Nosso protocolo demonstra o fluxo de trabalho da plataforma Silico FCM do ventrículo esquerdo a partir de imagens de ultrassom específicas do paciente, aplicando um modelo eletromecânico multiescala do coração. A plataforma Silico FCM pode investigar os efeitos da droga que são prescritos através de condições de contorno específicas para o fluxo de entrada e saída, medições de ECG e função de cálcio para propriedades do músculo cardíaco. A aplicação da plataforma Silico FCM pode reduzir os experimentos com animais e reduzir os ensaios clínicos reais e maximizar os resultados terapêuticos positivos para a doença cardiomiopatia.
Silico FCM pode ser aplicado também a outra doença cardiovascular como insuficiência cardíaca, isquemia cardíaca, arritmia, fibrilação atrial. Muitos fluxos de trabalho na plataforma Silico FCM podem ser usados pelo usuário iniciante porque são diretrizes muito úteis para o usuário líder através da plataforma. A demonstração visual da plataforma Silico FCM é importante porque muitas ferramentas de software para visualização dos parâmetros cardiovasculares, como parte para velocidade, pressão, estresse puro, estresse na parede e informações.
Comece fazendo login na plataforma com um nome de usuário e senha. No módulo de população virtual, escolha o modo M de ultrassom ou o fluxo de trabalho de exibição apical. Em seguida, na lista de fluxos de trabalho disponíveis, selecione o fluxo de trabalho mesclado por ultrassom.
Na seção de carregamento de arquivos, carregue imagens e arquivos dcom armazenados localmente no computador do usuário e selecione pastas privadas ou públicas como a pasta de destino dos arquivos. Digite o comentário ou a anotação desejada na seção de comentários antes de iniciar o fluxo de trabalho. Selecione a visualização apical em imagens de ultrassom do ventrículo esquerdo do modo M e arquivos DICOM.
Clique no botão Executar. A plataforma interativa notifica o usuário quando o fluxo de trabalho em execução é concluído. Visualize a geometria criada do ventrículo esquerdo diretamente na plataforma.
As opções disponíveis incluem modelos sombreados e de armação de arame. para visualização. Selecione o fluxo de trabalho e baixe os arquivos de modelo para as condições de limite das velocidades de entrada e saída usando os botões e a seção inferior.
Se as condições de limite de fluxo específicas do paciente estiverem disponíveis, baixe e use esses arquivos. Salve esses arquivos em pastas privadas ou públicas. Carregue esses arquivos de maneira semelhante ao upload de imagens.
As velocidades de entrada e saída prescritas simulam a condição da droga, enquanto as opções de malha controlam a densidade da malha de elementos finitos. Para simular condições específicas do paciente, modifique os valores padrão de pressão, fluxo, propriedades do material e função do cálcio. Clique no botão Executar.
Um novo fluxo de trabalho em execução aparecerá na lista. Se alguma das seções do fluxo de trabalho não estiver clara, clique no botão Arquivo de Ajuda para exibir instruções detalhadas sobre como usar esse fluxo de trabalho e interpretar os resultados. Clique no botão do olho para visualizar a fração de ejeção e os valores globais de eficiência do trabalho e diagramas de pressão versus volume, pressão versus deformação e trabalho miocárdico versus tempo.
Clique no botão da câmera para visualizar e reproduzir animações dos campos de deslocamento, pressão, tensões e velocidade. Como alternativa, baixe os resultados. A pasta de resultados contém arquivos VTK, arquivos CSV e animações.
Carregue vários arquivos VTK. Veja vários parâmetros de interesse e altere o campo, por exemplo, para velocidade para visualização Gire o modelo ou altere o esquema de cores. Escolha a superfície com bordas ou estrutura de arame para a representação da superfície.
Aplique a mesma metodologia a cada arquivo VTK carregado. Na página inicial, vá para executar o fluxo de trabalho e, em seguida, escolha torso na lista de fluxos de trabalho disponíveis. Adicione um comentário ou anotação na seção de comentários e execute o fluxo de trabalho.
