Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Superkomputer wykryje osteoporozę

Recommended Posts

Badacze z Federalnego Instytutu Technologii w szwajcarskim Zurichu opracowali nową metodę precyzyjnej analizy wytrzymałości tkanki kostnej. Technika, opierająca się na pomiarach gęstości oraz parametrów mechanicznych próbki, ma szansę stać się za kilka lat istotnym elementem diagnostyki osteoporozy.

 

Opracowana procedura działa w oparciu o złożone symulacje generowane przez superkomputer Blue Gene/L firmy IBM, której pracownicy wsparli pracownikow Instytutu. Na podstawie analizy reakcji fragmentu kości na nacisk tworzona jest "mapa" naprężeń powstających w całej objętości próbki. Uzyskane wyniki pozwolą w przyszłości na dobór optymalnego sposobu leczenia osteoporozy, pomogą także w podjęciu decyzji o ewentualnym wszczepieniu metalowych płytek wzmacniających kość w miejscach najbardziej narażonych na pęknięcia. 

 

Aby przeprowadzić badanie, wystarcza pobranie próbki kości o wymiarach 5x5 mm. Materiał jest następnie poddawany różnorodnym próbom obciążeniowym, a zebrane z czujników informacje trafiają do komputera. Efektem pojedynczego testu, trwającego około dwudziestu minut, jest wytworzenie około... 90 GB danych. Oczywiście, są one następnie obrabiane do bardziej "przystępnej" formy, pozwalającej na interpretację przez lekarza.

 

Pozornie największą wadą metody jest konieczność użycia komputera klasy Blue Gene/L. Ilość przeprowadzanych obliczeń jest tak wielka, że nawet słynny komputer Deep Blue, znany z pojedynków szachowych z Garri Kasparowem pod koniec XX wieku, potrzebowałby na ich wykonanie niemal tygodnia. Na szczęście, porównanie to pokazuje jednocześnie, jak szybki jest rozwój informatyki. Jak ocenia dr Alessandro Curioni, pracujący dla laboratorium badawczego IBM w Zurichu, za dziesięć lat możliwości dzisiejszych komputerów będą osiągalne przy użyciu zwykłych komputerów biurkowych, dzięki czemu tego typu symulacje wytrzymałości tkanki kostnej staną się rutynową praktyką.

 

Pracujący w Federalnym Instytucie Technologii prof. Peter Arbenz, pomysłodawca nawiązania współpracy z Błękitnym Gigantem, tłumaczy, że najważniejszym wyzwaniem dla jego zespołu było stworzenie nowoczesnych i wydajnych algorytmów zdolnych do przepowadzenia tak złożonych symulacji. Choć dotychczasowe wyniki wydają się być bardzo obiecujące, badacz ocenia to osiągnięcie ostrożnie: Jesteśmy na początku ekscytującej podróży. Ten kierunek badań musi być utrzymany, byśmy mogli osiągnąć nasz cel. Kolejnym celem grupy będzie stworzenie algorytmu zdolnego do symulacji złamania kości u ściśle określonej osoby poddawanej badaniu. Osiągnięcie tego celu pomogłoby bez wątpienia w szybkiej i skutecznej diagnostyce osteoporozy oraz ocenie zagrożeń związanych z osłabieniem kości. Stawka jest niezwykle wysoka, gdyż chorobą jest zagrożonych aż 9 milionów osób w samej tylko Polsce.

 

