Наш протокол демонстрирует рабочий процесс платформы Silico FCM левого желудочка из специфических для пациента ультразвуковых изображений путем применения многомасштабной электромеханической модели сердца. Платформа Silico FCM может исследовать лекарственные эффекты, которые назначаются через определенные граничные условия для входного и выходного потока, измерения ЭКГ и функции кальция для свойств сердечной мышцы. Применение платформы Silico FCM может сократить эксперименты на животных и сократить реальные клинические испытания и максимизировать положительные терапевтические результаты при кардиомиопатии.
Silico FCM может применяться и при других сердечно-сосудистых заболеваниях, таких как сердечная недостаточность, сердечная ишемия, аритмия, фибрилляция предсердий. Многие рабочие процессы на платформе Silico FCM могут быть использованы пользователем в первый раз, потому что они являются очень полезными рекомендациями для руководства пользователем через платформу. Визуальная демонстрация платформы Silico FCM важна, потому что многие программные инструменты для визуализации сердечно-сосудистых параметров, такие как часть для скорости, давления, явного напряжения, напряжения стен и информации.
Начните с входа на платформу с именем пользователя и паролем. В разделе Модуль виртуальной популяции выберите M-режим ультразвука или рабочий процесс апикального представления. Затем из списка доступных рабочих процессов выберите ультразвуковой объединенный рабочий процесс.
В разделе отправки файлов загрузите изображения и файлы DCOM, хранящиеся локально на компьютере пользователя, и выберите частные или общедоступные папки в качестве папки назначения для файлов. Введите нужный комментарий или примечание в разделе комментариев перед запуском рабочего процесса. Выберите апикальный вид в M-Mode ультразвуковых изображений левого желудочка и файлов DICOM.
Нажмите на кнопку выполнить. Интерактивная платформа уведомляет пользователя о завершении запущенного рабочего процесса. Визуализируйте созданную геометрию левого желудочка непосредственно на платформе.
Доступные опции включают в себя затененные и проволочные каркасные модели. для визуализации. Выберите рабочий процесс и загрузите файлы шаблона для граничных условий скоростей входа и выхода с помощью кнопок и нижнего раздела.
Если доступны граничные условия потока для конкретного пациента, загрузите и используйте эти файлы. Сохраните эти файлы в частных или общедоступных папках. Загружайте эти файлы аналогично загрузке изображений.
Предписанные скорости на входе и выходе имитируют состояние лекарственного средства, в то время как варианты сетки контролируют плотность конечно-элементной сетки. Для моделирования конкретных условий пациента измените значения по умолчанию давления, расхода, свойств материала и функции кальция. Нажмите на кнопку выполнить.
В списке появится новый запущенный рабочий процесс. Если какой-либо из разделов рабочего процесса не ясен, нажмите кнопку файла справки, чтобы просмотреть подробные инструкции по использованию этого рабочего процесса и интерпретировать результаты. Нажмите кнопку «Глаз», чтобы просмотреть долю выброса и глобальные значения эффективности работы, а также диаграммы давления по отношению к объему, давления к деформации и работы миокарда по времени.
Нажмите на кнопку камеры, чтобы просмотреть и воспроизвести анимацию полей смещения, давления, явных напряжений и скоростей. Кроме того, можно загрузить результаты. Папка результатов содержит файлы VTK, CSV файлы и анимацию.
Загрузите несколько файлов VTK. Просмотрите несколько интересующих параметров и измените поле, например, на скорость для визуализации Поверните модель или измените цветовую схему. Выберите поверхность с краями или проволочный каркас для представления поверхности.
Примените одну и ту же методологию к каждому загруженному файлу VTK. На главной странице перейдите к разделу Выполнение рабочего процесса, а затем выберите torso в списке доступных рабочих процессов. Добавьте комментарий или примечание в раздел комментариев и выполните рабочий процесс.
Нажмите кнопку входного файла шаблона и сохраните содержимое, отображаемое на веб-странице, в виде входного файла dot txt, который будет использоваться для модели туловища. В поле входной файл выберите загруженный входной файл dot txt. После импорта файла нажмите кнопку выполнить, чтобы начать расчет.
Нажмите на кнопки глаз или камеры в левом нижнем углу, чтобы визуализировать доступные отчеты о моделировании или анимацию непосредственно на платформе. Кроме того, нажмите на модуль 3D-визуализации, чтобы визуализировать выходные данные онлайн в ParaView. Нажмите кнопку открыть файл.
Перейдите на вкладку балки, при появлении запроса введите учетные данные пользователя и откройте личную папку. На следующей странице выберите папку выходных данных рабочего процесса и откройте папку torso. Смотрите список файлов VTK, представляющих результаты моделирования.
Выберите один или несколько файлов и нажмите на кнопку выбора, чтобы загрузить файл в ParaView glance. Управляйте геометрией модели с помощью мыши. Затем выберите вариант каркаса, чтобы увидеть внутреннюю часть туловища с сердцем, встроенным в туловище.
Выберите параметр «Точки», чтобы отобразить пунктирное представление модели туловища с полной сеткой сердца. Отрегулируйте значение размера точки, чтобы изменить результаты отображения. Отрегулируйте значение непрозрачности, чтобы увидеть внутреннюю часть туловища и отобразить результаты внутри сердечной сетки.
Нажмите на выпадающее меню color by и выберите нужный вариант. Наконец, измените цветовую шкалу по умолчанию на любой из перечисленных параметров. Для моделирования реалистичного поведения модели левого желудочка использовались предписанные функции скоростей на впускном и выпускном клапанах.
К этой конечно-элементной модели был применен алгоритм автоматического вычисления направления волокна. Результаты для однослойного и трехслойного твердого представления показаны здесь. Репрезентативные изображения отображают поле давления внутри параметрической модели левого желудочка в течение временного цикла в одну секунду.
Здесь представлены пять различных временных шагов. Поле скоростей внутри параметрической модели левого желудочка показано на этих изображениях. Существуют заметные пики значений внутри ветвей, вызванные потоком жидкости во время цикла разгрузки нагрузки.
Изображения, показанные здесь, представляют смещение в параметрической модели левого желудочка. Подобно изменению давления во время первых двух шагов, смещения незначительны до сжатия, когда они становятся максимальными в нижней части модели. В течение оставшегося времени модель медленно возвращается в недеформированное состояние.
Полученная диаграмма объема давления для модели взаимодействия структуры жидкости левого желудочка показана здесь. Векторное представление скоростей в параметрической модели левого желудочка представлено на этих изображениях. Репрезентативные изображения показывают симуляцию активации всего сердца в различные моменты времени на двух ведущих сигналах ЭКГ.
Трансмембранный потенциал в милливольтах обозначается цветовой полосой. Изображения, показанные здесь, представляют собой карту потенциала поверхности тела у здорового субъекта. Прогрессирование желудочковой активации в девяти последовательностях, соответствующих сигналу ЭКГ, отображается на этих изображениях.
Платформа Silico FCM может дать больше информации по сравнению с текущими медицинскими стандартами, включая биомаркеры, геометрию пациента, поток и давление, состояние, свойства сырья и реакцию на лекарства. Платформа Silico FM может использовать специфическую для пациента геометрию для тестирования и оптимизации лекарственного ответа с различными комбинациями для других сердечно-сосудистых заболеваний. Вычислительная платформа Silico FCM откроет новый путь для клинических испытаний In-Silico специально для сердечных заболеваний и прогнозирования риска для конкретного состояния пациента.
