Nuestro protocolo demuestra el flujo de trabajo de la plataforma Silico FCM del ventrículo izquierdo a partir de imágenes de ultrasonido específicas del paciente mediante la aplicación de un modelo electromecánico multiescala del corazón. La plataforma Silico FCM puede investigar los efectos de los medicamentos que se prescriben a través de condiciones límite específicas para el flujo de entrada y salida, las mediciones de ECG y la función del calcio para las propiedades del músculo cardíaco. La aplicación de la plataforma Silico FCM puede reducir los experimentos con animales y reducir los ensayos clínicos reales y maximizar los resultados terapéuticos positivos para la enfermedad cardiomiopatía.
Silico FCM se puede aplicar también a otra enfermedad cardiovascular como insuficiencia cardíaca, isquemia cardíaca, arritmia, fibrilación auricular. Muchos flujos de trabajo en la plataforma Silico FCM pueden ser utilizados por el usuario por primera vez porque son pautas muy útiles para guiar al usuario a través de la plataforma. La demostración visual de la plataforma Silico FCM es importante porque muchas herramientas de software para la visualización de los parámetros cardiovasculares, como la velocidad, la presión, el estrés absoluto, el estrés de la pared y la información.
Comience iniciando sesión en la plataforma con un nombre de usuario y contraseña. En el módulo de población virtual, elija el modo M de ultrasonido o el flujo de trabajo de vista apical. Luego, de la lista de flujos de trabajo disponibles, seleccione el flujo de trabajo combinado de ultrasonido.
En la sección de carga de archivos, cargue imágenes y archivos dcom almacenados localmente en el equipo del usuario y seleccione carpetas privadas o públicas como carpeta de destino para los archivos. Escriba el comentario o la nota deseados en la sección de comentarios antes de iniciar el flujo de trabajo. Seleccione la vista apical en M-Mode imágenes de ultrasonido del ventrículo izquierdo y archivos DICOM.
Haga clic en el botón Ejecutar. La plataforma interactiva notifica al usuario cuando finaliza el flujo de trabajo en ejecución. Visualice la geometría creada del ventrículo izquierdo directamente en la plataforma.
Las opciones disponibles incluyen modelos sombreados y de estructura de alambre. para visualización. Seleccione el flujo de trabajo y descargue los archivos de plantilla para las condiciones límite de las velocidades de entrada y salida utilizando los botones y la sección inferior.
Si hay disponibles condiciones límite de flujo específicas del paciente, descargue y use estos archivos. Guarde estos archivos en carpetas privadas o públicas. Cargue estos archivos de manera similar a cargar imágenes.
Las velocidades de entrada y salida prescritas simulan la condición del fármaco, mientras que las opciones de malla controlan la densidad de la malla de elementos finitos. Para simular condiciones específicas del paciente, modifique los valores predeterminados de presión, flujo, propiedades del material y función del calcio. Haga clic en el botón Ejecutar.
Aparecerá un nuevo flujo de trabajo en ejecución en la lista. Si alguna de las secciones del flujo de trabajo no está clara, haga clic en el botón archivo de ayuda para ver instrucciones detalladas sobre cómo utilizar este flujo de trabajo e interpretar los resultados. Haga clic en el botón del ojo para ver la fracción de eyección y los valores globales de eficiencia laboral y los diagramas de presión versus volumen, presión versus deformación y trabajo miocárdico versus tiempo.
Haga clic en el botón de la cámara para obtener una vista previa y reproducir animaciones de los campos de desplazamiento, presión, tensiones puras y velocidad. Alternativamente, descargue los resultados. La carpeta de resultados contiene archivos VTK, archivos CSV y animaciones.
Cargue varios archivos VTK. Vea varios parámetros de interés y cambie el campo, por ejemplo, a velocidad para la visualización Gire el modelo o cambie el esquema de color. Elija superficie con bordes o marco de alambre para la representación de la superficie.
Aplique la misma metodología a cada archivo VTK cargado. En la página de inicio, vaya a ejecutar flujo de trabajo y luego elija torso en la lista de flujos de trabajo disponibles. Agregue un comentario o nota en la sección de comentarios y ejecute el flujo de trabajo.
