Name: patient-specific modeling of the heart: estimation of ventricular fiber orientations
Uploaded: 2013-01-08T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations at JoVE.com

אנו מודים לבני זוג. ריימונד וינסלו, אליוט המקווים, והלם פטריק באוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס למתן מחקר vivo לשעבר מערכי נתוני online.This נתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות מענק R01-HL082729, ומענק קרן המדע הלאומי CBET-0933029.

1. הערכת אורינטציות סיבים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש תמונות MRI וDTMRI מבניות של לב אדם בוגר נורמלי בדיאסטולה, ברזולוציה של מ&quot;מ 1 3. שימוש ImageJ, לחלץ חדרית שריר הלב מהתמונה המבנית האטלס ידי התאמה, לכל פרוסה קצרת ציר, נסגר splines דרך סדרה של נ?...

<ol>
	<li>Trayanova, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+Heart+Modeling:+Applications+to+Cardiac+Electrophysiology+and+Electromechanics.">Whole Heart Modeling: Applications to Cardiac Electrophysiology and Electromechanics.</a> Circulation Research. 108, 113-128 .</li><li>Vadakkumpadan, F., Arevalo, H., Ceritoglu, C., Miller, M., Trayanova, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-Based+Estimation+of+Ventricular+Fiber+Orientations+for+Personalized+Modeling+of+Cardiac+Electrophysiology.">Image-Based Estimation of Ventricular Fiber Orientations for Personalized Modeling of Cardiac Electrophysiology.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 31 (5), 1051-1060 .</li><li>Vadakkumpadan, F., Gurev, V., Constantino, J., Arevalo, H., Trayanova, N., Kerckhoffs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+Whole-Heart+Electrophysiology+and+Mechanics:+Towards+Patient-Specific+Simulations.">Modeling of Whole-Heart Electrophysiology and Mechanics: Towards Patient-Specific Simulations.</a> Patient-Specific Modeling of the Cardiovascular System: Technology-Driven Personalized Medicine. , 145-165 (2010).</li><li>Buxton, A. E., Lee, K. L., DiCarlo, L., Gold, M. R., Greer, G. S., Prystowsky, E. N., O'Toole, M. F., Tang, A., Fisher, J. D., Coromilas, J., Talajic, M., Hafley, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiologic+testing+to+identify+patients+with+coronary+artery+disease+who+are+at+risk+for+sudden+death.+Multicenter+Unsustained+Tachycardia+Trial+Investigators.">Electrophysiologic testing to identify patients with coronary artery disease who are at risk for sudden death. Multicenter Unsustained Tachycardia Trial Investigators.</a> The New England Journal of Medicine. 342 (26), 1937-1945 (2000).</li><li>Wei, D., Okazaki, O., Harumi, K., Harasawa, E., Hosaka, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+simulation+of+excitation+and+body+surface+electrocardiogram+with+isotropic+and+anisotropic+computer+heart+models.">Comparative simulation of excitation and body surface electrocardiogram with isotropic and anisotropic computer heart models.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 42 (4), 343-357 (1995).</li><li>Leon, L. J., Horacek, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+model+of+excitation+and+recovery+in+the+anisotropic+myocardium.+II.+Excitation+in+the+simplified+left+ventricle.">Computer model of excitation and recovery in the anisotropic myocardium. II. Excitation in the simplified left ventricle.</a> Journal of Electrocardiology. 24 (1), 17-31 (1991).</li><li>Rohmer, D., Sitek, A., Gullberg, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+and+Visualization+of+Fiber+and+Laminar+Structure+in+the+Normal+Human+Heart+from+Ex+Vivo+Diffusion+Tensor+Magnetic+Resonance+Imaging+(DTMRI)+Data.">Reconstruction and Visualization of Fiber and Laminar Structure in the Normal Human Heart from Ex Vivo Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging (DTMRI) Data.</a> Investigative Radiology. 42 (11), 777-789 (2007).</li><li>Daubert, J. P., Zareba, W., Hall, W. J., Schuger, C., Corsello, A., Leon, A. R., Andrews, M. L., McNitt, S., Huang, D. T., Moss, A. J., Investigators, M. I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predictive+value+of+ventricular+arrhythmia+inducibility+for+subsequent+ventricular+tachycardia+or+ventricular+fibrillation+in+Multicenter+Automatic+Defibrillator+Implantation+Trial+(MADIT)+II+patients.">Predictive value of ventricular arrhythmia inducibility for subsequent ventricular tachycardia or ventricular fibrillation in Multicenter Automatic Defibrillator Implantation Trial (MADIT) II patients.</a> Journal of Americal College of Cardiology. 47 (1), 98-107 (2006).</li><li>Sosnovik, D. E., Wang, R., Dai, G., Reese, T. G., Wedeen, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+MR+tractography+of+the+heart.">Diffusion MR tractography of the heart.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 11 (1), 47-61 (2009).</li><li>Sundar, H., Shen, D., Biros, G., Litt, H., Davatzikos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+myocardial+fiber+orientations+by+template+warping.">Estimating myocardial fiber orientations by template warping.</a> Proc. IEEE International Symposium on Biomedical Imaging. , 73-76 (2006).</li><li>Beg, M. F., Helm, P. A., McVeigh, E., Miller, M. I., Winslow, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+Cardiac+Anatomy+Using+MRI.">Computational Cardiac Anatomy Using MRI.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 52 (5), 1167-1174 (2004).</li><li>Alexander, D. C., Pierpaoli, C., Basser, P. J., Gee, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+Transformations+of+Diffusion+Tensor+Magnetic+Resonance+Images.">Spatial Transformations of Diffusion Tensor Magnetic Resonance Images.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 20, 1131-1139 (2001).</li><li>Helm, P. A., Younes, L., Beg, M. F., Ennis, D. B., Leclercq, C., Faris, O. P., McVeigh, E., Kass, D., Miller, M. I., Winslow, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+of+Structural+Remodeling+in+the+Dyssynchronous+Failing+Heart.">Evidence of Structural Remodeling in the Dyssynchronous Failing Heart.</a> Circulation Research. 98, 125-132 (2006).</li><li>Helm, P., Beg, M. F., Miller, M., Winslow, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+mapping+cardiac+fiber+and+laminar+architecture+using+diffusion+tensor+MR+imaging.">Measuring and mapping cardiac fiber and laminar architecture using diffusion tensor MR imaging.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1047, 296-307 (2005).</li><li>Helm, P. A., Tseng, H. -. J., Younes, L., McVeigh, E. R., Winslow, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+3D+diffusion+tensor+imaging+and+quantification+of+cardiac+laminar+structure.">Ex vivo 3D diffusion tensor imaging and quantification of cardiac laminar structure.</a> Magnetic Resonance in Imaging. 54, 850-859 (2005).</li><li>Scollan, D. F., Holmes, A., Winslow, R., Forder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histological+validation+of+myocardial+microstructure+obtained+from+diffusion+tensor+magnetic+resonance+imaging.">Histological validation of myocardial microstructure obtained from diffusion tensor magnetic resonance imaging.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 275 (6), H2308-H2318 (1998).</li><li>Lombaert, H., Peyrat, J., Croisille, P., Rapacchi, S., Fanton, L., Cheriet, F., Clarysse, P., Magnin, I., Delingette, H., Ayache, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Atlas+of+the+Cardiac+Fiber+Architecture:+Study+on+a+Healthy+Population.">Human Atlas of the Cardiac Fiber Architecture: Study on a Healthy Population.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 31 (7), 1436-1447 (2012).</li><li>Streeter, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Gross morphology and fiber geometry of the heart. , (1979).</li><li>Vadakkumpadan, F., Rantner, L. J., Tice, B., Boyle, P., Prassl, A. J., Vigmond, E., Plank, G., Trayanova, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-Based+Models+of+Cardiac+Structure+with+Applications+in+Arrhythmia+and+Defibrillation+Studies.">Image-Based Models of Cardiac Structure with Applications in Arrhythmia and Defibrillation Studies.</a> Journal of Electrocardiology. 42, 151.e1-151.e10 (2009).</li><li>Plank, G., Zhou, L., Greenstein, J. L., Plank, G., Zhou, L., Greenstein, J. L., Cortassa, S., Winslow, R. L., O'Rourke, B., Trayanova, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+mitochondrial+ion+channels+to+arrhythmias+in+the+heart:+computational+techniques+to+bridge+the+spatio-temporal+scales.">From mitochondrial ion channels to arrhythmias in the heart: computational techniques to bridge the spatio-temporal scales.</a> Philosophical Transactions Series A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. 366 (1879), 3381-3409 (2008).</li><li>Roberts, D. E., Scher, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+tissue+anisotropy+on+extracellular+potential+fields+in+canine+myocardium+in+situ.">Effect of tissue anisotropy on extracellular potential fields in canine myocardium in situ.</a> Circulation Research. 50, 342-351 (1982).</li><li>Greenstein, J., Wu, R., Po, S., Tomaselli, G. F., Winslow, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+Calcium-Independent+Transient+Outward+Current+I(to1)+in+Shaping+Action+Potential+Morphology+and+Duration.">Role of the Calcium-Independent Transient Outward Current I(to1) in Shaping Action Potential Morphology and Duration.</a> Circulation Research. 87, 1026-1033 (2000).</li><li>Winslow, R., Rice, J., Jafri, S., Marb&#225;n, E., O'Rourke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+altered+excitation-contraction+coupling+in+canine+tachycardia-induced+heart+failure,+II:+model+studies.">Mechanisms of altered excitation-contraction coupling in canine tachycardia-induced heart failure, II: model studies.</a> Circulation Research. 84 (5), 571-586 (1999).</li><li>Akar, F., Nass, R., Hahn, S., Cingolani, E., Shah, M., Hesketh, G., DiSilvestre, D., Tunin, R., Kass, D., Tomaselli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Changes+in+Conduction+Velocity+and+Gap+Junction+Properties+During+Development+of+Pacing-Induced+Heart+Failure.">Dynamic Changes in Conduction Velocity and Gap Junction Properties During Development of Pacing-Induced Heart Failure.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 293 (2), H1223-H1230 (2007).</li><li>Gurev, V., Constantino, J., Rice, J. J., Trayanova, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+Electromechanical+Delay+in+the+Ventricles:Insights+from+a+3D+Electromechanical+Model+of+the+Heart.">Distribution of Electromechanical Delay in the Ventricles:Insights from a 3D Electromechanical Model of the Heart.</a> Biophysical Journal. 99 (3), 745-754 .</li><li>Ten Tusscher, K. H. W. J., Hren, R., Panfilov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+Ventricular+Fibrillation+in+the+Human+Heart.">Organization of Ventricular Fibrillation in the Human Heart.</a> Circulation Research. 100 (12), e87-e101 (2007).</li><li>Gima, K., Rudy, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+Current+Basis+of+Electrocardiographic+Waveforms.">Ionic Current Basis of Electrocardiographic Waveforms.</a> Circulation Research. 90, 889-896 (2002).</li><li>Gerstenfeld, E., Dixit, S., Callans, D., Rajawat, Y., Rho, R., Marchlinski, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+comparison+of+spontaneous+and+paced+12-lead+electrocardiogram+during+right+ventricular+outflow+tract+ventricular+tachycardia.">Quantitative comparison of spontaneous and paced 12-lead electrocardiogram during right ventricular outflow tract ventricular tachycardia.</a> Journal of Americal College of Cardiology. 41 (11), 2046-2053 (2003).</li><li>Potse, M., Dube, B., Richer, J., Vinet, A., Gulrajani, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+monodomain+and+bidomain+reaction-diffusion+models+for+action+potential+propagation+in+the+human+heart.">A comparison of monodomain and bidomain reaction-diffusion models for action potential propagation in the human heart.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 53 (12), 2425-2435 (2006).</li><li>Peyrat, J. -. M., Sermesant, M., Pennec, X., Delingette, H., Chenyang, X., McVeigh, E. R., Ayache, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Computational+Framework+for+the+Statistical+Analysis+of+Cardiac+Diffusion+Tensors:+Application+to+a+Small+Database+of+Canine+Hearts.">A Computational Framework for the Statistical Analysis of Cardiac Diffusion Tensors: Application to a Small Database of Canine Hearts.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 26, 1500-1514 (2007).</li><li>Chen, J., Song, S. -. K., Liu, W., McLean, M., Allen, S. J., Tan, J., Wickline, S. A., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remodeling+of+cardiac+fiber+structure+after+infarction+in+rats+quantified+with+diffusion+tensor+MRI.">Remodeling of cardiac fiber structure after infarction in rats quantified with diffusion tensor MRI.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 285 (3), H946-H954 (2003).</li><li>Stecker, E. C., Chugh, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+sudden+cardiac+death:+next+steps+in+pursuit+of+effective+methodology.">Prediction of sudden cardiac death: next steps in pursuit of effective methodology.</a> Journal of Interventional Cardiac Electrophysiolog. 31 (2), 101-107 (2011).</li></ol>

מחקר זה מדגים כי כמותית, בהעדר DTMRI, ניתן לאמוד את אורינטציות סיבי שריר של חדרי לב תקינים והלא תקינים מתמונות ב- vivo של הגיאומטריות שלהם לשימוש בסימולציות של electrophysiology לב. המתודולוגיה המוצעת הפגינה עם בנתוני vivo CT, אבל זה יפה גם ביחס לתמונות בvivo MR של גיאומטר?...

<html> הגישה חישובית הופכת מרכזית לקידום ההבנה של תפקוד הלב בבריאות ובמחלה. מודלים שלמי לב מדינה-of-the-art של electrophysiology ואלקטרומכניקה משמשים כיום ללמוד במגוון רחב של תופעות, כגון ריבוי רגיל חדרית, הפרעות קצב, דפיברילציה, צימוד אלקטרו, וresynchronization לב 1. עם זאת, לגישה חישובית להיות ישים ישירות בסביבה הקלינית, קיים הכרח כי המודלים להיות מטופל ספציפי, כלומר הדגמים חייבים להיות מבוססים על הארכיטקטורה הספציפית ומאפייני אלקטרו או אלקטרו לב החולה של המטופל. סימולציה עם מודלים כאלה תסייע לרופאים להגיע להחלטות אישיות ביותר להתערבויות אלקטרו כמו גם טיפול מונע, ובכך שיפור משמעותי של בריאות לב 2-4. תוכן &quot;&gt; יצירת מודלים מציאותיים לב מחייב הרכישה של המבנה הגיאומטרי וסיבים של לב מטופל. אורינטציות סיבים לקבוע כיוונים של התפשטות חשמלית והפצות מתח בלב, ולכן רכישתם היא חיונית לדוגמנות לב 5, 6. עם התקדמות בתחום הדמיה רפואית, עכשיו זה אפשרי להשיג את הגיאומטריה של לב חולה, שיפוץ includingstructural כגון אוטם, in vivo עם רזולוציה גבוהה באמצעות תהודה מגנטית (MRI) וטכנולוגיות טומוגרפיה ממוחשבת (CT). עם זאת, אין שיטה מעשית לרכישת מבנה סיבים של לב חולה בגוף חי. המותח דיפוזי (DT) 7 MRI, 8, הטכניקה היחידה לרכוש אורינטציות סיבים של הלב השלם, אינה זמינה באופן נרחב בגוף חי בשל מגבלות מסוימות 9. תיאור קצר מהניסיונות הקודמים לתרגם DTMRI להגדרה הקלינית ניתן למצוא elsewhפה 2. למרות מתודולוגיות כגון משימה המבוססת על כללים של אורינטציות סיבים להציע אלטרנטיבה לDTMRI, מתודולוגיות אלה יש מגבלות מסוימות רציניות 2, 10. כך בקשיים ברכישת מבנה סיבי לב in vivo כיום לעכב את היישום של סימולציות לב אלקטרו ואלקטרו בסביבה קלינית. המטרה של מחקר זה הייתה ישירות למענה לצורך זה. החוקרים שערו כי אורינטציות סיבי חדרית של לב ניתן לחזות במדויק ניתן הגיאומטריה של הלב ואטלס, שם האטלס הוא לב שגיאומטריה וסיבי אורינטציות זמינות. בהתאם לכך, השתמש מדינה של טכניקות האמנות לפתח מתודולוגיה להערכת אורינטציות סיבי לב in vivo, ובדקתי את ההשערה ברגילה ונכשלו חללי כלבים 2. הרעיון המרכזי של שיטת הערכת הסיבים שלנו הוא לנצל similaritieבאורינטציות של סיבים, יחסית לגיאומטריה, בין לבבות שונים כדי להתקרב למבנה הסיבים של לב (היעד) שעבורו רק את מידע הגיאומטריה זמין. בלבו של המתודולוגיה להערכתנו הוא הרישום של האטלס, בגיאומטרית גיאומטרית היעד באמצעות מיפוי גדול עיוות diffeomorphic מטרי (LDDMM) 11, וmorphing של אורינטציות סיבי אטלס באמצעות שימור של מרכיבים העיקריים (PPD) 2, 12. Diffeomorphicproperty ערבויות LDDMM כי האטלס לא &quot;foldover&quot; את עצמו במהלך עיוות, ובכך לשמר את המבנים אנטומיים integrityof. איור 1 מדגים את צינור העיבוד של המתודולוגיה שלנו. קטע טקסט פרוטוקול § 1 מתאר את המרכיבים השונים של הצינור על ידי המדגים כיצד ניתן לבצע הערכה למטופל למשל. המספרים בתוך חלק מהלוקים באיור 1 מתייחסים למקביליםסעיפים קטנים לפי סעיף § 1 של טקסט הפרוטוקול. הערכנו את הביצועים של המתודולוגיה המוצעת על ידי כימותי שגיאת ההערכה, מדידת ההשפעה של onsimulations שגיאה זו של הלב electrophysiology, על ידי הדמיה של מפות מקומיות חשמליות הפעלה, כמו גם פסאודו electrocardiograms (פסאודו ECGs) מחשוב. בשל אי זמינותו של לב אדם, הערכת ביצועים נערכה באמצעות לבבות כלביים זמינים ממחקרים קודמים 13-15. שגיאת האמידה מחושבת באמצעות זוויות נטייה 16, מסורת followingthe של היסטולוגיה, שם מדידות זוויתי הן סעיפי רקמות performedon כי הם חתכו במקביל לepicardialsurface. מאז anglebetween כיוון הסיבים והמישור משיק epicardial הוא 17 generallysmall, 18, ​​אובדן המידע בתיאור fiberdirection לחלוטין באמצעות זווית הנטייה שלו הוא חסר משמעות. לcomputסימולציות ational מודלים, המבוססים על תמונות נבנו כפי שדווחו בעבר 19, 20, ורקמת לב בדגמים ייצגו מבוססים על טכניקות מתמטיות שנקבעו ונתונים ניסיוניים 21-25. קצב סינוס היה מדומה על ידי הפעלה משכפלת מקורם פורקינג&#39; רשת 26, וטכיקרדיה חדרית, על ידי קיצוב S1-S2 27 פרוטוקול. פסאודו ECGs חושבו 28 והשוואה באמצעות סטייה הממוצעת המוחלטת (MAD) המדד 29.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> LDDMM </td><td> אוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס </td><td></td><td> <a href="http://cis.jhu.edu/software/lddmm-volume/index.php" target="_blank">http://cis.jhu.edu/software/lddmm-volume/index.php</a> </td></tr><tr><td> MATLAB </td><td> Mathworks, Inc </td><td> R2011b </td><td> <a href="http://www.mathworks.com/products/matlab/" target="_blank">http://www.mathworks.com/products/matlab/</a> </td></tr><tr><td> ImageJ </td><td> המכונים הלאומיים לבריאות </td><td></td><td> <a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/" target="_blank">http://rsbweb.nih.gov/ij/</a> </td></tr><tr><td> עקרבות </td><td> CAE פתרוני תוכנה </td><td></td><td> <a href="http://www.meshing.at/Spiderhome/Tarantula.html" target="_blank">http://www.meshing.at/Spiderhome/Tarantula.html</a> </td></tr><tr><td> קרפיון </td><td> CardioSolv</td><td></td><td> <a href="http://cardiosolv.com/" target="_blank">http://cardiosolv.com/</a> </td></tr><tr><td> תמונות של כלבים </td><td> אוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס </td><td></td><td> <a href="http://www.ccbm.jhu.edu/research/DTMRIDS.php" target="_blank">http://www.ccbm.jhu.edu/research/DTMRIDS.php</a> </td></tr></tbody></table>

patient-specific modeling of the heart: estimation of ventricular fiber orientations

סימולציות מטופל ספציפיות של תפקוד לב (פרע) שמטרתה התאמה אישית של טיפול לבבי הם הקשו על ידי היעדר בטכנולוגיית הדמית vivo לרכישת אורינטציות סיבי שריר לב קליני. המטרה של הפרויקט הזה הייתה לפתח מתודולוגיה להעריך אורינטציות סיבי לב מהתמונות בvivo של גיאומטריות לב מטופל. ייצוג מדויק של גיאומטרית חדרית ואורינטציות סיבים שוחזר, בהתאמה, מתהודה ברזולוציה גבוהה vivo לשעבר מבנית מגנטית (MR) ו( DT) תמונות מותחות דיפוזי MR של לב אנושי רגיל, המכונה אטלס. גיאומטריה של חדרית לב מטופל הופקה, באמצעות פילוח חצי אוטומטי, מתמונת vivo טומוגרפיה ממוחשבת (CT). באמצעות אלגוריתמי שינוי תמונה, גיאומטרית חדרית האטלס הייתה מעווה כדי להתאים את זה של המטופל. לבסוף, שדה העיוות היה מוחל על אטלס סיבי orientatיונים, כדי לקבל הערכה של אורינטציות סיבי מטופל. הדיוק של הערכות הסיבים הוערך באמצעות 6 לבבות רגילים ושלוש נכשלו בכלבים. ההבדל הממוצע המוחלט בין זוויות נטייה של אורינטציות סיבים נרכשו והערכה היה 15.4 מעלות. סימולציות חישוביות של מפות חדרית הפעלה ופסאודו ECGs בקצב סינוס וטכיקרדיה חדרית ציינו כי אין הבדלים משמעותיים בין אומדן ורכשו אורינטציות סיבים בתובנה חדשות level.The נצפות קליני המתקבלות מפרויקט יסלול את הדרך לפיתוח מודלי מטופל ספציפי של הלב שיכול לסייע לרופאים באבחון אישי והחלטות לגבי התערבויות אלקטרו.

איור 11, AC מציג פריטים חזותיים משוכללים מוערכות כמו גם אורינטציות סיבי DTMRI המופקות בלב נורמלי ונכשל. בחינה איכותית מראה שאורינטציות סיבים משוערות ליישר היטב עם אלה DTMRI נגזרות. לוח D ממחיש, שיכסה את הגיאומטריה של 1 לב, ההפצה של שגיאה בזוויות הנטייה &#39;לבבות רגילי...

Watch this Scientific Journal Video about Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations at JoVE.com

Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations

המתודולוגיה להערכת אורינטציות סיבי חדרית מתמונות vivo של גיאומטריות לב מטופל לדוגמנות אישית הוא תאר. אימות של המתודולוגיה מבוצעת באמצעות רגיל ונכשל לבבות כלביים להוכיח כי שאין הבדלים משמעותיים בין אומדן ורכשו אורינטציות סיבים ברמה קלינית לצפייה.

דוגמנות מטופל ספציפי של לב: אומדן של אורינטציות סיבי חדרית

Patient-specific  simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered  by the absence of in vivo imaging technology for ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

High-resolution Fiber-optic Microendoscopy for in situ Cellular Imaging

High-resolution Fiber-optic Microendoscopy for in situ Cellular Imaging

רזולוציה גבוהה סיבים אופטיים עבור Microendoscopy באתרו נייד הדמיה

Many biological and clinical studies require the longitudinal study and analysis of morphology and function with cellular level resolution.  ...

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Multiparametric מיפוי אופטי של הלב Langendorff-perfused הארנב

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

פילוח סיבים עצביים ספינלי לטיפול גירוי מוחי עמוק באמצעות דגמים אינטראקטיביים, מטופל ספציפי

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

Light-sheet Fluorescence Microscopy for the Study of the Murine Heart

מיקרוסקופ אור גיליונות פלורסצנטיות לחקר הלב מאתר

Light-sheet fluorescence microscopy has been widely used for rapid image acquisition with a high axial resolution from micrometer to millimeter scale. ...

Biaxial Mechanical Characterizations of Atrioventricular Heart Valves

אפיוני מכני biaxial של מסתמי הלב Atrioventricular

Extensive biaxial mechanical testing of the atrioventricular heart valve leaflets can be utilized to derive&#160;optimal parameters used in constitutive ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

הדמיה אופטית של מודציטים מבודדים המוח החדרית

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...

Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

הערכה של מבנה ותפקוד חדרי שמאל באמצעות אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

ייצור פנטום פוליוויניל אלכוהול ספציפי למטופל עם אולטרסאונד וניגוד רנטגן לתכנון ניתוח גידול במוח

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...

Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models

הערכת תצהיר ריאתי אזורי באמצעות דגמי ריאות מודפסים תלת-ממדיים ספציפיים למטופל

Development of targeted therapies for pulmonary diseases is limited by the availability of preclinical testing methods with the ability to predict ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

כימות של תפקוד החדר השמאלי של לב העכבר, זן שריר הלב וכוחות המודינמיים על ידי הדמיית תהודה מגנטית לב וכלי דם

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...