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

Yazarlar, Adelaide Üniversitesi, Royal Adelaide Hastanesi (RAH) ve Güney Avustralya Sağlık ve Tıbbi Araştırma Enstitüsü (SAHMRI) tarafından sağlanan desteği kabul etmek istiyor. COCOMO-ACS denemesi, Avustralya Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırma Konseyi (NHMRC) (ID1127159) ve Avustralya Ulusal Kalp Vakfı'nın (ID101370) proje hibeleri ile finanse edilen araştırmacı tarafından başlatılan bir çalışmadır. H.J.C. Westpac Scholars Trust (Geleceğin Liderleri Bursu) bursu ile desteklenmektedir ve Adelaide Üniversitesi, Makine Mühendisliği Fakültesi ve Eğitim, Beceri ve İstihdam Araştırma Eğitim Programı (RTP) bursundan destek kabul eder. S.J.N., NHMRC'den (ID1111630) Başlıca Araştırma Bursu alır. P.J.P., Avustralya Ulusal Kalp Vakfı'ndan (FLF102056) Seviye 2 Gelecekteki Lider Bursu ve NHMRC'den (CDF1161506) Seviye 2 Kariyer Geliştirme Bursu alır.

Aşağıdaki kodlanmış veriler, devam eden COCOMO-ACS randomize kontrollü denemeye (ACTRN12618000809235) alınan bir hastadan analiz edildi; Royal Adelaide Hastanesi HREC referans numarası: HREC/17/RAH/366), Merkezi Adelaide Yerel Sağlık Ağı (CALHN) Araştırma Hizmetleri tarafından biyomekanik simülasyon amacıyla verilen ek etik onayı ile (CALHN Referans Numarası 14179). Şekil 1, aşağıdaki protokolde özetlenen ve FSI özellikli herhangi bir yazılıma veya koda uygulanabil...

Koroner biyomekaniği analiz etmek için FSI yöntemlerinin kullanılması, hem sayısal modelleme hem de klinik sonuç açısından hala gelişmekte olan bir alandır. Burada, OCT ve anjiyografik görüntülemeden yararlanarak, sonlu eleman/ sonlu hacim yöntemlerine dayalı olarak hastaya özgü bir FSI analizi oluşturmanın ana hatlarını açıkladık. Burada tarif ettiğimiz yöntem ticari bir sonlu eleman çözücü kullanırken, prosedür herhangi bir FSI özellikli yazılıma uygulanabilir. Metodolojide hala iyi...