Wyniki badań zaprezentowano na konferencji IACM/ECCOMAS 2008 w Wenecji.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM uruchomił w Nowym Jorku Quantum Computation Center, w którym znalazł się największy na świecie zbiór komputerów kwantowych. Wkrótce dołączy do nich nich 53-kubitowy system, a wszystkie maszyny są dostępne dla osób i instytucji z zewnątrz w celach komercyjnych i naukowych.
      Quantum Computation Center ma w tej chwili ponad 150 000 zarejestrowanych użytkowników oraz niemal 80 klientów komercyjnych, akademickich i badawczych. Od czasu, gdy w 2016 roku IBM udostępnił w chmurze pierwszy komputer kwantowy, wykonano na nim 14 milionów eksperymentów, których skutkiem było powstanie ponad 200 publikacji naukowych. W związku z rosnącym zainteresowaniem obliczeniami kwantowymi, Błękity Gigant udostępnił teraz 10 systemów kwantowych, w tym pięć 20-kubitowych, jeden 14-kubitowy i cztery 5-kubitowe. IBM zapowiada, że w ciągu miesiąca liczba dostępnych systemów kwantowych wzrośnie do 14. Znajdzie się wśród nich komputer 53-kubitowy, największy uniwersalny system kwantowy udostępniony osobom trzecim.
      Nasza strategia, od czasu gdy w 2016 roku udostępniliśmy pierwszy komputer kwantowy, polega na wyprowadzeniu obliczeń kwantowych z laboratoriów, gdzie mogły z nich skorzystać nieliczne organizacje, do chmur i oddanie ich w ręce dziesiątków tysięcy użytkowników, mówi Dario Gil, dyrektor IBM Research. Chcemy wspomóc rodzącą się społeczność badaczy, edukatorów i deweloperów oprogramowania komputerów kwantowych, którzy dzielą z nami chęć zrewolucjonizowania informatyki, stworzyliśmy różne generacje procesorów kwantowych, które zintegrowaliśmy w udostępnione przez nas systemy kwantowe.
      Dotychczas komputery kwantowe IBM-a zostały wykorzystane m.in. podczas współpracy z bankiem J.P. Morgan Chase, kiedy to na potrzeby operacji finansowych opracowano nowe algorytmy przyspieszające pracę o całe rzędy wielkości. Pozwoliły one na przykład na osiągnięcie tych samych wyników dzięki dostępowi do kilku tysięcy przykładów, podczas gdy komputery klasyczne wykorzystujące metody Monte Carlo potrzebują milionów próbek. Dzięki temu analizy finansowe mogą być wykonywane niemal w czasie rzeczywistym. Z kolei we współpracy z Mitsubishi Chemical i Keio University symulowano początkowe etapy reakcji pomiędzy litem a tlenem w akumulatorach litowo-powietrznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Osteoporoza to problem ok. 3 mln Polaków. Choroba jest przyczyną złamań, które prowadzą się niepełnosprawności i do zgonów. Tymczasem w Polsce na osteoporozę leczy się jedynie 200 tys. osób – alarmują eksperci.
      Problemem w osteoporozie są złamania kości, które powodują poważne powikłania. Najgorsze jest złamanie szyjki kości udowej, ponieważ po nim w ciągu roku umiera co piąta kobieta i co czwarty mężczyzna - powiedział PAP specjalista w dziedzinie leczenia osteoporozy prof. Edward Czerwiński z Krakowskiego Centrum Medycznego.
      Problem tej powszechnej choroby był omawiany podczas 10. Jubileuszowej Konferencji Zdrowe Kości 2019, która odbyła się w Poznaniu.
      Dr Cezary Iwaszkiewicz z Oddziału Reumatologii i Osteoporozy Wielospecjalistycznego Szpitala Miejskiego z Zakładem Opiekuńczo-Leczniczym w Poznaniu przypomniał, że zgodnie z przyjętą definicją osteoporoza jest układową chorobą szkieletu, która charakteryzuje się nie tylko niską masą kostną, ale też pogorszeniem mikroarchitektury tkanki kostnej, czego następstwem jest wzrost łamliwości kości oraz podatności na złamania.
      Do najczęstszych złamań osteoporotycznych zalicza się: złamanie kości promieniowej, złamania kręgosłupa, kości ramiennej, a także złamanie szyjki kości udowej.
      Osteoporoza jest schorzeniem, którego ryzyko rośnie wraz z wiekiem; częściej występuje u kobiet niż u mężczyzn. Prof. Czerwiński zaznaczył, że w populacji osób po 50. roku życia złamania z powodu osteoporozy doznaje co trzecia kobieta i co ósmy mężczyzna. Ryzyko, że kobieta po 50. roku życia dozna złamania wynosi 40 proc. i jest ono znacznie większe niż ryzyko zachorowania na raka piersi, czy wystąpienia zawału serca - powiedział specjalista.
      Przypomniał, że brak jest dokładnych danych na temat liczby chorych na osteoporozę w Polsce, ale z szacunków wynika, że obecnie w naszym kraju mieszka aż 2,7 mln osób z przebytym złamaniem osteoporotycznym, a liczba ta będzie rosnąć ze względu na starzenie się społeczeństwa. Tymczasem na osteoporozę leczy się zaledwie 200 tys. osób, czyli mniej niż jedna na 10 osób z tą chorobą - powiedział prof. Czerwiński.
      Prof. Wojciech Pluskiewicz z Zakładu Chorób Metabolicznych Kości Śląskiego Uniwersytetu Medycznego ocenił, że duży problem stanowi to, iż lekarz podstawowej opieki zdrowotnej nie może wysłać pacjenta na bezpłatne badanie densytometryczne kości (badanie gęstości tkanki kostnej; podstawowe badanie w diagnostyce osteoporozy - PAP). To się może odbyć poprzez poradnię specjalistyczną, ale tych jest w kraju bardzo mało i są bardzo nierównomiernie rozmieszczone - powiedział. W niektórych województwach poradni chorób metabolicznych kości nie ma wcale, dlatego czas oczekiwania do nich jest bardzo długi - np. we Wrocławiu wynosi on pięć lat.
      Specjalista ocenił, że pewne grupy osób z wysokim ryzykiem osteoporozy powinny być objęte możliwością bezpłatnego badania densytometrycznego, szczególnie pacjenci leczeni przewlekle steroidami, chorzy onkologicznie, kobiety po przedwczesnej menopauzie (np. po zabiegu operacyjnym).
      Prof. Czerwiński wyjaśnił, że gęstość tkanki kostnej (w skrócie BMD) powinno się badać bądź w obrębie kręgosłupa, bądź w szyjce kości udowej. Jeżeli gęstość jest mniejsza niż 2,5 wskaźnika T-score to diagnozujemy osteoporozę i jest to wskazanie do leczenia - powiedział. Dodał, że bezwzględnym wskazaniem do stosowania leków na osteoporozę jest również złamanie osteoporotyczne, tj. takie, które następuje na skutek upadku z wysokości własnej.
      Ale jeżeli wskaźnik T-score pacjenta wynosi np. 2,1, to wcale nie znaczy, że nie grozi mu złamanie. Do 70 proc. złamań dochodzi bowiem w grupie osób, które mają dobry wynik densytometrii - tłumaczył prof. Czerwiński. Jak ocenił jest to kwestia tego, że kryteria diagnostyczne osteoporozy zostały opracowane 25 lat temu. Czułość tej metody wynosi jedynie 30 proc., co oznacza, że pozwala ona zdiagnozować osteoporozę u 30 proc. osób, które na nią cierpią.
      Prof. Pluskiewicz wskazał, że kolejnym problemem w leczeniu osteoporozy jest to, iż nie ma jednej specjalizacji lekarskiej, która by się tym zajmowała. Osteoporoza to niechciane dziecko medycyny - ocenił.
      Według prof. Czerwińskiego osteoporozę może w Polsce leczyć lekarz każdej specjalności. W praktyce osobami, które mają w tym zakresie największe kompetencje są reumatolodzy, endokrynolodzy, interniści, ginekolodzy oraz ortopedzi. W Polsce mamy taki kłopot, że do specjalistów wszędzie są kolejki. Na wizytę u reumatologa trzeba czekać średnio trzy – cztery miesiące w zależności od regionu - zaznaczył.
      Eksperci zgodzili się, że kolejną przeszkodą na drodze do wczesnego diagnozowania i leczenia osteoporozy jest niska świadomość społeczeństwa na temat tej choroby, jej czynników ryzyka, poważnych konsekwencji, możliwości profilaktyki i leczenia.
      Prof. Pluskiewicz zwrócił m.in. uwagę na to, że pacjenci polegają na prezentowanych w mediach reklamach suplementów diety na osteoporozę i stosują je myśląc, że się leczą.
      Zdaniem prof. Czerwińskiego obecnie są dostępne w aptekach wszystkie proste leki na osteoporozę – bisfosfoniany (alendronian, ibandronian, ryzedronian), ale mamy problem z refundacją.
      Jak wyjaśnił, w Polsce jest refundowany tylko alendronian raz w tygodniu, natomiast dla pacjentów nie są dostępne leki stosowane rzadziej niż raz na tydzień, np. raz na miesiąc czy nawet raz na rok. A jeżeli ktoś ma problemy z żołądkiem, a starsze pokolenie bardzo często je ma, to wtedy praktycznie nie mamy dla niego leku - ocenił. Przeciwwskazaniem do stosowania bisfosfonianów doustnych są m.in.: choroba wrzodowa żołądka, refluks żołądkowo-przełykowy czy zaburzenia przełykania.
      Prof. Czerwiński zwrócił uwagę, że w naszym kraju pacjenci mają też bardzo ograniczony dostęp do leku o odmiennym od bisfosfonianów mechanizmie działania i o największej skuteczności. Jest to lek biologiczny o nazwie denosumab. Podaje się go w zastrzykach raz na pół roku.
      Mamy bardzo rygorystyczne kryteria odnośnie przepisywania tego leku. Może to być kobieta po 60. roku życia, która ma T-score poniżej 2,5 i przebyła złamanie osteoporotyczne, a także ma przeciwwskazanie do podawania leków doustnych, albo okazały się one być nieskuteczne - wyjaśnił prof. Czerwiński.
      Dodał, że w praktyce liczba osób, która jest leczona denosumabem jest bardzo mała. Pod tym względem odstajemy od całego świata, a nawet bliskich sąsiadów w Europie - ocenił. Na przykład, mężczyźni chorzy na osteoporozę nie mogą liczyć na refundację leku, nie można go też stosować u osób z osteoporozą, które nie doznały jeszcze złamania, ale są nim bardzo zagrożone.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze IBM-a postawili sobie ambitny cel. Chcą co roku dwukrotnie zwiększać wydajność komputerów kwantowych tak, by w końcu były one szybsze lub bardziej wydajne niż komputery klasyczne. Podczas tegorocznych targów CES IBM pokazał przełomowe urządzenie: IBM Q System One, pierwszy komputer kwantowy, który ma być gotowy do komercyjnego użytku.
      Celem IBM-a jest coś, co nazywają „Quantum Advantage” (Kwantowa przewaga). Zgodnie z tym założeniem komputery kwantowe mają zyskać „znaczną” przewagę nad komputerami klasycznymi. Przez „znaczną” rozumie się tutaj system, który albo będzie setki lub tysiące razy szybszy od komputerów kwantowych, albo będzie wykorzystywał niewielki ułamek pamięci potrzebny maszynom kwantowym lub też będzie w stanie wykonać zadania, jakich klasyczne komputery wykonać nie są.
      Wydajność komputera kwantowego można opisać albo za pomocą tego, jak sprawują się poszczególne kubity (kwantowe bity), albo też jako ogólną wydajność całego systemu.
      IBM poinformował, że Q System One może pochwalić się jednym z najniższych odsetków błędów, jakie kiedykolwiek zmierzono. Średni odsetek błędów na dwukubitowej bramce logicznej wynosi mniej niż 2%, a najlepszy zmierzony wynik to mniej niż 1%. Ponadto system ten jest bliski fizycznemu limitowi czasów koherencji, który w w przypadku Q System One wyniósł średnio 73 ms.To oznacza, że błędy wprowadzane przez działanie urządzenia są dość małe i zbliżamy się do osiągnięcia minimalnego możliwego odsetka błędów, oświadczyli badacze IBM-a.
      Błękitny Gigant stworzył też Quantum Volume, system pomiaru wydajności komputera kwantowego jako całości. Bierze on pod uwagę zarówno błędy na bramkach, błędyh pomiarów czy wydajność kompilatora. Jeśli chcemy osiągnąć Quantum Advantage w latach 20. XXI wieku, to każdego roku wartość Quantum Volume musi się co najmniej podwajać, stwierdzili badacze. Na razie udaje im się osiągnąć cel. Wydajność pięciokubitowego systemu Tenerife z 2017 roku wynosiła 4. W 2018 roku 20-kubitowy system IBM Q osiągnął w teście Quantum Volume wynik 8. Najnowszy zaś Q System One nieco przekroczył 16.
      Sądzimy, że obecnie przyszłość komputerów to przyszłość komputerów kwantowych, mówią specjaliści z IBM-a.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM poinformował o podpisaniu porozumienia, w ramach którego Błękitny Gigant przejmie znanego producenta jednej z dystrybucji Linuksa, firmę Red Hat. Transakcja będzie warta 34 miliardy dolarów. Jeśli do niej dojdzie będzie to trzecia największa w historii akwizycja na rynku IT.