Haga clic en el botón del archivo de plantilla de entrada y guarde el contenido que se muestra en la página web como un archivo txt de punto de entrada que se utilizará para el modelo de torso. En el campo del archivo de entrada, seleccione el archivo txt punto de entrada descargado. Después de importar el archivo, haga clic en el botón ejecutar para iniciar el cálculo.
Haga clic en los botones del ojo o de la cámara en la esquina inferior izquierda para visualizar los informes de simulación o animaciones disponibles directamente en la plataforma. Alternativamente, haga clic en el módulo de visualización 3D para visualizar la salida en línea en ParaView glance. Seleccione el botón Abrir un archivo.
Vaya a la pestaña de viga, ingrese las credenciales de usuario si se le solicita y abra la carpeta privada. En la página siguiente, seleccione la carpeta de salidas del flujo de trabajo y abra la carpeta torso. Consulte la lista de archivos VTK que representa los resultados de la simulación.
Elija uno o más archivos y haga clic en el botón de selección para cargar el archivo en ParaView glance. Manipule la geometría del modelo con el ratón. A continuación, elija la opción de estructura de alambre para ver el interior del torso con un corazón incorporado dentro del torso.
Elija la opción de puntos para mostrar una representación punteada del modelo de torso con malla de corazón completa. Ajuste el valor del tamaño de punto para cambiar los resultados de visualización. Ajuste el valor de opacidad para ver el interior del torso y mostrar los resultados dentro de la malla del corazón.
Haga clic en el menú desplegable color por y elija la opción deseada. Finalmente, cambie la escala de color predeterminada a cualquiera de las opciones enumeradas. Para simular el comportamiento realista del modelo del ventrículo izquierdo, se utilizaron funciones prescritas para las velocidades en las válvulas de entrada y salida.
Se aplicó un algoritmo para el cálculo automático de la dirección de la fibra a este modelo de elementos finitos. Los resultados para una capa y una representación sólida de tres capas se muestran aquí. Las imágenes representativas muestran el campo de presión dentro del modelo paramétrico del ventrículo izquierdo durante un ciclo de tiempo de un segundo.
Aquí se presentan cinco pasos de tiempo diferentes. El campo de velocidad dentro del modelo paramétrico del ventrículo izquierdo se muestra en estas imágenes. Hay picos de valor notables dentro de las ramas causados por el flujo de fluido durante el ciclo de descarga de carga.
Las imágenes que se muestran aquí representan el desplazamiento en el modelo paramétrico del ventrículo izquierdo. Similar al cambio de presión durante los dos primeros pasos, los desplazamientos son insignificantes hasta la contracción, cuando se vuelven máximos en la parte inferior del modelo. A lo largo del tiempo restante, el modelo vuelve lentamente a su estado no deformado.
Aquí se muestra el diagrama de volumen de presión resultante para el modelo de interacción de la estructura del líquido del ventrículo izquierdo. La representación vectorial de las velocidades en el modelo paramétrico del ventrículo izquierdo se presenta en estas imágenes. Las imágenes representativas muestran la simulación de toda la activación cardíaca en varios puntos de tiempo en la señal de ECG de dos principales.
El potencial transmembrana en milivoltios se denota por la barra de color. Las imágenes que se muestran aquí representan el mapa del potencial de superficie corporal en un sujeto sano. La progresión de la activación ventricular en nueve secuencias correspondientes a la señal del ECG se muestra en estas imágenes.
La plataforma Silico FCM puede proporcionar más información en comparación con los estándares médicos actuales, incluidos biomarcadores, geometría específica del paciente, flujo y presión, condición, propiedades de la materia prima y respuesta al fármaco. La plataforma Silico FM puede utilizar la geometría específica del paciente para probar y optimizar la respuesta al fármaco con diferentes combinaciones para otras enfermedades cardiovasculares. La plataforma computacional Silico FCM abrirá una nueva vía para ensayos clínicos In-Silico específicamente para enfermedades cardíacas y predicción de riesgos para la condición específica del paciente.
