য করবে যা AF-কে আজীবন রোগে পরিণত হওয়ার আগে থামাতে পারে। তার গবেষণা সম্প্রতি JACC : ক্লিনিক্যাল ইলেক্ট্রোফিজিওলজিতে প্রকাশিত হয়েছে ।

AF হল এক ধরণের অনিয়মিত হৃদস্পন্দন যেখানে হৃৎপিণ্ডের উপরের প্রকোষ্ঠ, অ্যাট্রিয়া, নিম্ন প্রকোষ্ঠের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণভাবে স্পন্দিত হয়। যা একটি এপিসোডিক ঘটনা হিসেবে শুরু হয় তা অবশেষে স্থায়ী হয়ে ওঠে। প্রয়োজনীয় বিশদ বিবরণ দিয়ে মানুষের পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা কঠিন, তাই মোইস কম্পিউটারে প্রক্রিয়াগুলিকে মডেল করেন।

"আমরা কার্ডিয়াক ইলেক্ট্রোফিজিওলজি মডেল ব্যবহার করি কীভাবে স্বল্পমেয়াদী কার্ডিয়াক অ্যাক্টিভিটি (মিলিসেকেন্ড থেকে সেকেন্ড) কার্ডিয়াক টিস্যুতে দীর্ঘমেয়াদী পরিবর্তন আনে (দিন থেকে সপ্তাহ থেকে মাস পর্যন্ত), তা তদন্ত করার জন্য," মোইস বলেন। "আমাদের সিমুলেশনগুলি, আমার জ্ঞান অনুসারে, এখন পর্যন্ত দীর্ঘতম: আমরা 24 ঘন্টা পর্যন্ত একটানা 2D বৈদ্যুতিক কার্যকলাপের মডেল তৈরি করি।"

সিমুলেশনের মাধ্যমে গবেষকরা দীর্ঘ সময় ধরে হৃদপিণ্ড কীভাবে কাজ করে তার সমস্ত দিক পর্যবেক্ষণ করতে পারেন। যদিও হৃদপিণ্ড তুলনামূলকভাবে সহজ বলে মনে হতে পারে, এই স্তরের বিশদে একটি সিমুলেশন চালানোর জন্য অনেক গণনার প্রয়োজন হয়।

"সমস্ত 2D সিমুলেশন NCSA GPU এবং DSP-তে CUDA কোড ব্যবহার করে চালানো হয়েছিল, যা এত দীর্ঘ সময়ের স্কেল অধ্যয়নের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ছিল," মোইস বলেন।

"আমরা যে NCSA রিসোর্সগুলি ব্যবহার করেছি তার মধ্যে ডেল্টার মাধ্যমে উপলব্ধ NVIDIA GPUগুলি অন্তর্ভুক্ত ছিল। NVIDIA GPUগুলিতে CUDA কোড চালানোর মাধ্যমে, আমরা আমাদের সিমুলেশনগুলিকে প্রায় 250 গুণ দ্রুত করতে সক্ষম হয়েছি। যেহেতু এই গবেষণায় আমাদের দীর্ঘতম সিমুলেশনগুলি প্রায় এক সপ্তাহ স্থায়ী হয়েছিল, তাই একটি সাধারণ পিসি বা ল্যাপটপে তাদের কয়েক বছর সময় লাগত।"

মোইসের দল AF-তে হৃদপিণ্ডের একটি আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য আবিষ্কার করেছে। একজন ব্যক্তির হৃদস্পন্দন বৃদ্ধির সাথে সাথে হৃদপিণ্ডের কোষগুলি ক্যালসিয়াম ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য অভিযোজিত হয়। কোষগুলির এই আশ্চর্যজনক ক্ষমতার একটি গুরুতর অসুবিধা রয়েছে: এই একই অভিযোজন হৃদপিণ্ডকে আরও অ্যারিথমিয়ায় আক্রান্ত করে তোলে। একটি দুষ্টচক্র শুরু হয়: অবস্থা চলতে থাকলে আরও কোষ ক্যালসিয়াম ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য অভিযোজিত হয়, অ্যারিথমিয়ায় সংবেদনশীলতা আরও বৃদ্ধি করে এবং অবশেষে একটি অবিরাম অনিয়মিত হৃদস্পন্দনের দিকে পরিচালিত করে।

ময়েসের কাজ দেখায় যে হৃদরোগের স্বাস্থ্য বজায় রাখার জন্য প্রাথমিকভাবে AF সনাক্ত করা এবং এর চিকিৎসা করা কেন এত গুরুত্বপূর্ণ।

"আমাদের গবেষণাটি হৃদপিণ্ডের বৈদ্যুতিক কার্যকলাপের কম্পিউটার সিমুলেশনের মাধ্যমে সবচেয়ে সাধারণ কার্ডিয়াক অ্যারিথমিয়া, অ্যাট্রিয়াল ফাইব্রিলেশন, যা স্ট্রোকের একটি প্রধান কারণ এবং উচ্চ অসুস্থতা এবং মৃত্যুর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে," মোইস বলেন। "এই কাজটি আমাদের প্রথমবারের মতো এই রোগের সূচনা এবং দীর্ঘমেয়াদী অগ্রগতি ট্র্যাক করার অনুমতি দেয়, যা শেষ পর্যন্ত এর অগ্রগতি রোধ বা বন্ধ করার জন্য আরও ভাল ওষুধের বিকাশের দিকে পরিচালিত করবে।"

মোইসের গবেষণার ফলে এএফ-এর চিকিৎসা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে, যা ডাক্তার এবং বিজ্ঞানীদের এর অগ্রগতির প্রক্রিয়া সম্পর্কে একটি নতুন দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করে। এই পদ্ধতি কার্ডিওলজি এবং তার বাইরেও সম্পর্কিত ক্ষেত্রে কাজ করা বিজ্ঞানীদের অনুপ্রাণিত করতে পারে।

"আমরা বিশ্বাস করি যে আমাদের কাজ কার্ডিয়াক ইলেক্ট্রোফিজিওলজি সিমুলেশনে একটি নতুন টেম্পোরাল ডাইমেনশন খুলে দেয়, যা দেখায় যে একক-দিনের সিমুলেশন (এবং আরও দীর্ঘ) প্রযুক্তিগতভাবে সম্ভব," মোইস বলেন। "এই পদ্ধতিটি বিভিন্ন রোগের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা যেতে পারে, যেমন সাইনাস নোড ডিসফাংশন বা মায়োকার্ডিয়াল ইনফার্কশনের কারণে সৃষ্ট অ্যারিথমিয়া। উপরন্তু, এই কাজটি অ্যাট্রিয়াল ফাইব্রিলেশনের উপর গবেষণাকে সরাসরি এগিয়ে নিয়ে যায়, প্রথমবারের মতো অ্যারিথমিক বৈদ্যুতিক কার্যকলাপের কারণে এর দীর্ঘমেয়াদী অগ্রগতির মডেল তৈরি করার অনুমতি দেয়, সেইসাথে আন্তঃকোষীয় নিয়ন্ত্রক যন্ত্রপাতিকে লক্ষ্য করে এমন থেরাপি পরীক্ষা করার সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে। অবশেষে, আরও বিস্তৃতভাবে, আমরা আশা করি যে আমাদের কাজ অন্যান্য গবেষকদের দীর্ঘ সময়ের স্কেল বিস্তৃত জৈবিক চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় অনুপ্রাণিত করবে।"

ভবিষ্যতের গবেষণায়, মোইস সম্ভাব্য চিকিৎসা অন্তর্ভুক্ত করার জন্য তার সিমুলেশনকে আরও পরিমার্জিত করার পরিকল্পনা করছেন এবং অতিরিক্ত পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে তার ফলাফলগুলিকে আরও যাচাই করবেন। পূর্ববর্তী সম্পর্কিত কাজটি বায়োফিজিক্যাল জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল।