Name: optical coherence tomography based biomechanical fluid-structure interaction analysis of coronary atherosclerosis progression
Uploaded: 2022-01-15T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression at JoVE.com

ويود المؤلفون أن يعترفوا بالدعم المقدم من جامعة أديلايد، ومستشفى رويال أديلايد، ومعهد جنوب أستراليا للصحة والبحوث الطبية. تجربة COCOMO-ACS هي دراسة بدأها المحققون بتمويل من منح المشروع من المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية (NHMRC) في أستراليا (ID1127159) والمؤسسة الوطنية للقلب في أستراليا (ID101370). يتم دعم H.J.C بمنحة دراسية من صندوق Westpac Scholars Trust (منحة قادة المستقبل) ويعترف بدعم من جامعة أديلايد وكلية الهندسة الميكانيكية ومنحة برنامج التدريب على أبحاث المهارات والتوظيف (RTP) التابع لوزارة التعليم والمهارات والتوظيف. S.J.N. يتلقى زمالة البحوث الرئيسية من NHMRC (ID1111630). يحصل P.J.P. على زمالة قائد المستقبل من المستوى 2 من المؤسسة الوطنية للقلب في أستراليا (FLF102056) وزمالة التطوير الوظيفي من المستوى 2 من NHMRC (CDF1161506).

تم تحليل البيانات التالية غير المحددة من مريض تم تجنيده في التجربة الجارية التي يتم التحكم فيها عشوائيا من COCOMO-ACS (ACTRN12618000809235؛ وACTRN12618000809235؛ وACTRN12618000809235؛ وACTRN1261800809235؛ وACTRN1261800809235؛ وACTRN1261800809235؛ وACTRN126180080 الرقم المرجعي لمستشفى رويال أديلايد HREC: HREC/17/RAH/366)، مع موافقة إضافية على الأخلاقيات تمنحها...

استخدام أساليب FSI لتحليل الميكانيكا الحيوية التاجية لا يزال مجالا النامية من كل من النمذجة العددية وجوانب النتائج السريرية. هنا وصفنا الخطوط العريضة لإعداد تحليل FSI المريض محددة، استنادا إلى عنصر محدود / أساليب حجم محدود، وذلك باستخدام أكتوبر والتصوير الوعائي. في حين أن الطريقة التي نصفه?...

مرض الشريان التاجي (CAD) هو النوع الأكثر شيوعا من أمراض القلب وأحد الأسباب الرئيسية للوفاة والعبء الاقتصادي على الصعيد العالمي1،2. في الولايات المتحدة، يعزى ما يقرب من واحد من كل ثماني وفيات إلى3كندي ،4، في حين أن معظم الوفيات العالمية من CAD ينظر إليها الآن في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل5. تصلب الشرايين هو المحرك الرئيسي لهذه الوفيات، مع تمزق البلاك أو تآكل مما يؤدي إلى انسداد الشريان التاجي وانحشاء عضلة القلب الحاد (AMI)6. حتى بعد إعادة الأوعية الدموية من الآفات التاجية الجاني, المرضى لديهم خطر كبير من الأحداث القلبية الوعائية السلبية الرئيسية المتكررة (MACE) بعد AMI, ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى وجود المصاحبة لويحات أخرى غير الجاني التي هي أيضا عرضة لتمزق7. يوفر التصوير داخل القلب فرصة للكشف عن هذه اللويحات عالية الخطورة8. على الرغم من أن الموجات فوق الصوتية داخل الأوعية الدموية (IVUS) هي المعيار الذهبي لتقييم حجم البلاك ، إلا أنها محدودة الدقة لتحديد السمات الهيكلية الدقيقة للبلاك الضعيف على النقيض من الدقة العالية (10-20 ميكرومتر) للتصوير المقطعي للتماسك البصري (OCT). وقد ثبت غطاء ليفي رقيقة وملتهبة overlying بركة الدهون الكبيرة لتكون التوقيع الأكثر أهمية من لوحة ضعيفة9 ويتم تحديد أفضل وقياسها من قبل أكتوبر بين طرائق التصوير داخل القشرة المتاحة حاليا10. الأهم من ذلك، أكتوبر هو أيضا قادرة على تقييم ميزات البلاك الأخرى عالية الخطورة، بما في ذلك: قوس الدهون. تسلل الضامة؛ وجود فيبروما رقيقة الغطاء (TCFA)، والذي يعرف بأنه الأساسية الغنية بالدهون مع غطاء ليفي رقيقة مفرطة (<65 ميكرومتر)؛ تكلس متقطع؛ وقنوات دقيقة لوحة. وقد ارتبط الكشف OCT من هذه الميزات عالية الخطورة في لويحات غير الجاني بعد AMI مع ما يصل إلى 6 أضعاف زيادة خطر ال MACE11في المستقبل . ومع ذلك ، على الرغم من هذا ، فإن قدرة تصوير الأوعية وتصوير أكتوبر على التنبؤ باللويحات التاجية التي ستتقدم وتتمزق أو تتآكل في نهاية المطاف محدودة ، مع قيم تنبؤية إيجابية تتراوح بين 20٪ -30٪فقط 8. هذه القدرة التنبؤية المحدودة تعيق اتخاذ القرار السريري حول أي لويحات غير مذنب لعلاج (على سبيل المثال، عن طريق الدعامات)7،12.
بالإضافة إلى عوامل المريض والخصائص البيولوجية للبلاك ، فإن القوى الميكانيكية الحيوية في الشرايين التاجية هي أيضا محددات مهمة لتطور البلاك وعدم الاستقرار13. إحدى التقنيات التي تظهر وعدا بالمساعدة في التقييم الشامل لهذه القوى هي محاكاة التفاعل بين البنية السائلة (FSI)14. جدار القص الإجهاد (WSS), وتسمى أيضا الإجهاد القص البطانية, وقد تم نقطة محورية التقليدية للبحوث الميكانيكا الحيوية التاجية15, مع فهم عام أن WSS يلعب دورا المسببات في تشكيل تصلب الشرايين16. في الغالب محاكاة باستخدام تقنيات ديناميات السوائل الحسابية (CFD) ، ارتبطت مناطق WSS المنخفضة بشماكة17، وإعادة عرض الأوعية الدموية18 والتنبؤ بتطور الآفة19 وMACE20في المستقبل. وتشير التطورات الأخيرة في هذه التحليلات إلى طوبولوجيا حقل ناقلات WSS الأساسية21، وخصائصها متعددة الاتجاهات22، كمنبئ أفضل لخطر تصلب الشرايين من حجم WSS وحدها. ومع ذلك ، يلتقط WSS فقط لمحة عن النظام الميكانيكي الحيوي العام عند جدار التجويف ، ومثل طرائق التصوير ، لا يمكن لمقياس ميكانيكي حيوي واحد تمييز الميزات تصلب الشرايين عالية المخاطر بشكل موثوق.
المزيد من المقاييس آخذة في الظهور على أنها يحتمل أن تكون مهمة في تشكيل تصلب الشرايين. خصائص التدفق داخل الألومنيوم23 هي مثال واحد من هذا القبيل، مع تدفق حلي، كميا من خلال مؤشرات مختلفة24،واقترح أن تلعب دورا في الصفة الدرقية عن طريق قمع أنماط تدفق المضطربة25،26. في حين أن تقنيات CFD يمكن تحليل هذه الخصائص تدفق وتقديم مجموعة واسعة من النتائج المفيدة، فإنها لا تنظر في التفاعلات الكامنة بين تدفق الدم، وهيكل الشريان وحركة القلب العامة. هذا التبسيط للنظام الديناميكي إلى جدار جامد يفتقد النتائج الحرجة المحتملة مثل إجهاد الغطاء الليفي. في حين أن النقاش سواء بالنسبة للحاجة إلى FSI أو ضدها على CFD يستمر27،28،29، فإن العديد من المقارنات تهمل تضمين تأثير وظيفة البطين. يمكن التغلب على هذا القيد مع FSI ، والتي أظهرت أن الانحناء والضغط الديناميكي الذي يمارس على الشريان من خلال تأثير وظيفة البطين يمكن أن يؤثر بشكل كبير على البلاك والإجهاد الهيكلي الشرياني وكذلك مقاييس التدفق مثل WSS30،31،32. وهذا أمر مهم كما الضغوط الهيكلية هي أيضا مقياس رئيسي لتحليل والتنبؤ تمزق البلاك33،34 واقترح أن يشارك في تحديد موقع مع مناطق زيادة البلاك14،35. التقاط هذه التفاعلات يسمح لتمثيل أكثر واقعية للبيئة التاجية والآليات المحتملة لتطور المرض.
معالجة هذا ، وهنا نوضح عملية تطوير هندسة المريض محددة من التصوير أكتوبر36 وإعداد وتشغيل محاكاة FSI الشريان باستخدام حلالا عنصر محدود التجارية. يتم تفصيل عملية استخراج التجويف والدهون وجدار الشريان الخارجي يدويا قبل إعادة بناء حسابي ثلاثي الأبعاد لشرايين المريض. نحن نحدد مجموعة المحاكاة ، والاقتران وعملية مقارنة خط الأساس ، ومتابعة معلمات التصوير OCT لتحديد تطور الآفة. وأخيرا، نناقش ما بعد المعالجة للنتائج العددية وكيف يمكن أن يكون لهذه البيانات صلة سريرية من خلال مقارنة النتائج الميكانيكية الحيوية مع تطور/تراجع الآفة. يتم إظهار الطريقة العامة على غير الجاني، تم إجراء لويحات غنية بالدهون في الشريان التاجي الأيمن (RCA) لمريض قوقازي يبلغ من العمر 58 عاما قدم مع احتشاء عضلة القلب الحاد غير ST الارتفاع في وضع ارتفاع ضغط الدم ، وداء السكري من النوع 2 ، والسمنة (BMI 32.6) وتاريخ عائلي من CAD. وبعد 12 شهرا كجزء من تجربة سريرية جارية (COCOMO-ACS محاكمة ACTRN12618000809235). ونتوقع أن يتم تحسين هذه التقنية واستخدامها لتحديد اللويحات التاجية المعرضة لخطر كبير للتقدم.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ANSYS Workbench (version 19.0)</td>
			<td>ANSYS</td>
			<td></td>
			<td>Commercial finite element solver</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB (version 2019b)</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>Commercial programming platform</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MicroDicom/ImageJ</td>
			<td>MicroDicom/ImageJ</td>
			<td></td>
			<td>Open Source DICOM reader</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visual Studio (version 2019)</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Commercial Integrated Development Environment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optical coherence tomography based biomechanical fluid-structure interaction analysis of coronary atherosclerosis progression