      Umowa przewiduje, że IBM wykupi akcje Red Hata, płacąc za każdą z nich 190 dolarów. Na zamknięciu ostatniej sesji giełdowej przed ogłoszeniem transakcji akcje Red Hata kosztowały 116,68 USD.
      Przejęcie Red Hata zmieni zasady gry. Całkowicie zmieni rynek chmur obliczeniowych, mówi szef IBM-a Ginni Rometty. "IBM stanie się największym na świecie dostawcą dla hybrydowych chmur i zaoferuje przedsiębiorcom jedyną otwartą architekturę chmur, dzięki której klient będzie mógł uzyskać z niej maksimum korzyści", dodał. Zdaniem menedżera obenie większość firm wstrzymuje się z rozwojem własnych chmur ze względu na zamknięte architektury takich rozwiązań.
      Jeszcze przed kilku laty IBM zajmował się głównie produkcją sprzętu komputerowego. W ostatnim czasie firma zdecydowanie weszła na takie rynki jak analityczny czy bezpieczeństwa. Teraz ma zamiar konkurować z Microsoftem, Amazonem czy Google'em na rynku chmur obliczeniowych.
      Po przejęciu Red Hat będzie niezależną jednostką zarządzaną przez obecnego szefa Jima Whitehursta i obecny zespół menedżerów. To ważny dzień dla świata open source. Doszło do największej transakcji w historii rynku oprogramowania i bierze w tym udział firma zajmująca się otwartym oprogramowaniem. Tworzymy historię, dodał Paul Cormier, wiceprezes Red Hata.
      Obecnie Red Hat ma siedziby w 35 krajach, zatrudnia około 12 000 osób je jest jednym z największych oraz najbardziej znanych graczy na rynku open source. W roku 2018 zysk firmy wyniósł 259 milionów dolarów czy przychodach rzędu 2,9 miliarda USD. Dla porównania, w 2017 roku przychody IBM-a zamknęły się kwotą 79 miliardów dolarów, a zysk to 5,8 miliarda USD.
      Na przejęcie muszą się jeszcze zgodzić akcjonariusze Red Hata oraz odpowiednie urzędy antymonopolowe.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Probiotyki chronią szkielet starszych kobiet przed osteoporozą.
      Gdy naukowcy z Uniwersytetu w Göteborgu porównali kobiety zażywające probiotyki z paniami przyjmującymi placebo, okazało się, że u tych pierwszych utrata kości była aż o połowę mniejsza.
      Mattias Lorentzon podkreśla, że skoro osteoporoza często nie jest wykrywana przed pierwszym złamaniem, istnieje paląca potrzeba szybkiego znalezienia środków zaradczych.
      Badanie przeprowadzono w Szpitalu Uniwersyteckim w Mölndal. Wzięło w nim udział 90 kobiet w średnim wieku 76 lat. Codziennie przez cały rok panie zażywały proszek zawierający bakterie (probiotyk) albo placebo. Jak podkreślają autorzy raportu z Journal of Internal Medicine, to losowanie zadecydowało o tym, komu dawano preparat z Lactobacillus reuteri 6475, a komu proszek bez bakterii. Badanie było podwójnie ślepe, co oznacza, że ani ochotniczki, ani naukowcy nie wiedzieli, kto trafił do jakiej grupy.
      Gdy skończyliśmy roczne badanie, zmierzyliśmy za pomocą tomografii utratę kości w dolnych partiach nóg ochotniczek. Porównaliśmy je z wynikami z początków studium. Okazało się, że kobiety przyjmujące aktywny preparat straciły o połowę mniej masy kostnej niż panie z grupy placebo - opowiada Anna Nilsson. Inną ważną rzeczą jest to, że terapia była dobrze tolerowana i nie wywoływała więcej skutków ubocznych niż placebo.
      Szwedzi podkreślają, że dotąd badania wskazywały, że bakterie przewodu pokarmowego wpływają na kościec myszy. Mamy więc do czynienia z 1. badaniem nt. wpływu probiotyków na ograniczenie spadku masy kostnej u starszych ludzi.
      Wiele wskazuje na to, że w przyszłości terapia probiotykami może być skuteczną metodą zapobiegania początkowi osteoporozy u wielu starszych osób - dodaje Lorentzon.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...