Clique no botão do arquivo de modelo de entrada e salve o conteúdo mostrado na página da Web como um arquivo txt de ponto de entrada que será usado para o modelo de tronco. No campo do arquivo de entrada, selecione o arquivo txt de entrada baixado. Depois que o arquivo for importado, clique no botão Executar para iniciar o cálculo.
Clique nos botões de olho ou câmera no canto inferior esquerdo para visualizar os relatórios de simulação ou animações disponíveis diretamente na plataforma. Como alternativa, clique no módulo de visualização 3D para visualizar a saída on-line no ParaView glance. Selecione o botão Abrir um arquivo.
Vá para a guia de viga, insira as credenciais do usuário, se solicitado, e abra a pasta particular. Na página seguinte, selecione a pasta de saídas do fluxo de trabalho e abra a pasta toro. Consulte a lista de arquivos VTK que representa os resultados da simulação.
Escolha um ou mais arquivos e clique no botão de seleção para carregar o arquivo no ParaView glance. Manipule a geometria do modelo usando o mouse. Em seguida, escolha a opção de wireframe para ver o interior do tronco com um coração incorporado dentro do tronco.
Escolha a opção de pontos para exibir uma representação pontilhada do modelo do tronco com malha de coração cheio. Ajuste o valor do tamanho do ponto para alterar os resultados da exibição. Ajuste o valor de opacidade para ver o interior do tronco e exibir os resultados dentro da malha do coração.
Clique no menu suspenso de cores e escolha a opção desejada. Finalmente, altere a escala de cores padrão para qualquer uma das opções listadas. Para simular o comportamento realista do modelo do ventrículo esquerdo, foram utilizadas funções prescritas para velocidades nas válvulas de entrada e saída.
Um algoritmo para o cálculo automático da direção da fibra foi aplicado a este modelo de elementos finitos. Os resultados para uma camada e três camadas de representação sólida são mostrados aqui. As imagens representativas exibem o campo de pressão dentro do modelo paramétrico do ventrículo esquerdo durante um ciclo de tempo de um segundo.
Cinco etapas de tempo diferentes são apresentadas aqui. O campo de velocidade dentro do modelo paramétrico do ventrículo esquerdo é mostrado nestas imagens. Existem picos de valor notáveis dentro dos ramos causados pelo fluxo de fluido durante o ciclo de descarga de carga.
As imagens aqui apresentadas representam o deslocamento no modelo paramétrico do ventrículo esquerdo. Semelhante à mudança de pressão durante os dois primeiros passos, o deslocamento é insignificante até a contração, quando se tornam máximos na parte inferior do modelo. Ao longo do tempo restante, o modelo retorna lentamente ao seu estado não deformado.
O diagrama de volume de pressão resultante para o modelo de interação da estrutura do fluido do ventrículo esquerdo é mostrado aqui. A representação vetorial das velocidades no modelo paramétrico do ventrículo esquerdo é apresentada nestas imagens. As imagens representativas mostram a simulação de toda a ativação do coração em vários pontos de tempo no sinal de ECG de dois derivos.
O potencial transmembrana em milivolts é denotado pela barra de cores. As imagens mostradas aqui representam o mapa para o potencial da superfície corporal em um sujeito saudável. A progressão da ativação ventricular em nove sequências correspondentes ao sinal do ECG é exibida nestas imagens.
A plataforma Silico FCM pode fornecer mais informações em comparação com os padrões médicos atuais, incluindo biomarcadores, geometria específica do paciente, fluxo e pressão, condição, propriedades da matéria-prima e resposta a medicamentos. A plataforma Silico FM pode usar a geometria específica do paciente para testar e otimizar a resposta ao medicamento com diferentes combinações para outras doenças cardiovasculares. A plataforma computacional Silico FCM abrirá um novo caminho para os ensaios clínicos In-Silico especificamente para doenças cardíacas e previsão de risco para a condição específica do paciente.