في هذه الورقة، نقدم سير عمل كامل للتحليل الميكانيكي الحيوي للبلاك تصلب الشرايين في الأوعية الدموية التاجية. ومع وجود تصلب الشرايين كأحد الأسباب الرئيسية للوفاة والمراضة والعبء الاقتصادي على الصعيد العالمي، هناك حاجة إلى طرق جديدة لتحليل تطوره والتنبؤ به. إحدى هذه الطرق الحسابية هي استخدام تفاعل بنية السوائل (FSI) لتحليل التفاعل بين تدفق الدم ومجالات الشريان / البلاك. إلى جانب التصوير في الجسم الحي ، يمكن تصميم هذا النهج لكل مريض ، مما يساعد على التمييز بين اللويحات المستقرة وغير المستقرة. نحن نحدد عملية إعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد ، والاستفادة من التصوير المقطعي للتماسك البصري داخل الأوعية الدموية (OCT) وتصوير الأوعية التاجية الغازي (ICA). يتم مناقشة استخراج الظروف الحدودية للمحاكاة ، بما في ذلك تكرار الحركة ثلاثية الأبعاد للشريان ، قبل إجراء الإعداد والتحليل في حلال عنصر محدود تجاري. يتم تحديد الإجراء لوصف خصائص فرط المرونة غير الخطية للغاية لجدار الشريان وسرعة / ضغط الدم النابض جنبا إلى جنب مع إعداد اقتران النظام بين المجالين. نحن نظهر الإجراء من خلال تحليل لوحة غير مذنبة ، غير متقشفة ، غنية بالدهون في المريض بعد احتشاء عضلة القلب. تتم مناقشة العلامات الراسخة والناشئة المتعلقة بتطور البلاك تصلب الشرايين ، مثل إجهاد القص الجداري والهلية المحلية العادية ، على التوالي ، وتتعلق بالاستجابة الهيكلية في جدار الشريان والبلاك. وأخيرا، نترجم النتائج إلى أهمية سريرية محتملة، ونناقش القيود، ونحدد مجالات لمزيد من التطوير. الطريقة الموصوفة في هذه الورقة تظهر وعدا للمساعدة في تحديد المواقع المعرضة لخطر تطور تصلب الشرايين، وبالتالي، يمكن أن تساعد في إدارة الموت والمراضة والعبء الاقتصادي الكبير من تصلب الشرايين.

