Spécifique au patient Modeling of the Heart: Estimation des orientations des fibres ventriculaires

Résumé

Une méthodologie pour estimer les orientations des fibres ventriculaires à partir des images in vivo de géométries cardiaques des patients pour la modélisation personnalisée est décrite. Validation de la méthodologie effectuée à l'aide normaux et défaillants coeurs canins démontrer que qu'il n'y a pas de différences significatives entre les orientations des fibres estimés et acquis à un niveau cliniquement observable.

Résumé

Spécifiques au patient des simulations de coeur (dys) fonction vise à personnaliser thérapie cardiaque sont entravés par l'absence de la technologie d'imagerie in vivo pour l'acquisition cliniquement orientations des fibres myocardiques. L'objectif de ce projet était de développer une méthodologie pour estimer orientations des fibres cardiaques à partir des images in vivo de géométries cardiaques des patients. Une représentation précise de la géométrie ventriculaire et des orientations de fibres a été reconstruite, respectivement, de haute résolution, ex vivo par résonance magnétique structurelle (MR) et tenseur de diffusion (DT) des images RM d'un coeur humain normal, dénommé atlas. Géométrie ventriculaire d'un cœur patient a été extrait, par l'intermédiaire de segmentation semi-automatique, à partir d'une in vivo la tomodensitométrie (TDM) image. En utilisant des algorithmes de transformation d'image, la géométrie ventriculaire atlas a été déformée pour correspondre à celle du patient. Enfin, le champ de déformation a été appliquée à la fibre orientat atlasions pour obtenir une estimation des orientations de fibres de patients. La précision des estimations de fibres a été évaluée au moyen de six normales et trois à défaut coeurs canins. La différence absolue moyenne entre les angles d'inclinaison des orientations des fibres acquises et estimé était de 15,4 °. Simulations numériques de cartes d'activation ventriculaire et pseudo-ECG en rythme sinusal et la tachycardie ventriculaire indiqué qu'il n'y ait pas de différences significatives entre les orientations des fibres estimés et acquis à une clinique observables level.The de nouvelles connaissances obtenues à partir du projet ouvrira la voie pour le développement de spécifiques au patient modèles du cœur qui peuvent aider les médecins dans le diagnostic personnalisé et des décisions concernant les interventions électrophysiologiques.

Introduction

L'approche de calcul devient centrale pour l'avancement de la compréhension de la fonction du cœur dans la santé et la maladie. State-of-the-art tout-cardiaques modèles de l'électrophysiologie et de l'électromécanique sont actuellement utilisées pour étudier un large éventail de phénomènes, comme la propagation ventriculaire normale, de l'arythmie, la défibrillation, couplage électromécanique et de resynchronisation cardiaque ^1. Cependant, à l'approche de calcul pour être directement applicable dans l'environnement clinique, il est impératif que les modèles soient spécifiques au patient, à savoir les modèles doive....

Protocole

1. Fibre Orientations Estimation

1. Acquérir des images IRM structurelles et IRMtd d'un cœur humain adulte normal en diastole, à une résolution de 1 mm ^3. Utiliser ImageJ, extraire le myocarde ventriculaire de l'image structurelle de l'atlas raccord, pour chaque tranche de petit axe, est fermée par des cannelures d'un ensemble de points de repère sont placées le long des frontières endocardique et épicardique de la tranche (figure 2A et la figure 2B). Effectuer la mise en place de points de repère manuellement pour chaque tranche de 10 ^e dans l'image. Obtenir des points de repère pour....

Résultats

Figure 11, ca affiche des visualisations rationalisation des estimations ainsi que les orientations des fibres IRMtd dérivés dans les cœurs normaux et défaillants. Examen qualitatif montre que les orientations de fibres estimé cadrent bien avec IRMtd dérivés de ceux. Panneau D illustre, superposées sur la géométrie du cœur 1, la distribution de l'erreur dans les angles d'inclinaison des cœurs normaux », en moyenne sur les cinq estimations. Panneau E montre la répartition moyenne de.......

Discussion

Cette recherche montre que quantitativement, en l'absence de IRMtd, des orientations de fibres myocardiques normales et des ventricules défaut peut être estimé à partir des images in vivo de leurs géométries pour l'utilisation dans des simulations de l'électrophysiologie cardiaque. La méthodologie proposée est démontrée avec des données in vivo CT, mais elle est également applicable aux images IRM in vivo de la géométrie ventriculaire, pallier le ma.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
LDDMM	Johns Hopkins University		http://cis.jhu.edu/software/lddmm-volume/index.php
MATLAB	Mathworks, Inc	R2011b	http://www.mathworks.com/products/matlab/
ImageJ	National Institutes of Health		http://rsbweb.nih.gov/ij/
Tarentule	CAE Software Solutions		http://www.meshing.at/Spiderhome/Tarantula.html
CARP	CardioSolv		http://cardiosolv.com/
Images Canine	Johns Hopkins University		http://www.ccbm.jhu.edu/research/DTMRIDS.php