Un equipo del Centre for Computational Science del University College London combinó el solver de lattice Boltzmann HemeLB con simulación de grandes remolinos (LES) de Smagorinsky para calcular el flujo sanguíneo en todo el árbol arterial humano. El modelo, de 295 millones de sitios fluidos, se ejecutó en dos nodos de la supercomputadora Frontier a un costo de entre 15 y 18 horas-nodo por ciclo cardiaco, según el artículo publicado en arXiv.
La validación se hizo en flujo aórtico estenótico: las simulaciones LES en retículas cinco y diez veces más gruesas que una DNS de 20 μm reprodujeron la presión de pared y los perfiles de presión y velocidad, con una diferencia máxima de 0.75 mmHg en la presión promediada por plano, por debajo del 1% de la presión local. A 100 μm, el método redujo el costo estimado de una simulación humana completa en un factor de aproximadamente 625 frente a la DNS. HemeLB, que corre con el mismo comportamiento de escalamiento en GPU AMD, Intel y NVIDIA, sostiene cerca de 10 billones de actualizaciones de sitios de retícula por segundo en Frontier y Aurora.
El modelo resuelve simultáneamente regiones desde las arterias cerebrales hasta las de los pies. Los resultados muestran que el pulso de presión crece al viajar de la aorta a los pies, que el esfuerzo cortante se concentra en las ramificaciones y no en la aorta, que el pulso llega más tarde a las salidas conforme aumenta la distancia al corazón y que el flujo en piernas y pies es trifásico, como en mediciones Doppler de la pierna humana.
En corto: Los autores concluyen que estos resultados acercan las simulaciones de lattice Boltzmann de cuerpo entero específicas de paciente al alcance de las supercomputadoras actuales y abren la vía para simulaciones de conjunto orientadas a un modelo humano estándar.