وتقدم النتائج التمثيلية لكل من العلامات الميكانيكية الحيوية المنشأة والناشئة لتطور تصلب الشرايين. يتم تصور المقاييس الراسخة مثل WSS والنتائج المشتقة من WSS (بما في ذلك ضغط القص الجداري المتوسط زمنيا (TAWSS) ومؤشر القص المتذبذب (OSI)) في الشكل 10. ويعزى الإجهاد القص الجدار على مدى د?...

Watch this Scientific Journal Video about Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression at JoVE.com

Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression

هناك حاجة لتحديد الآفات تصلب الشرايين التي سوف تتقدم في الأوعية الدموية التاجية لتوجيه التدخل قبل احتشاء عضلة القلب يحدث. توضح هذه المقالة النمذجة الميكانيكية الحيوية للشرايين من التصوير المقطعي للتماسك البصري باستخدام تقنيات التفاعل بين بنية السوائل في حلال عنصر محدود تجاري للمساعدة في التنبؤ بهذا التقدم.

التماسك البصري التصوير المقطعي القائم على تحليل التفاعل بين السائل الميكانيكي الحيوي وهيكل تطور تصلب الشرايين التاجية

In this paper, we present a complete workflow for the biomechanical analysis of atherosclerotic plaque in the coronary vasculature. With atherosclerosis ...

تصلب الشرايين هو واحد من الأسباب الرئيسية للوفاة والمراضة في العالم، وانها متعددة العوامل والطبيعة المعقدة يجعل نهجا متعدد التخصصات لمعالجته مهم. الآن ، والتصوير هو أداة قوية لتحليل مورفولوجيا الأسود لكنه لا يمكن أن تعطينا حتى الآن فهم الآليات الأساسية للعمل. وهنا يأتي وقت المحاكاة الحسابية.من وجهة نظر ديناميات السوائل، ونحن نعلم أن عوامل مثل جدار القص الإجهاد تدفق الدم intobio يمكن أن تؤثر على وظيفة الخلية البطانية وعمليات النقل الجديدة المشاركة في تشكيل تصلب الشرايين. ولكن لفهم حقا الميكانيكا المريض محددة، وتقنيات التفاعل بنية السوائل، أو قصيرة عرضية، يمكن استخدامها لمحاكاة التفاعل بين تدفق الدم، وميكانيكا الشرايين ووظيفة القلب العامة. وهذه المنهجية تقدم نهجا للقيام بذلك تماما، من خلال إعادة بناء ومحاكاة الشريان التاجي للمريض ميكانيكيا من التصوير المقطعي للتماسك البصري، أو OCT لتصوير الأوعية القصير والغازي.ثم ناقشنا أيضا نتائج الصلة السريرية والمقارنات لمتابعة التصوير. الآن ، يتم بناء الأساسيات وراء المنهجية على العنصر المحدود وأساليب الحجم المحدود. وبينما نثبت طريقة المحاكاة هنا باستخدام البرنامج التجاري ، يمكن تكييف إجراء ANSYS مع أي برنامج أو رموز قادرة عرضية.تطابق خط الأساس ومتابعة الصور أكتوبر، وذلك باستخدام المعالم التشريحية، مثل التشعبات واستخدام الصور بدءا مباشرة قريبة من التشعب الأكثر وضوحا وdistal إلى التشعب الأكثر قربا. الصور بين هذه المعالم هي أن يتم تحليل تحميل الصورة الأولى في digitizer ووضع علامة على نقاط مركز القسطرة وحدود للمقياس. تصدير هذه النقاط لاستخدامها في وقت لاحق، بمناسبة حافة التجويف، بدءا من نفس الموقع في كل صورة والتأكد من التقاط منحنيات التجويف بدقة قدر الإمكان.ترك فجوة حول القطع الأثرية وعملية إعادة الإعمار سوف تترناف عبر هذه المناطق في مرحلة لاحقة. تصدير هذه الملفات إلى تنسيق بيانات وتكرار هذا لكل صورة. في برنامج دوت كوم الخاص بك، استخراج الجدار الخارجي في مناطق التوهين عالية، وذلك باستخدام أجزاء مرئية من الغشاء المرن الخارجي لتناسب القطع الناقص، لتقدير موقع الجدار الخارجي، وتحديد قوس الدهون، وحسابه إلى سنترويد التجويف، ونتف سمك الغطاء.وسوف تستخدم هذه لتحليل تطور الآفة جنبا إلى جنب مع منطقة التجويف. ثم استيراد هذه الصور مضافا إلى رقمنة الصورة لتحديد نقاط الجدار الخارجي. وبالمثل بالنسبة لاختيار الدهون، سطح الدهون، بدءا من نفس نهاية الدهون في كل حالة، تحميل الصورة الوعائية الأولى في رقمنة الصورة، حدد حواف القسطرة لتوسيع نطاق الصورة في خطوات لاحقة.ومن ثم وضع علامة على الخط المركزي القسطرة بدءا من علامة قريبة وتتحرك distally مع نقاط متباعدة بالتساوي. تصدير البيانات إلى تنسيق التكيف. كرر هذه الخطوات لكل صورة قبل تنفيذ عملية إعادة بناء المقطع العرضي.في استيراد برنامج النمذجة 3D وتوليد المقاطع العرضية، ملف واحد في وقت واحد، لإنشاء مكون الصلبة، حدد جميع المنحنيات وقفل لهم معا، وضمان أن يتم تحديد إضافة المجمدة لتوليد الصلبة الجديدة. الآن تنفيذ هذه الخطوات للتشحيم والدهون والجدار الخارجي. لطرح التجويف والدهون من جدار الشريان، قم بإنشاء عملية منطقية واختر الجسم المستهدف كجدار والدهون واللومينا كجسم أداة.من المهم مشاركة التصنيف بين الجدار والدهون لضمان مشاركة العقد الشبكية في الخطوات المستقبلية. للقيام بذلك، تسليط الضوء على الجدار والدهون، وانقر بزر الماوس الأيمن لإنشاء جزء. لتعيين خصائص المواد للشريان والدهون إدخال البيانات الهندسية وإضافة مادة جديدة تسمى كثافة الشريان السحب ونموذج خمسة معلمة موني ريفرلاند وتعيين المعلمات الخاصة بهم.كرر هذا للدهون وعنصر المحرك، وقمع عنصر التجويف وتعيين المواد المحددة سابقا إلى الشريان والمواد الصلبة الدهون. الهندسة تحتاج الآن إلى أن تكون متشابكة، تعيين تفضيل الفيزياء إلى الميكانيكية غير الخطية وتحديد حجم شبكة. هنا استخدمنا التشابك التكيفي مع الحجم المستهدف من 0.14 ملليمتر.