スーパーコンピュータが革新的な脳卒中の研究を促進

Tiffany Trader

脳卒中への新しい研究は、数百万人のアメリカ人に影響を与えるこの厄介な病気のダメージをある日緩和出来るかも知れない。ここ10年以上にわたって行われている進歩にもかかわらず、脳卒中は依然として米国における長期障害と3番目の最も一般的な死因である。毎年、795,000人以上のアメリカ人が、動脈もしくは血管内の血栓が形成された時に発生する脳卒中を経験する。そして、脳への血流を制限し、酸素を奪う。

これらの血栓を迅速かつ安全に壊すことは、脳卒中を停止し、損傷の可能性を減少させるための鍵となる。この致命的な病気についての画期的な研究では、手術や薬のいずれよりも、より安全で効果的である新しい技術を探求するためにスーパーコンピューティングの力を使用している。

カリフォルニア大学のバークレー校(UC Berkeley)とサンディエゴ校(UCSD)からの研究者グループは、脳卒中の原因となる血栓を壊すためマイクロバブルの効果と高密度焦点式超音波(HIFU)をモデル化するために国立エネルギー研究科学計算センター(NERSC)のスーパーコンピューティング資源を使用している。彼らの研究結果は、アメリカ音響学会誌で公開中である。

「ある日、HIFUで脳卒中被害者である人々のために有用な治療が出来るかも知れません。しかし、これは実現できる以前に、私たちは気泡が存在する場合、どのようにHIFUが血栓へのダメージを加速するのかを理解することを含む幾つかの基本的な背景の研究を確立する必要があります。」と研究者の一人でカリフォルニア大学バークレー校の機械工学教授、Andrew Szeriは述べている。

スーパーコンピューティングの割り当ては、研究者がさらなる研究のための事例を作るために十分なデータを生成することを可能にする。「予備データの幾つかの種類がなければ、それは成功の見込みの無いものであり、私たちが資金提供を見つけるだけの方法はありません。」とSzeriは述べている。

この研究は、面白い裏話がある。現在、脳卒中の原因となる血栓のための唯一の連邦政府に承認された療法は、組織プラスミノーゲンアクチベーター（tPA）と呼ばれる薬が、使用の短い期間があり、その有用性に影響を与える。1990年代初頭、研究者は、超音波スキャンが抗卒中薬剤の有効性を増強するようだと気づいた。2004の試験では、関連性を確認した。それ以来、研究者は、tPAの効果を最大化するために超音波を共同管理する方法を試してきた。

研究者らは、マイクロバブル-HIFU技術は薬の良い代替になると信じていた。そして、人工マイクロバブルは既に超音波造影剤として使用されていた。死体によるその後の実験室での実験では、彼らの仮説を確認したが、彼らはまだ投与量と安全性を決定する必要があった。それは、NERSCのスーパーコンピューティング資源が入って来たところである。

「スーパーコンピュータのシミュレーションでは、比較的低エネルギーで血栓を破壊することが可能であることを確認しました。そして、エネルギーが無い時に適切な気泡が形成されるので、それが重要です。」 一般的に人工的な微小気泡は無害ですが、しかし気泡が低圧の下に放出されると小さな血管を破断できる。

さらなる資金調達を確保すると、研究チームは、計算結果や気泡から実際の血塊の損傷との間の関係を強化しようと試みるだろう。