Il nostro protocollo dimostra il flusso di lavoro della piattaforma Silico FCM del ventricolo sinistro da immagini ecografiche specifiche del paziente applicando un modello elettromeccanico multiscala del cuore. La piattaforma Silico FCM può studiare gli effetti dei farmaci prescritti attraverso specifiche condizioni al contorno per il flusso in ingresso e in uscita, le misurazioni ECG e la funzione del calcio per le proprietà del muscolo cardiaco. L'applicazione della piattaforma Silico FCM può ridurre gli esperimenti sugli animali e ridurre gli studi clinici reali e massimizzare i risultati terapeutici positivi per la cardiomiopatia.
Silico FCM può essere applicato anche ad altre malattie cardiovascolari come scompenso cardiaco, ischemia cardiaca, aritmia, fibrillazione atriale. Molti flussi di lavoro nella piattaforma Silico FCM possono essere utilizzati dall'utente alle prime armi perché sono linee guida molto utili per guidare l'utente attraverso la piattaforma. La dimostrazione visiva della piattaforma Silico FCM è importante perché molti strumenti software per la visualizzazione dei parametri cardiovascolari come parte per velocità, pressione, stress puro, stress di parete e informazioni.
Inizia accedendo alla piattaforma con un nome utente e una password. Sotto il modulo di popolazione virtuale, scegli la modalità M a ultrasuoni o il flusso di lavoro della vista apicale. Quindi dall'elenco dei flussi di lavoro disponibili selezionare il flusso di lavoro unito ad ultrasuoni.
Nella sezione caricamento file, caricare immagini e file dcom memorizzati localmente sul computer dell'utente e selezionare cartelle private o pubbliche come cartella di destinazione per i file. Digitare il commento o la nota desiderata nella sezione commenti prima di avviare il flusso di lavoro. Selezionare la vista apicale nelle immagini ecografiche del ventricolo sinistro M-Mode e nei file DICOM.
Fare clic sul pulsante Esegui. La piattaforma interattiva notifica all'utente quando il flusso di lavoro in esecuzione è terminato. Visualizza la geometria creata del ventricolo sinistro direttamente sulla piattaforma.
Le opzioni disponibili includono modelli ombreggiati e wireframe. per la visualizzazione. Selezionare il flusso di lavoro e scaricare i file modello per le condizioni al contorno delle velocità di ingresso e uscita utilizzando i pulsanti e la sezione inferiore.
Se sono disponibili condizioni limite di flusso specifiche del paziente, scaricare e utilizzare questi file. Salvare questi file in cartelle private o pubbliche. Carica questi file in modo simile al caricamento delle immagini.
Le velocità di ingresso e uscita prescritte simulano la condizione del farmaco mentre le opzioni di mesh controllano la densità della mesh agli elementi finiti. Per simulare le condizioni specifiche del paziente, modificare i valori predefiniti di pressione, flusso, proprietà del materiale e funzione del calcio. Fare clic sul pulsante Esegui.
Nell'elenco verrà visualizzato un nuovo flusso di lavoro in esecuzione. Se una qualsiasi delle sezioni del flusso di lavoro non è chiara, fare clic sul pulsante del file della Guida per visualizzare istruzioni dettagliate su come utilizzare questo flusso di lavoro e interpretare i risultati. Fare clic sul pulsante a occhio per visualizzare la frazione di eiezione e i valori globali di efficienza del lavoro e diagrammi di pressione rispetto al volume, pressione contro sforzo e lavoro miocardico rispetto al tempo.
Fare clic sul pulsante della fotocamera per visualizzare in anteprima e riprodurre le animazioni dei campi di spostamento, pressione, sollecitazioni e velocità. In alternativa, scarica i risultati. La cartella dei risultati contiene file VTK, file CSV e animazioni.
Carica più file VTK. Vedere diversi parametri di interesse e modificare il campo, ad esempio, in velocità per la visualizzazione Ruotare il modello o modificare la combinazione di colori. Scegliete la superficie con spigoli o la cornice metallica per la rappresentazione della superficie.
Applicare la stessa metodologia a ogni file VTK caricato. Nella home page, vai a esegui flusso di lavoro e quindi scegli torso nell'elenco dei flussi di lavoro disponibili. Aggiungere un commento o una nota nella sezione commenti ed eseguire il flusso di lavoro.
Fare clic sul pulsante del file del modello di input e salvare il contenuto mostrato sulla pagina Web come file txt punto di input che verrà utilizzato per il modello del busto. Nel campo del file di input selezionare il file dot txt di input scaricato. Dopo aver importato il file, fare clic sul pulsante Esegui per avviare il calcolo.
Fare clic sui pulsanti occhio o fotocamera nell'angolo in basso a sinistra per visualizzare i rapporti di simulazione o le animazioni disponibili direttamente sulla piattaforma. In alternativa, fare clic sul modulo di visualizzazione 3D per visualizzare l'output online in ParaView glance. Selezionare il pulsante Apri un file.
Vai alla scheda trave, inserisci le credenziali utente se richiesto e apri la cartella privata. Nella pagina successiva, selezionare la cartella output del flusso di lavoro e aprire la cartella busto. Vedere l'elenco dei file VTK che rappresenta i risultati della simulazione.
Scegli uno o più file e fai clic sul pulsante Seleziona per caricare il file in ParaView glance. Manipolate la geometria del modello utilizzando il mouse. Quindi, scegli l'opzione wireframe per vedere l'interno del busto con un cuore incorporato nel busto.
Scegliere l'opzione punti per visualizzare una rappresentazione punteggiata del modello del busto con maglia a cuore pieno. Regolare il valore della dimensione in punti per modificare i risultati visualizzati. Regola il valore di opacità per vedere l'interno del busto e visualizzare i risultati all'interno della maglia del cuore.
Fare clic sul menu a discesa colore per e scegliere l'opzione desiderata. Infine, modificare la scala di colori predefinita in una delle opzioni elencate. Per simulare il comportamento realistico del modello del ventricolo sinistro, sono state utilizzate le funzioni prescritte per le velocità alle valvole di ingresso e uscita.
Un algoritmo per il calcolo automatico della direzione della fibra è stato applicato a questo modello agli elementi finiti. I risultati per una rappresentazione solida a un livello e a tre livelli sono mostrati qui. Le immagini rappresentative mostrano il campo di pressione all'interno del modello parametrico del ventricolo sinistro durante un ciclo di tempo di un secondo.
Qui vengono presentati cinque diversi passaggi temporali. Il campo di velocità all'interno del modello parametrico del ventricolo sinistro è mostrato in queste immagini. Ci sono notevoli picchi di valore all'interno dei rami causati dal flusso del fluido durante il ciclo di scarico del carico.
Le immagini mostrate qui rappresentano lo spostamento nel modello parametrico del ventricolo sinistro. Analogamente alla variazione di pressione durante i primi due passaggi gli spostamenti sono trascurabili fino alla contrazione quando diventano massimi nella parte inferiore del modello. Per tutto il tempo rimanente il modello ritorna lentamente al suo stato non deformato.
Il diagramma del volume di pressione risultante per il modello di interazione della struttura del fluido del ventricolo sinistro è mostrato qui. La rappresentazione vettoriale delle velocità nel modello parametrico del ventricolo sinistro è presentata in queste immagini. Le immagini rappresentative mostrano la simulazione dell'attivazione dell'intero cuore in vari punti temporali sul segnale ECG a due derivazioni.
Il potenziale trans-membrana in millivolt è indicato dalla barra dei colori. Le immagini mostrate qui rappresentano la mappa del potenziale della superficie corporea in un soggetto sano. La progressione dell'attivazione ventricolare in nove sequenze corrispondenti al segnale ECG viene visualizzata in queste immagini.
La piattaforma Silico FCM può fornire maggiori informazioni rispetto agli attuali standard medici, tra cui biomarcatori, geometria specifica del paziente, flusso e pressione, condizioni, proprietà delle materie prime e risposta ai farmaci. La piattaforma Silico FM può utilizzare la geometria specifica del paziente per testare e ottimizzare la risposta ai farmaci con diverse combinazioni per altre malattie cardiovascolari. La piattaforma computazionale Silico FCM aprirà una nuova strada per gli studi clinici In-Silico specifici per le malattie cardiache e la previsione del rischio per la condizione specifica del paziente.