ضبط تفضيلات شبكة حسب الحاجة للحصول على قيم وحدة قناع معقول. هنا نهدف إلى ما لا يقل عن اثنين إلى ثلاثة عناصر شبكة عبر الثغرات، مثل الغطاء الليفي. قد يستغرق إنشاء الشبكة بعض الوقت بسبب الهندسة المعقدة.بالنسبة لمحاكاة FSI، قم بإيقاف تشغيل الوقت التلقائي، وحدد خطوة فرعية كخطوة واحدة وحدد وقت انتهاء المحاكاة. في هذه الحالة 0.8 ثانية، اقتران النظام نتحكم في الوقت والخطوات الفرعية، تعيين نوع حلالا إلى التحكم في البرنامج لاستخدام إما الأسلوب المباشر أو التكراري. الطرق المباشرة هي أكثر قوة، ولكن استخدام كمية كبيرة من الذاكرة.تعيين الحكام نيوتن وطريقة لكامل. حدد مجال اقتران النظام كجدار داخلي للشريان عن طريق إدخال واجهة صلبة سائلة. هذا سوف يمر البيانات بين الهيكل والسوائل في هذا الموقع.يمكن إدخال شروط حدود الإزاحة كدالة إزاحة في اتجاه X و Y و Z، وتطبيقها في المدخل والمنافذ. للمساعدة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها ضمن إدراج علامة التبويب الحل لبقايا طوافات نيوتن. ويمكن الاطلاع على هذه إذا ظهرت أخطاء للعثور على الهندسة المزعجة أو مواقع شبكة.أدخل علامة التبويب نموذج، والتحقق من وحدات وقمع الشريان وجزء الدهون. قيادة مجال السوائل. حدد مقاييس الشبكة وولد الشبكة، وتحقق من الانحراف وضبط إذا لزم الأمر.من الممارسات الجيدة استخدام شبكة وشكل مماثلين للحجم كما فعلنا في الجزء الهيكلي في المناطق التي يحدث فيها التفاعل الصلب السائل. إنشاء تحديدات اسم للمدخل، منفذ والجدار، ليتم تمريرها إلى بطلاقة. أدخل الآن علامة التبويب الإعداد وتأكد من تمكين الموضع المزدوج.تعيين نوع solver إلى الضغط استنادا والتأكد من أن الوقت يتم تعيين عابرة. تمكين نموذج الاضطراب اللزج K-أوميغا وتمكين نقل الإجهاد الهائل والتصحيحات منخفضة إعادة. لتمكين نماذج اللزوجة غير الخطية مع الاضطراب.أدخل الأمر التالي في وحدة التحكم الأمر وأدخل نعم عند المطالبة. تحت المواد، والآن تحديد خصائص الدم، من خلال إدخال الكثافة واختيار قانون الطاقة غير النيوتونية من القائمة المنسدلة اللزوجة. Compile، يمكنني استخدام وظيفة محددة، تحتوي على سرعة الدم عابرة والضغط التحقق من سطر الأوامر عن أي أخطاء.الآن تحميل UVF. ويمكن تطبيق هذه على مدخل ومنفذ. تمكين شبكة ديناميكية، بما في ذلك تنعيم، إعادة ربط، وست درجات من حلالي الحرية، ووضع المعلمة نشر 1.5 والمقاييس الحد الأقصى والحد الأدنى المناسب للشبكة الخاصة بك.إنشاء منطقة شبكة ديناميكية جديدة، وتحديد جدار التجويف واختيار اقتران النظام. هذه هي الواجهة لتمرير البيانات إلى مكون الشريان للمحاكاة. إنشاء مناطق شبكة تشكيل للمدخل، منفذ والتجويف الداخلية مع القيم المناسبة لمقياس شبكة.غالبا ما ترتبط أخطاء حجم الخلية السلبية بهذه الشبكة الديناميكية. لذا تحقق بعناية وضبط جداول الشبكة إذا لزم الأمر ، لكل منطقة ، تأكد من تعيين اقتران سرعة الضغط إلى زوجين وتعيين صياغة عابرة ومخططات التدريب المكاني إلى الدرجة الثانية. في عناصر التحكم أدخل عدد الحالي من اثنين وتعيين معايير التقارب المتبقية في علامة التبويب الشاشات.هنا، استخدمنا قيمة 1 هنا إلى 5 خمسة للاستمرارية وثمانية من ناقص ستة للفترة المتبقية. لتعريف دالة مخصصة لنتائج مثل helicity تطبيع المحلية حدد دالات مخصصة ضمن علامة التبويب معلمات والتخصيص وإدراج دالة جديدة. استخدم الإطار المنبثق لتعريف حسب الضرورة.في علامة التبويب حساب التشغيل، قم بتعيين عدد مرات الخطوات إلى 160 مع حجم خطوة زمنية من خمسة مللي ثانية وعدد من التكرارات إلى 300. تأكد من تمكين أخذ عينات البيانات لإحصاءات الوقت وتأكد من تحديد إحصائيات الجدار وضغوط القص التدفقي بالإضافة إلى وظيفة مخصصة محددة مسبقا. إنشاء تصدير بيانات في أنشطة الحساب، وتحديد الخيار متوافق مع نشر عقود الفروقات للمعالجة اللاحقة.