Name: patient-specific modeling of the heart: estimation of ventricular fiber orientations
Uploaded: 2013-01-08T13:00:00
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हम डीआरएस धन्यवाद. Raimond Winslow, इलियट McVeigh, और पैट्रिक जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय पर पूर्व vivo डेटासेट online.This अनुसंधान प्रदान करने के लिए पतवार के राष्ट्रीय संस्थानों स्वास्थ्य अनुदान R01 HL082729, और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन CBET 0,933,029 अनुदान द्वारा समर्थित किया गया.

1. फाइबर झुकाव आकलन <ol><li> अनुशिथिलन में एक सामान्य वयस्क मानव हृदय की संरचनात्मक एमआरआई और DTMRI छवियों 1 3 मिमी के एक संकल्प पर मोल. ImageJ का प्रयोग, एटलस संरचनात्मक छवि से फिटिंग द्वारा निलय मायोकार्डियम, प?...

<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. 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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. 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इस शोध मात्रात्मक दर्शाता है कि, DTMRI की अनुपस्थिति में, सामान्य और असफल ventricles के दौरे फाइबर झुकाव हृदय इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी सिमुलेशन में उपयोग करने के लिए अपने geometries के इन विवो छवियों से अनुमान लगाया जा ...

<html> कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण स्वास्थ्य और रोग में दिल के समारोह की समझ की उन्नति के लिए केंद्रीय होता जा रहा है. वर्तमान में राज्य के कला इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और electromechanics पूरे दिल मॉडल घटना की एक विस्तृत ऐसे सामान्य वेंट्रिकुलर प्रचार, अतालता, defibrillation, विद्युत युग्मन, और हृदय resynchronization 1 के रूप में, श्रृंखला का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है. हालांकि, कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण के लिए सीधे नैदानिक ​​वातावरण में लागू हो, यह जरूरी है कि रोगी विशेष मॉडल यानी, मॉडल विशिष्ट आर्किटेक्चर और रोगी रोगग्रस्त हृदय के electrophysiological या विद्युत गुण के आधार पर किया जाना चाहिए है. इस तरह के मॉडल के साथ सिमुलेशन चिकित्सकों सहायता electrophysiological के रूप में के रूप में अच्छी तरह से हस्तक्षेप प्रोफिलैक्सिस के लिए बेहद व्यक्तिगत निर्णय पर पहुंचने के लिए, जिससे नाटकीय रूप से हृदय स्वास्थ्य 2-4 देखभाल में सुधार होगा. सामग्री &quot;&gt; यथार्थवादी हृदय मॉडलों के निर्माण एक मरीज ​​के दिल की ज्यामिति और फाइबर की संरचना के अधिग्रहण की आवश्यकता फाइबर झुकाव दिल में बिजली के प्रसार और तनाव वितरण के निर्देशों का निर्धारण, और इसलिए उन्हें प्राप्त हृदय मॉडलिंग 5, 6 के लिए आवश्यक है. मेडिकल इमेजिंग में हाल के अग्रिमों, यह अब संभव है एक मरीज ​​के दिल, उच्च चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) और गणना टोमोग्राफी (सीटी) प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के संकल्प के साथ vivo में infarction के रूप में includingstructural remodeling, ज्यामिति प्राप्त हालांकि, वहाँ कोई है. vivo में एक मरीज ​​के दिल के फाइबर संरचना को प्राप्त करने के लिए व्यावहारिक विधि प्रसार tensor (डीटी) 7 एमआरआई, 8, केवल तकनीक बरकरार दिल की फाइबर झुकाव प्राप्त करने के लिए, कुछ सीमाओं के कारण 9 vivo में व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है. एक संक्षिप्त विवरण है पिछले नैदानिक ​​सेटिंग DTMRI अनुवाद के प्रयासों elsewh पाया जा सकता है2 अरे. हालांकि फाइबर झुकाव काम नियम - आधारित के रूप में इस तरह के तरीके DTMRI करने के लिए विकल्प प्रदान करते हैं, इन तरीकों में कुछ गंभीर 2 सीमाओं, 10 है. इस प्रकार वर्तमान में vivo में हृदय फाइबर संरचना प्राप्त करने में कठिनाइयों नैदानिक ​​सेटिंग में electrophysiological और विद्युत हृदय सिमुलेशन के आवेदन में बाधा. इस शोध का उद्देश्य के लिए सीधे इस जरूरत को संबोधित करने के लिए गया था. हम धारणा है कि एक दिल की वेंट्रिकुलर फाइबर झुकाव सही दिल और एक एटलस, जहां एटलस एक दिल ज्यामिति और फाइबर जिसका झुकाव उपलब्ध हैं की ज्यामिति को देखते हुए अनुमान लगाया जा सकता है. तदनुसार, हम अत्याधुनिक तकनीकों का इस्तेमाल किया vivo में हृदय फाइबर झुकाव के आकलन के लिए एक कार्यप्रणाली विकसित करने के लिए, और सामान्य में और में नाकाम रहने के कुत्ते 2 ventricles परिकल्पना का परीक्षण किया. हमारे फाइबर आकलन पद्धति के केंद्रीय विचार similaritie शोषण हैफाइबर झुकाव, ज्यामिति के सापेक्ष, क्रम में लगभग एक (लक्ष्य) दिल के लिए जो केवल ज्यामिति जानकारी उपलब्ध है फाइबर संरचना अलग दिलों के बीच में है. हमारे आकलन पद्धति के दिल में लक्ष्य बड़े विरूपण diffeomorphic मीट्रिक (LDDMM) मानचित्रण 11, और एटलस फाइबर प्रिंसिपल घटकों (पीपीडी) 2, 12 के संरक्षण का उपयोग झुकाव morphing का उपयोग ज्यामिति के साथ एटलस ज्यामिति के पंजीकरण diffeomorphicproperty है. की LDDMM की गारंटी देता है कि एटलस &quot;चंगुल&quot; नहीं विरूपण के दौरान ही, जिससे integrityof संरचनात्मक ढांचे के संरक्षण करता है. चित्रा 1 हमारी पद्धति के प्रसंस्करण पाइपलाइन दिखाता. प्रोटोकॉल पाठ 1 § अनुभाग प्रदर्शन कैसे अनुमान एक उदाहरण रोगी के लिए किया जा सकता है के द्वारा पाइप लाइन के विभिन्न घटकों का वर्णन करता है. चित्रा 1 में ब्लॉक के कुछ अंदर संख्या इसी उल्लेखअनुभाग के तहत उपखंड § प्रोटोकॉल पाठ के 1. हम आकलन त्रुटि को बढ़ाता है, और हृदय इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी इस त्रुटि onsimulations के प्रभाव को मापने के द्वारा computationally स्थानीय बिजली सक्रियण के रूप में के रूप में अच्छी तरह से नक्शे छद्म electrocardiograms (छद्म ईसीजी) का अनुकरण द्वारा प्रस्तावित पद्धति के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया. मानव मन की अनुपलब्धता के कारण, प्रदर्शन मूल्यांकन कुत्ते पिछले अध्ययनों 13-15 से उपलब्ध दिल का उपयोग कर आयोजित किया गया. आकलन त्रुटि झुकाव 16 कोण, ऊतक विज्ञान, जहां कोणीय माप performedon ऊतक वर्गों कि epicardialsurface के समानांतर काट रहे हैं followingthe परंपरा के माध्यम से गणना की गई. चूंकि फाइबर दिशा anglebetween और epicardial स्पर्शरेखा विमान 17 generallysmall, 18, ​​एक पूरी तरह से अपने झुकाव कोण का उपयोग fiberdirection का वर्णन करने में नुकसान की जानकारी नगण्य है. कंप्यूटर के लिएational सिमुलेशन, छवि आधारित मॉडल के रूप में पहले से 19, 20, और मॉडलों में हृदय ऊतक स्थापित गणितीय तकनीकों और प्रयोगात्मक 21-25 डेटा के आधार पर प्रतिनिधित्व था बनाया गया था. साइनस लय नकल एक S1-S2 पेसिंग 27 प्रोटोकॉल Purkinje नेटवर्क 26, और ventricular tachycardia, से प्रारंभिक सक्रियण द्वारा प्रेरित था. छद्म ECGs 28 computed गया और मतलब निरपेक्ष (MAD) विचलन 29 मीट्रिक का उपयोग की तुलना में.

<table border="1"><tbody><tr><td> LDDMM </td><td> जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय </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 इंक, </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> स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान </td><td></td><td> <a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/" target="_blank">http://rsbweb.nih.gov/ij/</a> </td></tr><tr><td> टारेंटयुला </td><td> सीएई सॉफ्टवेयर सॉल्यूशंस </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> काप </td><td> CardioSolv</td><td></td><td> <a href="http://cardiosolv.com/" target="_blank">http://cardiosolv.com/</a> </td></tr><tr><td> कुत्ते छवियों </td><td> जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय </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

दिल (dys) हृदय चिकित्सा personalizing के उद्देश्य से एक समारोह के रोगी विशेष सिमुलेशन चिकित्सकीय दौरे फाइबर झुकाव को प्राप्त करने लिए vivo इमेजिंग प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में की अनुपस्थिति से बाधा उत्पन्न कर रहे हैं. इस परियोजना का उद्देश्य के लिए एक कार्यप्रणाली विकसित करने के लिए रोगी के हृदय geometries के vivo छवियों में से हृदय फाइबर झुकाव का अनुमान किया गया था. वेंट्रिकुलर ज्यामिति और फाइबर झुकाव का सही प्रतिनिधित्व खंगाला था, क्रमशः उच्च संकल्प पूर्व vivo संरचनात्मक चुंबकीय (एमआर) गूंज और प्रसार tensor (डीटी) एक सामान्य इंसान के दिल, एटलस के रूप में जाना जाता एमआर छवियों से. एक रोगी के हृदय की Ventricular ज्यामिति, semiautomatic विभाजन के माध्यम से निकाला गया था, vivo गणना टोमोग्राफी (सीटी) छवि में एक से. छवि परिवर्तन एल्गोरिदम का प्रयोग, एटलस वेंट्रिकुलर ज्यामिति के लिए रोगी की है कि मैच विकृत किया गया था. अंत में, विरूपण क्षेत्र एटलस फाइबर orientat करने के लिए लागू किया गया थारोगी फाइबर झुकाव एक अनुमान प्राप्त करने के आयनों. फाइबर अनुमानों की सटीकता छह सामान्य और तीन में नाकाम रहने के कुत्ते दिल का उपयोग मूल्यांकन किया गया था. हासिल कर लिया और अनुमानित फाइबर झुकाव झुकाव कोण के बीच का मतलब पूर्ण अंतर 15.4 डिग्री था. वेंट्रिकुलर सक्रियण नक्शे और साइनस लय और ventricular tachycardia में छद्म ECGs कम्प्यूटेशनल सिमुलेशन संकेत दिया है कि वहाँ एक चिकित्सकीय से नमूदार level.The नई परियोजना से प्राप्त अंतर्दृष्टि में कोई अनुमान है और हासिल कर ली फाइबर झुकाव के बीच महत्वपूर्ण मतभेद रहे हैं के विकास के लिए मार्ग प्रशस्त होगा दिल है कि व्यक्तिगत निदान में चिकित्सकों और electrophysiological हस्तक्षेप के बारे में निर्णय सहायता कर सकते हैं के रोगी विशेष मॉडल.

11 चित्रा, एसी के रूप में के रूप में अच्छी तरह का अनुमान DTMRI व्युत्पन्न सामान्य और असफल दिल में फाइबर झुकाव के सुव्यवस्थित visualizations प्रदर्शित करता है. गुणात्मक परीक्षा से पता चलता है कि अनुमानित फाइबर ?...

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

व्यक्तिगत मॉडलिंग के लिए रोगी के हृदय geometries के vivo छवियों में से वेंट्रिकुलर फाइबर झुकाव का अनुमान पद्धति में वर्णित है. पद्धति के मान्यकरण प्रदर्शन सामान्य और असफल कुत्ते दिल प्रदर्शित कि कि वहाँ एक चिकित्सकीय नमूदार स्तर पर कोई अनुमान है और हासिल कर ली फाइबर झुकाव के बीच महत्वपूर्ण मतभेद रहे हैं.

मॉडलिंग दिल के रोगी विशेष: Ventricular फाइबर झुकाव का आकलन

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

उच्च संकल्प Microendoscopy फाइबर ऑप्टिक के लिए बगल में सेलुलर इमेजिंग

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 खरगोश Langendorff perfused हार्ट के ऑप्टिकल मानचित्रण

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

डीप ब्रेन उत्तेजना थेरेपी इंटरैक्टिव, रोगी विशेष मॉडल का उपयोग करने के लिए न्यूरॉन फाइबर इलाकों लक्ष्यीकरण

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

Murine दिल के अध्ययन के लिए लाइट-शीट प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी

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

अलिंद-निलय हृदय वाल्व के द्वि अक्षीय यांत्रिक लक्षण

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

अलग-थलग पड़े मुमूत्र वेंट्रिकुलर माइओसाइट्स की ऑप्टिकल इमेजिंग

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

बाएं वेंट्रिकुलर संरचना का मूल्यांकन और 3 डी इकोकार्डियोग्राफी का उपयोग करके फ़ंक्शन

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

ब्रेन ट्यूमर सर्जरी योजना के लिए अल्ट्रासाउंड और एक्स-रे कंट्रास्ट के साथ रोगी-विशिष्ट पॉलीविनाइल अल्कोहल फैंटम फैब्रिकेशन

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

रोगी-विशिष्ट 3डी मुद्रित फेफड़े के मॉडल का उपयोग करके क्षेत्रीय फेफड़े के बयान का मूल्यांकन करना

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

कार्डियोवस्कुलर मैग्नेटिक रेओनेंस इमेजिंग द्वारा माउस हार्ट लेफ्ट वेंट्रिकुलर फंक्शन, मायोकार्डियल स्ट्रेन और हेमोडायनामिक फोर्सेज का क्वांटिफिकेशन

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