Koroner arter hastalığı (CAD) en sık görülen kalp hastalığı türüdür ve küresel olarak önde gelen ölüm ve ekonomik yük nedenlerinden biridir1,2. Amerika Birleşik Devletleri'nde, kabaca her sekiz ölümden biri CAD3,4'e atfedilirken, CAD'den kaynaklanan küresel ölümlerin çoğu şimdi düşük ve orta gelirli ülkelerde görülmektedir5. Ateroskleroz, koroner arter tıkanıklığı ve akut miyokard enfarktüsüne (AMI) yol açan plak yırtılması veya erozyonu ile bu ölümlerin baskın sürücüsüdür6. Suçlu koroner lezyonların revaskülarizasyonundan sonra bile, hastalar AMI'den sonra tekrarlayan majör majör ad kardiyovasküler olaylar (MACE) riskine sahiptir, büyük ölçüde yırtılmaya karşı savunmasız olan diğer suçlu olmayan plakların eşlik etmesi nedeniyle7. İç görüntüleme, bu yüksek riskli plakları tespit etme fırsatı sağlar8. İntravasküler ultrason (IVUS) plak hacmini değerlendirmek için altın standart olmasına rağmen, optik koherens tomografisinin (OCT) yüksek çözünürlüğünün (10-20 μm) aksine savunmasız plasın mikroyapısal özelliklerini tanımlamak için sınırlı çözünürlüğe sahiptir. Büyük bir lipit havuzunun üzerinde bulunan ince ve iltihaplı lifli bir kapağın savunmasız bir plak9'un en önemli imzası olduğu gösterilmiştir ve şu anda mevcut intrakoroner görüntüleme yöntemleri arasında OCT tarafından en iyi şekilde tanımlanır ve ölçülür10. Daha da önemlisi, OCT ayrıca lipid arkı da dahil olmak üzere diğer yüksek riskli plak özelliklerini de değerlendirebilir; makrofaj infiltrasyon; aşırı ince lifli kapaklı lipit bakımından zengin çekirdek (<65 μm) olarak tanımlanan ince kapak fibroteromunun (TCFA) varlığı; sivilceli kireçlenme; ve plak mikrokanelleri. AMI sonrası suçlu olmayan plaklarda bu yüksek riskli özelliklerin OCT tespiti, gelecekteki MACE11riskinin 6 kata kadar artmasıyla ilişkilendirilmiştir. Bununla birlikte, buna rağmen, anjiyografi ve OCT görüntülemenin hangi koroner plakların ilerleyeceğini ve sonuçta yırtılma veya aşındırılacağını tahmin etme yeteneği sınırlıdır, pozitif tahmin değerleri sadece% 20-% 308. Bu sınırlı tahmin yeteneği, hangi suçlu olmayan plakların tedavi etmek için klinik karar vermeyi engeller (örneğin, stenting ile)7,12.
Hasta faktörlerine ve plakların biyolojik özelliklerine ek olarak, koroner arterlerdeki biyomekanik kuvvetler de plak ilerlemesi ve instabilitesinin önemli belirleyicileridir13. Bu kuvvetlerin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesine yardımcı olma sözünü gösteren bir teknik, akışkan yapısı etkileşimi (FSI)14 simülasyondur. Endotel kesme stresi olarak da adlandırılan duvar kesme stresi (WSS), koroner biyomekanik araştırması15için geleneksel bir odak noktası olmuştur WSS'nin ateroskleroz oluşumunda etiyolojik bir rol oynadığı genel bir anlayışla16. Ağırlıklı olarak hesaplamalı akışkan dinamiği (CFD) teknikleri kullanılarak simüle edilen düşük WSS bölgeleri, intimal kalınlaşma17, vasküler remodeling18 ve lezyon ilerlemesi tahmini19 ve gelecekteki MACE20ile ilişkilendirilmiştir. Bu analizlerdeki son gelişmeler, alttaki WSS vektör alanı topolojisi21ve çok yönlü özellikleri22, ateroskleroz riskinin sadece WSS büyüklüğüne göre daha iyi bir tahmincisi olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, WSS sadece lümen duvarındaki genel biyomekanik sisteme bir bakış yakalar ve görüntüleme yöntemleri gibi, hiç kimse biyomekanik metrik yüksek riskli aterosklerotik özellikleri güvenilir bir şekilde ayırt edilemez.
Ateroskleroz oluşumunda potansiyel olarak önemli olan diğer metrikler ortaya çıkıyor. İntralüminal akış özellikleri23, çeşitli endeksler24ile ölçülen sarmal akış ile, rahatsız akış desenlerini bastırarak ateroprotektif bir rol oynadığı önerilen25,26. CFD teknikleri bu akış özelliklerini analiz edebilir ve çok çeşitli yararlı sonuçlar sunabilirken, kan akışı, arter yapısı ve genel kalp hareketi arasındaki altta kalan etkileşimleri dikkate almaz. Dinamik sistemin sert bir duvara doğru basitleştirilmesi, lifli kapak stresi gibi potansiyel olarak kritik sonuçları kaçırır. CFD üzerinden FSI ihtiyacına karşı hem tartışma devam ederken27,28,29, birçok karşılaştırma ventrikül fonksiyonunun etkisini dahil etmeyi ihmal ediyor. Bu sınırlama, ventrikül fonksiyonunun etkisiyle artere uygulanan dinamik bükülme ve sıkıştırmanın plak ve arter yapısal stresinin yanı sıra WSS30 , 31,32gibi akış metriklerini önemli ölçüde etkileyebileceğini gösteren FSI ile aşılabilir. Yapısal gerilmeler ayrıca plak yırtığı33,34'ü analiz etmek ve tahmin etmek için önemli bir metrik olduğundan ve plak artışı14,35bölgeleriyle birlikte bulunması önerildi. Bu etkileşimleri yakalamak, koroner ortamın ve hastalığın ilerlemesinin potansiyel mekanizmalarının daha gerçekçi bir şekilde temsilini sağlar.
Bunu ele alarak, burada OCT görüntüleme36'dan hastaya özgü bir geometri geliştirme ve ticari bir sonlu eleman çözücü kullanarak bir arter FSI simülasyonunun kurulması ve çalıştırlanması sürecini özetliyoruz. Lümen, lipit ve dış arter duvarını manuel olarak çıkarma işlemi, hastanın atardamarının üç boyutlu hesaplamalı rekonstrüksiyonundan önce ayrıntılı olarak detaylandırıldır. Lezyon ilerlemesini belirlemek için simülasyon kurulumunu, kavramayı ve taban çizgisini karşılaştırma sürecini ve OCT görüntüleme parametrelerini takip ediyoruz. Son olarak, biyomekanik sonuçları lezyon ilerlemesi/gerilemesi ile karşılaştırarak sayısal sonuçların işlenme sonrası işlenmesini ve bu verilerin klinik açıdan nasıl bir ilgisi olabileceğini tartışıyoruz. Genel yöntem suçlu olmayan, hafif stenotik, Hipertansiyon, tip 2 diabetes mellitus, obezite (VKİ 32.6) ve ailesinde prematüre CAD öyküsü olan akut non-ST yüksekliği miyokard infarktüsü ile başvuran 58 yaşındaki Kafkas erkek hastanın sağ koroner arterinde (RCA) lipid bakımından zengin plaklar ilk kabulü sırasında yapıldı, ve 12 ay sonra devam eden bir klinik çalışmanın bir parçası olarak (COCOMO-ACS denemesi ACTRN12618000809235). Bu tekniğin daha da rafine edilebileceğini ve ilerleme riski yüksek olan koroner plakların tanımlanmasında kullanılabileceğini öngörüyoruz.

<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

Bu yazıda koroner vaskültürdeki aterosklerotik plağın biyomekanik analizi için eksiksiz bir iş akışı sunuyoruz. Küresel ölüm, morbidite ve ekonomik yükün önde gelen nedenlerinden biri olarak ateroskleroz ile ilerlemesini analiz etmenin ve tahmin etmenin yeni yollarına ihtiyaç vardır. Bu hesaplama yöntemlerinden biri, kan akışı ile arter/plak etki alanları arasındaki etkileşimi analiz etmek için sıvı yapısı etkileşiminin (FSI) kullanılmasıdır. In vivo görüntüleme ile birleştiğinde, bu yaklaşım her hastaya uyarlanabilir ve kararlı ve kararsız plaklar arasında ayrım yapılmasına yardımcı olabilir. İntravasküler Optik Koherens Tomografi (OCT) ve invaziv koroner anjiyografiden (ICA) yararlanarak üç boyutlu rekonstrüksiyon sürecini özetliyoruz. Arterin üç boyutlu hareketini çoğaltmak da dahil olmak üzere simülasyon için sınır koşullarının çıkarılması, kurulum ve analiz ticari bir sonlu eleman çözücüde yapılmadan önce tartışılır. Arter duvarının ve pulsatil kan hızının/basıncının son derece doğrusal olmayan hiperelastik özelliklerini tanımlama prosedürü, iki alan adı arasındaki sistem bağlantının kurulmasıyla birlikte özetlenmiştir. Miyokard enfarktüsü takip eden bir hastada suçlu olmayan, hafif stenotik, lipit bakımından zengin bir plağını analiz ederek işlemi gösteriyoruz. Sırasıyla duvar kesme stresi ve lokal normalleştirilmiş heliklik gibi aterosklerotik plak ilerlemesi ile ilgili kurulan ve ortaya çıkan belirteçler tartışılır ve arter duvarı ve plaktaki yapısal yanıtla ilgilidir. Son olarak, sonuçları potansiyel klinik alaka düzeyine çeviriyor, sınırlamaları tartışıyor ve daha fazla gelişme için alanları özetliyoruz. Bu makalede açıklanan yöntem, aterosklerotik ilerleme riski altındaki bölgelerin belirlenmesine yardımcı olmak için umut vaat ettiğini ve bu nedenle aterosklerozun önemli ölüm, morbidite ve ekonomik yükünün yönetilmesinde yardımcı olabileceğini göstermektedir.

Ateroskleroz ilerlemesinin hem yerleşik hem de gelişmekte olan biyomekanik belirteçleri için temsili sonuçlar sunulmuştur. WSS ve WSS türevi sonuçlar (zaman ortalamalı duvar kesme gerildirim (TAWSS) ve salınımlı kesme indeksi (OSI) dahil) gibi yerleşik ölçümler Şekil 10'dagörselleştirilmiştir. Kardiyak döngü üzerindeki duvar kesme stresi büyük ölçüde kan hızı tarafından yönlendirilir, ancak arter geometrisi ve hareketi / kasılması mekansal dağılımında ö...

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

Miyokard enfarktüsü oluşmadan önce müdahaleye rehberlik etmek için koroner vaskültürde hangi aterosklerotik lezyonların ilerleyeceğini belirlemeye ihtiyaç vardır. Bu makalede, bu ilerlemeyi tahmin etmeye yardımcı olmak için ticari bir sonlu eleman çözücüsünde akışkan yapısı etkileşim teknikleri kullanılarak Optik Koherens Tomografisinden arterlerin biyomekanik modellemesi özetilmektedir.

Koroner Ateroskleroz İlerlemesinin Optik Koherens Tomografi Tabanlı Biyomekanik Akışkan-Yapı Etkileşim Analizi

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

Ateroskleroz, küresel ölüm ve morbiditenin önde gelen nedenlerinden biridir ve çok yönlü ve karmaşık doğası, bununla başa çıkmak için multidisipliner bir yaklaşım yapar. Şimdi, görüntüleme siyah morfolojisini analiz etmek için güçlü bir araçtır, ancak henüz bize işin altında kalan mekanizmaları anlayabilir. İşte burada hesaplama simülasyonı devreye giriyor.Akışkanlar açısından bakıldığında, duvar kesme stresi intobio kan akışı gibi faktörlerin endotel hücre fonksiyonunu ve ateroskleroz oluşumunda yer alan yeni taşıma süreçlerini etkileyebileceğini biliyoruz. Ancak hastanın spesifik mekaniğini, akışkan yapısı etkileşim tekniklerini veya epizodik kısasını gerçekten anlamak için kan akışı, arter mekaniği ve genel kardiyak fonksiyon arasındaki etkileşimi simüle etmek için kullanılabilir. Ve bu metodoloji, bir hastanın koroner arterini optik koherens tomografisinden veya kısa ve invaziv anjiyografi için OCT'den mekanik olarak yeniden yapılandırarak ve biyo-simüle ederek bunu yapmak için bir yaklaşım sunar.Daha sonra klinik alaka düzey sonuçlarını ve görüntülemeyi takip etmek için karşılaştırmaları tartıştık. Şimdi, metodolojinin arkasındaki temeller sonlu eleman ve sonlu hacim yöntemleri üzerine inşa edilir. Ve burada ticari yazılımı kullanarak simülasyon yöntemini gösterirken, ANSYS prosedürü epizodik özellikli herhangi bir yazılıma veya koda uyarlanabilir.Bifurkasyonlar gibi anatomik yer işaretlerini kullanarak ve en distal çatallanmaya hemen proksimal ve en proksimal çatallanmaya distal olarak başlayan görüntüleri kullanarak OCT görüntülerini eşleştirin ve izleyin. Bu yer işaretleri arasındaki görüntüler analiz edilecek İlk görüntüyü sayısallaştırıcıya yükleyin ve kateter merkezi noktalarını ve ölçek sınırlarını işaretleyin. Bu noktaları daha sonra kullanmak için dışa aktarın, her görüntüde aynı konumdan başlayarak ve lümenin eğrilerini mümkün olduğunca doğru bir şekilde yakaladığınızdan emin olarak lümenin kenarını işaretleyin.Yeniden inşa süreci daha sonraki bir aşamada bu bölgeler arasında enterpolasyon yapacağından, eserler üzerinde bir boşluk bırakın. Bu dosyaları bir veri biçimine verin ve bunu her görüntü için yineleyin. Dot-com yazılımınızda, dış duvarı yüksek zayıflama bölgelerinde, dış elastik zarın görünür kısımlarını kullanarak bir elips sığdırmak için çıkarın, dış duvarın konumunu tahmin edin, Lipid arkını tanımlayın, lümen merkezkoidine hesaplayın ve kapak kalınlığını koparın.Bunlar lümen bölgesi ile birlikte lezyon ilerlemesini analiz etmek için kullanılacaktır. Ardından, dış duvar noktalarını seçmek için bu çakılı görüntüleri görüntü sayısallaştırıcısına içe aktarın. Lipitler için benzer şekilde, lipid yüzeyi, her durumda lipitin aynı ucundan başlayarak, görüntü sayısallaştırıcısına ilk anjiyografik görüntüyü yükleyin, görüntüyü daha sonraki adımlarda ölçeklendirmek için kateterin kenarlarını seçin.Ve sonra kateter merkezi çizgisini proksimal işaretleyici ile başlayarak ve eşit aralıklı noktalarla distal olarak hareket ederek işaretleyin. Biçimi uyarlamak için verileri dışarı aktar. Kesit yeniden yapılandırma işlemini gerçekleştirmeden önce her görüntü için bu adımları yineleyin.3d modelleme yazılımında, katı bir bileşen oluşturmak için her seferinde bir dosya olan kesitleri içe aktarın ve oluşturun, tüm eğrileri seçin ve bunları birbirine kilitleyin, yeni bir katı oluşturmak için dondurulmuş eklemenin seçilmesini sağlayın. Şimdi lümen, lipitler ve dış duvar için bu adımları uygulayın. Lümen ve lipitleri arter duvarından çıkarmak için bir Boole işlemi oluşturun ve hedef gövdeyi duvar, lipitleri ve luminayı alet gövdesi olarak seçin.Mesh düğümlerinin gelecekteki adımlarda paylaşıldığından emin olmak için duvar ve lipitler arasında tipolojiyi paylaşmak önemlidir. Bunu yapmak için, duvarı ve lipitlerini vurgulayın ve bir parça oluşturmak için sağ tıklatın. Arter ve lipit için malzeme özelliklerini ayarlamak için mühendislik verilerini girin ve arter Sürükleme yoğunluğu ve beş parametre Mooney Riverland modeli adı verilen yeni bir malzeme ekleyin ve parametrelerini ayarlayın.Lipid ve motor bileşeni için bunu tekrarlayın, lümen bileşenini bastırın ve önceden tanımlanmış malzemeleri arter ve lipid katılarına atayın. Geometrinin artık meshlenmesi, fizik tercihini doğrusal olmayan mekanik olarak ayarlaması ve kafes boyutlandırmasını belirtmesi gerekiyor. Burada hedef boyutu 0.14 milimetre olan adaptif meshleme kullandık.Makul maske birimi değerlerini elde etmek için mesh tercihlerini gerektiği gibi ayarlayın. Burada lifli kapak gibi boşluklarda en az iki ila üç ağ elemanı hedefliyoruz. Karmaşık geometri nedeniyle ağın oluşturulması biraz zaman alabilir.FSI simülasyonları için otomatik zaman atlamayı kapatın ve bir alt adımı bir adım olarak tanımlayın ve simülasyon bitiş saatini ayarlayın. Bu durumda 0,8 saniye, sistem kavraması zamanı ve alt adımları kontrol ediyoruz, çözücü türünü doğrudan veya yineleme yöntemini kullanacak şekilde program denetimine ayarlıyoruz. Doğrudan yöntemler daha sağlamdır, ancak önemli miktarda daha fazla bellek kullanır.Newton refs ve yöntemini tam olarak ayarlayın. Akışkan katı bir arayüz takarak sistem bağlantı etki alanını arterin iç duvarı olarak belirtin. Bu, bu konumdaki yapı ve akışkan arasında veri geçirir.Deplasman sınır koşulları, giriş ve çıkışlara uygulanan X, Y ve Z yönünde bir yer değiştirme fonksiyonu olarak girilebilir. Newton salları artıkları için çözüm sekmesi ekleme altında hataları gidermeye yardımcı olmak için. Bunlar, sorunlu geometriyi veya kafes konumlarını bulmak için hatalar ortaya çıkarsa görüntülenebilir.Model sekmesini girin, birimleri kontrol edin ve arter ve lipit kısmını bastırın. Akışkan etki alanına liderlik eden. Mesh ölçümlerini belirtin ve mesh'i oluşturun, eğriliği kontrol edin ve gerekirse ayarlayın.Sıvı katı etkileşiminin meydana geldiği bölgelerde yapısal kısımda yaptığımız gibi benzer boyutta bir ağ ve şekil kullanmak iyi bir uygulamadır. Giriş, çıkış ve duvarın akıcı bir şekilde geçmesi için ad seçimleri oluşturun. Şimdi kurulum sekmesini girin ve çift konumun etkinleştirildiğinden emin olun.Çözücü türünü basınç tabanlı olarak ayarlayın ve zamanın geçici olarak ayarlandığından emin olun. K-Omega viskoz türbülans modelini etkinleştirin ve saf stres taşımacılığını ve düşük re düzeltmeleri sağlayın. Türbülanslı doğrusal olmayan viskozite modellerini etkinleştirmek için.Komut konsoluna aşağıdaki komutu girin ve istendiğinde evet girin. Malzeme altında, şimdi yoğunluğu girerek ve viskozite açılır listesinden Newton olmayan güç yasasını seçerek kan özelliklerini tanımlayın. Derlemek, geçici kan hızını ve basınç kontrol komut satırını herhangi bir hataya karşı kontrol eden tanımlanmış bir işlev kullanıyorum.Şimdi UVF'yi yükleyin. Bunlar giriş ve çıkışa uygulanabilir. Yumuşatma, yeniden meshleme ve altı derecelik serbestlik çözücü dahil olmak üzere dinamik ağı etkinleştirin, difüzyon parametresini 1,5 ve ağınız için uygun maksimum ve minimum ölçekleri ayarlayın.Yeni bir dinamik ağ bölgesi oluşturun, lümen duvarını belirtin ve sistem kavramasını seçin. Bu, simülasyonun arter bileşenine veri aktarmak için arayüzdür. Örgü ölçeği için uygun değerlere sahip giriş, çıkış ve iç lümen için şekillendirme örgü bölgelerini oluşturun.Genellikle negatif hücre hacmi hataları bu dinamik ağ ile ilişkilidir. Bu nedenle, her bölge için gerekirse mesh ölçeklerini dikkatlice kontrol edin ve basınç hızı bağlantılarının birleşerek ayarlandığından emin olun ve geçici formülasyon ve uzamsal ayrıştırma şemalarını ikinci sıraya ayarlayın. Denetimlerde geçerli iki sayısını girin ve monitörler sekmesinde artık yakınsama ölçütlerini ayarlayın.Burada, buradaki 1 değerini süreklilik için 5 beşe, geri kalanı için eksi altının sekizini kullandık. Yerel normalleştirilmiş sarmalık gibi sonuçlar için özel bir işlev tanımlamak için, parametreler ve özelleştirme sekmesinin altında özel işlevleri seçin ve yeni bir işlev ekleyin. Gerektiği gibi tanımlamak için açılır pencereyi kullanın.