إذا كنت ترغب في معالجة النتائج في برنامج منفصل، قم بضبط نوع التصدير حسب الضرورة. حدد جميع المناطق والنتائج التي ترغب في تصديرها. وأخيرا، تهيئة المحاكاة مع مخطط هجين.تأكد من توصيل كل من إعدادات التأثير الهيكلي باقتران النظام وتحديثه. في اقتران النظام، قم بتعيين وقت النهاية إلى 0.8 ثانية والطازم الزمني إلى 5 مللي ثانية، بشكل عام بين 10 و 15 تكرارا ككافية شريطة أن تتلاقى المكونات الهيكلية والسوائل بشكل جيد. حدد الجدار واجهة صلبة من السوائل والمكونات الهيكلية، على التوالي وتحرير نقل، وضبط تحت الاسترخاء أو منحدر من القوة التي يتم نقلها من السوائل إلى هيكل للمساعدة في التقارب.عندما تكون جاهزة للتشغيل، انقر فوق تحديث، تتم طباعة بيانات المحاكاة مثل التقارب الهيكلي fluid والتقارب نقل البيانات الخاصة بهم في وحدة التحكم. لاحظ أن محاكاة FSI مكلفة حسابيا ، حيث تستغرق هذه المحاكاة ما يقرب من 11 يوما على جهاز أساسي 16. هنا ركزنا على ثلاث نتائج الميكانيكا الحيوية الهامة، وهي ضغوط القص الجدار، وخصائص التدفق داخل الألومنيوم من خلال helicity تطبيع المحلية، والإجهاد الهيكلي في شكل الإجهاد فون ميسس فعالة.الإجهاد المطلق مدفوع إلى حد كبير بسرعة الدم. كما يمكننا أن نرى هنا ، ومع ذلك ، يمكن أن يكون التحليل الأكثر تفصيلا لمتوسط الوقت الإجهاد المطلق ، ومؤشر القص الانفرادي ، وهو مقياس لعكس التدفق وحقول ناقلات الإجهاد المطلقة الأساسية ، أكثر إفادة سريريا ، خاصة من خلال البحث عن مناطق الجذب ، والتي يمكن أن ترسم في monocytes وتؤدي إلى نمو البلاك. يمكننا كذلك تصور أنماط تدفق الهولياكال في جميع أنحاء التجويف مع helicity تطبيع المحلية للمساعدة في تصور العلاقة بين هياكل التدفق الهليكال ونمو البلاك.وأخيرا، يمكن أن يشير ارتفاع ضغط فون ميسس في جدار الشريان إلى مناطق الخلل الخلوي أو الضرر بسبب زيادة التحميل أو اقتراح المواقع المحتملة لتمزق البلاك، خاصة بسبب القبعات الليفية الأرق أو الإجهاد الذي يكثف في مناطق الكتف نتف. ونحن نرى أيضا أن الإجهاد مدفوع انحناء الشرايين والانكماش في غطاء ليفي قريب. في حين أن الإجهاد التقطير مدفوع بضغط الدم نتيجتنا ، يتم وضع محاكاة FSI بشكل فريد لالتقاطها.من خلال المقارنة مع متابعة التصوير. نرى انخفاضا في منطقة التجويف في منطقة البعيدة من الشريان ، والذي يرتبط أيضا بزيادة في إجمالي القوس السائل ، مما يشير إلى تطور الآفة. وعلى سبيل المقارنة، تشهد المنطقة القريبة انخفاضا طفيفا في منطقة التجويف، ولكن انخفاضا كبيرا في سمك الغطاء الليفي مما يشير إلى الانتقال إلى النمط الظاهري الأكثر ضعفا.ويمكن بعد ذلك مقارنة هذه المناطق أو التقدم أو الانحدار إلى محاكاة FSI الأساسية من خلال تحليل الأنماط في إجهاد القص الحربي والتدفق داخل الألومين والإجهاد الهيكلي. حسنا، هذه المنهجية معروضة لقضية واحدة. يتم الحصول على تحليل على مجموعات البيانات الأكبر لتحديد الأهمية الإحصائية لأي ارتباطات.شيء نأمل أن تساعد هذه المنهجية معه. في هذه الطريقة، لقد وصفنا خطوات لإعادة بناء ومحاكاة الحيوي ميكانيكيا الشريان التاجي للمريض، وذلك باستخدام تقنيات التفاعل هيكل السوائل. وصفنا عملية استخراج التجويف والدهون والجدران الخارجية من أكتوبر وإعادة إنشاء الشكل ثلاثي الأبعاد ، قبل وصف عملية التشابك ، ووضع ظروف الحدود ومجالات اقتران النظام.وأخيرا ، تشغيل المحاكاة ونتائج ما بعد المعالجة. تمت مناقشة ترجمة خصائص التدفق داخل الألومينية للإجهاد المطلق ، والاستجابة الهيكلية في الشريان للوسط السريري ، من حيث تطور الآفة مع الميكانيكا الحيوية القائمة على FSI ، مما يدل على إمكانية تقديم صورة أكثر اكتمالا ، للحالة الحالية للمريض والتشخيص. الآن ، في حين أن FSI لا تزال تتطور إلى حد كبير وطريقة مكلفة حسابيا ، ونحن نعتقد أن العملية التي تصف هذه المنهجية يمكن أن يبنى على مزيد من واستخدامها للمساعدة في صنع القرار السريري المحيطة تطور تصلب الشرايين.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Force Vectors

