DI Dr. Christoph Augustin gewinnt den Stefan-Schuy-Preis 2016 für seine Arbei:

Anatomically accurate high resolution modeling of human whole heart electromechanics: A strongly scalable algebraic multigrid solver method for nonlinear deformation. SChrstoph M. Augustin, Aurel Neic, Manfred Liebmann, Anton J. Prassl, Steven A Niederer, Gundolf Haase und Gernot Plank. In: Journal of Computational Physics 305 (2016), S 622-646. doi: 10.1016/ j.jcp.2015.10.045

Diese Arbeit behandelt ein innovatives Mulitphysik-Computermodell der elektromechanischen Herzfunktion mit dem Ziel eine biophysikalisch detaillierte und bidirektional gekoppelte Erforschung der Pumptätigkeit des Herznes im gesunden wie im kranken Zustand zu ermöglichen. Im Gegensatz zu früheren Publikationen verwendeten wir eine hochaufgelöste, anatomisch exakte und patienten-spezifische Geometrie des menschlichen Herzens, die aus klinischen Magnet-Resonanz-Bildern erzeugt wurde. Diese äußerst rechenintensiven Simulationen konnten nur durch die Entwicklung eines neuartigen algebraischen Mehrgitterverfahrens bewerkstelligt werden, das eine schnelle und parallel skalierbare numerische Lösng der auftretenden linearen Gleichungssysteme ermöglichte. Somit konnten wir erstmalig in-silico Experimente der elektromechanischen Herzfunktion mit zellulär aufgelösten Geometrien durchführen. Die resultierenden Finite-Elemente-Netze mit bis zu 184.6 Millionen Elementen verlangten die Ausführung der  Berechnungen in Hochleistungsrechenzentren mit  bis zu 8192 Prozessoren.

Während die Eletrophysiologie und die Strukturmechnik klar bidirektional wechselwirken, werden sie in praktisch allen Studien isoliert oder unidirektional betrachtet. Dies ist zu einem guten Teil auf die Komplexität von Mulitphysik-Modellen und den Schwierigkeiten, die bei der Entwicklung von modernen numerischen Methoden und deren effizienten Implemetierung auf modernen Rechnerarchitekturen auftauchen, zurückzuführen. Die Bewältigung dieser Herausforderung des mechno-elektrischen Feedbacks durch die Verwendung von hochmodernen, erst kürzlich entwickelten Zellmodellen (Grandi-Pasqualini-Bers) und active-Stress Modellen (Land-Niederer) ist ein weiteres zenrales und innoviatives Thema dieser Publikation.