Çalıştırma hesaplaması sekmesinde, adım sayısını beş milisaniyelik bir zaman adımı boyutuyla 160'a ve birkaç yinelemeyi 300 olarak ayarlayın. Zaman istatistikleri için veri örneklemenin etkinleştirildiğinden emin olun ve duvar istatistiklerinin ve akış kesme gerilmelerinin yanı sıra önceden tanımlanmış özel işlevimizin seçili olduğundan emin olun. İşlem sonrası için CFD sonrası uyumlu seçeneğini belirleyerek hesaplama faaliyetlerinde bir veri dışa aktarma oluşturun.Sonuçları ayrı bir yazılımda işlemek istiyorsanız, dışa aktarma türünü gerektiği gibi ayarlayın. Vermek istediğiniz tüm bölgeleri ve sonuçları seçin. Son olarak, simülasyonun hibrit şemasını başlatın.Her iki yapısal etki kurulumunun da sistem bağlantısına bağlı olduğundan ve güncel olduğundan emin olun. Sistem kavramada, bitiş süresini 0,8 saniyeye ve zaman damgasını 5 milisaniyeye ayarlayın, genellikle 10 ila 15 yineleme arasında yeterli olduğu için hem yapısal hem de akışkan bileşenleri iyi birleşir. Sırasıyla sıvı ve yapısal bileşenlerden duvar ve katı arayüzü seçin ve bir aktarımı düzenleyin, Yakınsama yardımcı olmak için sıvıdan yapıya aktarılan kuvvetin gevşeme veya rampalanmasını ayarlayın.Çalışmaya hazır olduğunuzda, güncellemeyi tıklatın, yapısal ve akışkan yakınsaması ve ilgili veri aktarımı yakınsaması gibi simülasyon verileri konsola yazdırılır. FSI simülasyonlarının hesaplama açısından pahalı olduğunu ve bu simülasyonun 16 çekirdekli bir makinede yaklaşık 11 gün süre aldığını unutmayın. Burada üç önemli biyomekanik sonuç üzerinde durduk, yani duvar kesme gerilmeleri, lokal normalleştirilmiş helis yoluyla intralüminal akış özellikleri ve Von Mises etkili stres şeklinde yapısal stres.Saf stres büyük ölçüde kan hızı tarafından yönlendirilir. Bununla birlikte, burada gördüğümüz gibi, zaman ortalaması saf stresinin daha ayrıntılı analizi, akış tersine çevirme ve altta kalan saf stres vektör alanlarının bir ölçüsü olan yalnız bir kesme indeksi, özellikle monositler çizebilecek ve plak büyümesine yol açabilecek cazibe bölgeleri arayarak klinik olarak daha bilgilendirici olabilir. Helisel akış yapıları ile plak büyümesi arasındaki bağlantıyı kavramsallaştırmaya yardımcı olmak için lümen boyunca helyal akış desenlerini yerel normalleştirilmiş helis ile daha fazla görselleştirebiliriz.Son olarak, arter duvarındaki daha yüksek Von Mises stresi, yüklemeyi artırmak için hücresel işlev bozukluğu veya hasar alanlarını önerebilir veya özellikle daha ince lifli kapaklar veya koparma omuz bölgelerinde yoğunlaşan stres nedeniyle plak yırtılmasının olası bölgelerini önerebilir. Stresin proksimal lifli kapakta arter bükme ve kasılma ile yönlendirdiğini de görüyoruz. Damıtma stresi kan basıncı tarafından yönlendirilirken, sonucumuz, FSI simülasyonları yakalamak için benzersiz bir şekilde yerleştirilmiştir.Takip görüntüleme ile karşılaştırıldığında. Arterin distal bölgesinde lümen bölgesinde azalma görüyoruz, bu da toplam sıvı arkında bir artışla ilişkili, lezyon ilerlemesini düşündürüyor. Karşılaştırmak gerekirse, proksimal bölge lümen alanında küçük bir azalma görür, ancak lifli kapak kalınlığında büyük bir azalma daha savunmasız bir fenotipe doğru bir hareket olduğunu düşündürür.Bu bölgeler veya ilerleme veya gerileme daha sonra savaş kesme stresi, intralüminal akış ve yapısal gerilmelerdeki kalıpları analiz ederek temel FSI simülasyonla karşılaştırılabilir. Bu metodoloji tek bir vaka için sunulmaktadır. Daha büyük veri kümeleri üzerinde analiz, herhangi bir korelasyonların istatistiksel önemini belirlemek için elde edilir.Bu metodolojinin yardımcı olabileceğini umduğumuz bir şey. Bu yöntemde, sıvı yapısı etkileşim tekniklerini kullanarak hastanın koroner arterini mekanik olarak yeniden yapılandırma ve biyo simüle etme adımlarını tanımladık. Lümeni, lipiti ve dış duvarları OCT'den çıkarma ve üç boyutlu şekli yeniden oluşturma sürecini, meshleme, sınır koşullarını belirleme ve sistem kavrama alanlarını tanımlamadan önce tanımladık.Ve son olarak, simülasyon ve işlem sonrası sonuçları çalıştırmak. Saf stres intralüminal akış özelliklerimizin ve arterdeki yapısal yanıtın klinik ortalamaya çevrilmesinde, FSI bazlı biyomekanik ile lezyon ilerlemesi açısından da tartışılmış, hastanın mevcut durumu ve prognozu hakkında daha eksiksiz bir resim sunma potansiyeli gösterilmiştir. Şimdi, FSI hala çok gelişmekte ve hesaplama açısından pahalı bir yöntem olsa da, bu metodolojiyi tanımlayan sürecin daha da geliştirilebileceğine ve ateroskleroz ilerlemesini çevreleyen klinik karar verme sürecine yardımcı olmak için kullanılabileceğine inanıyoruz.

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

Hücresel Self-Meclis Biyomekanik Analizi ve Doku Mühendisliği, Hücre-Türetilmiş Doku Yüzüklerin Üretiyor yönelik

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

Entegre Photoacoustic Oftalmoskopi ve Spektral-domain optik koherens tomografi

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

Bilgisayarlı Tomografi ve Osteogenezi-anjiyogenez bağlamalar Optik Görüntüleme Kranial Kemik Otogreftlerin ve allogreft Entegrasyon değerlendirmek için

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

Semiautomated boyuna Microcomputed tomografi tabanlı nicel yapısal analizi bir çıplak sıçan vertebra kırığı Osteoporoz ile ilgili Model

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

Monosit hedefleme peptid Amfifil Micelles için düşsel ateroskleroz sentezi

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

Özel tabanlı doku optik hayaletler diffüz yansıma spektroskopisi için taklit

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

Eğik tarama Lazer Ophthalmoscopy (oSLO) ve optik koherens tomografi (OCT) tarafından Multimodal hacimsel Retina Görüntüleme

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

Geri dönüşlü optik koherens tomografi kullanarak parçalanabilir iskele tabanlı doku mühendisliği kan damarı gelişimi izleme

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

Murine Tendonunun Biyomekanik Testi

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

Optik Koherens Tomografi Kullanılarak Kemirgen Modellerinde Oküler Hastalığın İn vivo Yapısal Değerlendirmeleri

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