SCIENTISTS IN ACTION

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

توجه الخلوي الذاتي الجمعية الى افتعال خواتم نسيج الخلايا المستمدة من النشاط الحيوي لتحليل وهندسة الأنسجة

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

تنظير العين الضوئي متكاملة والطيفي المجال بالاتساق التصوير المقطعي البصري

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

التصوير المقطعي والتصوير الضوئي من-تكون العظم الأوعية الدموية اقتران لتقييم دمج القحف طعم ذاتي العظام والمغايرة

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...

Semiautomated Longitudinal Microcomputed Tomography-based Quantitative Structural Analysis of a Nude Rat Osteoporosis-related Vertebral Fracture Model

سيميوتوماتيد طولية المستندة إلى التصوير المقطعي ميكروكومبوتيد التحليل الكمي لهيكلية نموذج كسر العمود الفقري المتصلة بمرض هشاشة العظام في الفئران عارية

Osteoporosis-related vertebral compression fractures (OVCFs) are a common and clinically unmet need with increasing prevalence as the world population ...

Synthesis of Monocyte-targeting Peptide Amphiphile Micelles for Imaging of Atherosclerosis

توليف لاستهداف الوحيدات في المذيلات أمفيفيلي الببتيد للتصوير من تصلب الشرايين

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. ...

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

النسيج المستندة إلى [اغروس] محاكاة أشباح البصري للتحليل الطيفي الانعكاس منتشر

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

النقل المتعدد الوسائط "الشبكية الحجمي التصوير المائل المسح الضوئي الليزر تنظير العين" (أوسلو) و "التصوير المقطعي التماسك الضوئية" (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Nondestructive Monitoring of Degradable Scaffold-Based Tissue-Engineered Blood Vessel Development Using Optical Coherence Tomography

رصد غير تدميري التنمية القابلة للتحلل القائم على سقالة هندسيا أنسجة الأوعية الدموية باستخدام التصوير المقطعي التماسك البصري

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial ...

Biomechanical Testing of Murine Tendons

اختبار نشاط لأوتار المورين

Tendon disorders are common, affect people of all ages, and are often debilitating. Standard treatments, such as anti-inflammatory drugs, rehabilitation, ...

In vivo Structural Assessments of Ocular Disease in Rodent Models using Optical Coherence Tomography

التقييمات الهيكلية في الجسم الحي لأمراض العين في نماذج القوارض باستخدام التصوير المقطعي للتماسك البصري

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable ...