Name: in silico clinical trials for cardiovascular disease
Uploaded: 2022-05-27T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Silico Clinical Trials for Cardiovascular Disease at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי במסגרת הסכם המענקים SILICOFCM 777204 ומשרד החינוך, המדע והפיתוח הטכנולוגי של הרפובליקה של סרביה באמצעות חוזים מס '451-03-68/2022-14/200107. מאמר זה משקף רק את דעות המחברים. הנציבות האירופית אינה אחראית לכל שימוש שעשוי להיעשות במידע שהמאמר מכיל.

הפרוטוקול במחקר זה אושר על ידי רשות המחקר לבריאות של שירותי הבריאות הלאומיים של בריטניה צפון מזרח-טיין ו- Wear South ועדת אתיקה למחקר עם מספר הפניה 18/NE/0318 ב-6 בפברואר 2019 ואומץ על ידי מועצת הביקורת המוסדית של כל מרכז משתתף. המחקר נערך במסגרת עקרונות הפרקטיקה הקלינית הטובה ובעקבות הצהרת הלסינקי. ה?...

<ol>
	<li>Gibbons Kroeker, C. A., Adeeb, S., Tyberg, J. V., Shrive, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+2D+FE+model+of+the+heart+demonstrates+the+role+of+the+pericardium+in+ventricular+deformation.">A 2D FE model of the heart demonstrates the role of the pericardium in ventricular deformation.</a> American Journal of Physiology. 291 (5), 2229-2236 (2006).</li><li>Pullan, A. J., Buist, M. L., Cheng, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mathematically Modelling the Electrical Activity of the Heart - From Cell To Body Surface and Back Again. , (2005).</li><li>Trudel, M. -. C., Dub&#180;e, B., Potse, M., Gulrajani, R. M., Leon, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+QRST+integral+maps+with+a+membrane+based+computer+heart+model+employing+parallel+processing.">Simulation of QRST integral maps with a membrane based computer heart model employing parallel processing.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 51 (8), 1319-1329 (2004).</li><li>Kojic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smeared+multiscale+finite+element+models+for+mass+transport+and+electrophysiology+coupled+to+muscle+mechanics.">Smeared multiscale finite element models for mass transport and electrophysiology coupled to muscle mechanics.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 7, 381 (2019).</li><li>Baillargeon, B., Rebelo, N., Fox, D. D., Taylor, R. L., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Living+Heart+Project:+A+robust+and+integrative+simulator+for+human+heart+function.">The Living Heart Project: A robust and integrative simulator for human heart function.</a> European Journal of Mechanics - A/Solids. 48, 38-47 (2014).</li><li>Guccione, J. M., McCulloch, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+active+contraction+in+cardiac+muscle:+Part+I--Constitutive+relations+for+fiber+stress+that+describe+deactivation.">Mechanics of active contraction in cardiac muscle: Part I--Constitutive relations for fiber stress that describe deactivation.</a> TheJournal of Biomechanical Engineering. 115, 72-81 (1993).</li><li>Guccione, J. M., Waldman, L. K., McCulloch, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+active+contraction+in+cardiac+muscle:+Part+II--Cylindrical+models+of+the+systolic+left+ventricle.">Mechanics of active contraction in cardiac muscle: Part II--Cylindrical models of the systolic left ventricle.</a> The Journal of Biomechanical Engineering. 115, 82-90 (1993).</li><li>Kojic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smeared+multiscale+finite+element+model+for+electrophysiology+and+ionic+transport+in+biological+tissue.">Smeared multiscale finite element model for electrophysiology and ionic transport in biological tissue.</a> Computers in Biology and Medicine. 108, 288-304 (2019).</li><li>Wang, Y., 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=Application+of+the+method+of+fundamental+solutions+to+potential-based+inverse+electrocardiography.">Application of the method of fundamental solutions to potential-based inverse electrocardiography.</a> Annals of Biomedical Engineering. 34 (8), 1272-1288 (2006).</li><li>Van Oosterom, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+the+spatial+covariance+in+computing+pericardial+potentials.">The use of the spatial covariance in computing pericardial potentials.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 46 (7), 778-787 (1999).</li><li>Van Oosterom, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+spatial+covariance+used+in+computing+the+pericardial+potential+distribution.">The spatial covariance used in computing the pericardial potential distribution.</a> Computational Inverse Problems in Electrocardiography. , 1-50 (2001).</li><li>Van Oosterom, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+models+in+inverse+electrocardiography.">Source models in inverse electrocardiography.</a> International Journal of Bioelectromagnetism. 5, 211-214 (2003).</li><li>Van Oosterom, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+equivalent+double+layer:+source+models+for+repolarization.">The equivalent double layer: source models for repolarization.</a> Comprehensive Electrocardiology. , 227-246 (2010).</li></ol>

פרויקט SILICOFCM הוא פלטפורמה לניסויים קליניים בסיליקו לתכנון אוכלוסיות מטופלים וירטואליות לחיזוי סיכונים, בדיקת ההשפעות של טיפול תרופתי והפחתת ניסויים בבעלי חיים וניסויים קליניים בבני אדם. בדיקת ההשפעות של טיפול תרופתי עוצבה על פי תנאי זרימת גבול כניסה/יציאה שנקבעו, תפקוד סידן ותכונו?...

ההתפתחות המהירה של טכנולוגיות מידע, חבילות תוכנה לסימולציה ומכשור רפואי בשנים האחרונות מספקת הזדמנות לאיסוף כמות גדולה של מידע קליני. יצירת כלים חישוביים מקיפים ומפורטים הפכה, אם כן, לחיונית לעיבוד מידע ספציפי משפע הנתונים הזמינים.
מנקודת מבטם של הרופאים, יש חשיבות עליונה להבחין בין פנוטיפים "נורמליים" לעומת "לא נורמליים" בחולה ספציפי כדי להעריך את התקדמות המחלה, תגובות טיפוליות וסיכונים עתידיים. מודלים חישוביים עדכניים שיפרו באופן משמעותי את ההבנה האינטגרטיבית של התנהגות שרירי הלב בקרדיומיופתיות היפרטרופיות (HCM) ומורחבות (DCM)1. חיוני להשתמש במודל ברזולוציה גבוהה, מפורט ומדויק אנטומית של פעילות חשמלית בלב שלם, המחייב זמני חישוב מסיביים, תוכנות ייעודיות ומחשבי-על 1,2,3. מתודולוגיה למודל לב תלת-ממדי אמיתי פותחה לאחרונה באמצעות מודל חומר אלסטי ואורתוטרופי ליניארי המבוסס על ניסויי הולצפפל, שיכולים לחזות במדויק את שדה הובלת האותות החשמליים והתזוזה בתוך לב4. פיתוח גישות חדשניות של מודלים אינטגרטיביים יכול להיות כלי יעיל להבחנה בין סוג וחומרת הסימפטומים בחולים עם הפרעות מולטיגניות ולהערכת מידת הפגיעה בפעילות גופנית רגילה.
עם זאת, ישנם אתגרים חדשים רבים עבור מודלים ספציפיים למטופל. התכונות הפיזיקליות והביולוגיות של הלב האנושי אינן ניתנות לקביעה מלאה. מדידות לא פולשניות כוללות בדרך כלל נתונים רועשים שמהם קשה להעריך פרמטרים ספציפיים עבור המטופל הבודד. חישוב בקנה מידה גדול דורש זמן רב כדי לרוץ, בעוד מסגרת הזמן הקלינית מוגבלת. יש לנהל את הנתונים האישיים של המטופלים באופן כזה שניתן יהיה לעשות שימוש חוזר במטה-נתונים שנוצרו מבלי להתפשר על סודיות המטופל. למרות אתגרים אלה, מודלים רב-ממדיים של לב יכולים לכלול רמת פירוט מספקת כדי להשיג תחזיות העוקבות מקרוב אחר תגובות חולפות שנצפו, ובכך לספק הבטחה ליישומים קליניים פוטנציאליים.
עם זאת, ללא קשר למאמץ המדעי המשמעותי של מספר מעבדות מחקר ולכמות המשמעותית של תמיכה במענקים, נכון לעכשיו, יש רק חבילת תוכנה אחת זמינה מסחרית לסימולציות לב רב-ממדיות ושלמות, הנקראת SIMULIA Living Heart Model5. הוא כולל סימולציה אלקטרו-מכנית דינמית, גיאומטריה של הלב המעודן, מודל זרימת דם ואפיון מלא של רקמת הלב, כולל מאפיינים פסיביים ואקטיביים, טבע סיבי ומסלולים חשמליים. מודל זה מיועד לשימוש ברפואה מותאמת אישית, אך אפיון החומר הפעיל מבוסס על מודל פנומנולוגי שהוצג על ידי Guccione et al.6,7. לכן, SIMULIA אינו יכול לתרגם באופן ישיר ומדויק את השינויים במאפיינים התפקודיים של חלבון התכווצות שנצפו במחלות לב רבות. שינויים אלה נגרמים על ידי מוטציות וחריגות אחרות ברמה המולקולרית והתת-תאית6. השימוש המוגבל בתוכנת SIMULIA למספר קטן של יישומים בקליניקה הוא דוגמה מצוינת למאבקים של ימינו בפיתוח מודלים רב-ממדיים של לב אנושי ברמה גבוהה יותר. מצד שני, היא מניעה את הפיתוח של דור חדש של חבילות תוכנית רב-ממדיות שיכולות לעקוב אחר ההשפעות של מוטציות מקנה המידה המולקולרי לסולם האיברים.
המטרה העיקרית של אלקטרופיזיולוגיה של הלב היא לקבוע את התפשטות האות בתוך פלג הגוף העליון ואת התכונות של כל התאים 4,5,6. פרויקט SILICOFCM8 מנבא התפתחות מחלות קרדיומיופתיה באמצעות נתוני הדמיה ביולוגיים, גנטיים וקליניים ספציפיים לחולה. היא מושגת באמצעות מודלים רב-ממדיים של המערכת הסרקומרית הריאליסטית, הפרופיל הגנטי של המטופל, כיוון סיבי השריר, אינטראקציה בין נוזל למבנה וצימוד אלקטרופיזיולוגי. ההשפעות של עיוות החדר השמאלי, תנועת המסתם המיטרלי והמודינמיקה מורכבת נותנות התנהגות תפקודית מפורטת של מצבי הלב בחולה ספציפי.
מאמר זה מדגים את השימוש בפלטפורמת SILICOFCM עבור מודל פרמטרי של החדר השמאלי (LV) שנוצר באופן אוטומטי מתמונות אולטרסאונד ספציפיות למטופל באמצעות מודל לב בעל מבנה נוזל עם צימוד אלקטרומכני. ניתוחי תצוגה אפיקלית ותצוגת מצב M של LV נוצרו באמצעות אלגוריתם למידה עמוקה. לאחר מכן, באמצעות מחולל הרשת, מודל האלמנטים הסופיים נבנה באופן אוטומטי כדי לדמות תנאי גבול שונים של המחזור המלא עבור התכווצות LV9. בפלטפורמה זו, משתמשים יכולים לדמיין ישירות את תוצאות הסימולציה כגון נפח לחץ, מתח לחץ ודיאגרמות זמן עבודה שריר הלב, כמו גם אנימציות של תחומים שונים כגון תזוזות, לחצים, מהירות ומתחי גזירה. פרמטרי קלט ממטופלים ספציפיים הם גיאומטריה מתמונות אולטרסאונד, פרופיל מהירות בתנאי זרימת גבול הקלט והפלט עבור LV, וטיפול תרופתי ספציפי (למשל, אנטרסטו, דיגוקסין, mavacamten וכו ').

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>SILICOFCM project</td>
			<td></td>
			<td>www.silicofcm.eu</td>
			<td>open access for registered users</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in silico clinical trials for cardiovascular disease

פרויקט SILICOFCM נועד בעיקר לפתח פלטפורמה חישובית לניסויים קליניים בסיליקו של קרדיומיופתיות משפחתיות (FCMs). המאפיין הייחודי של הפלטפורמה הוא שילוב של נתוני הדמיה ביולוגיים, גנטיים וקליניים ספציפיים לחולה. הפלטפורמה מאפשרת בדיקה ואופטימיזציה של טיפול רפואי כדי למקסם את התוצאות הטיפוליות החיוביות. לפיכך, ניתן להימנע מתופעות לוואי ואינטראקציות בין תרופתיות, למנוע מוות לבבי פתאומי, ולקצר את הזמן שבין תחילת הטיפול התרופתי לבין התוצאה הרצויה. מאמר זה מציג מודל פרמטרי של החדר השמאלי שנוצר באופן אוטומטי מתמונות אולטרסאונד ספציפיות למטופל על ידי יישום מודל אלקטרומכני של הלב. השפעות תרופתיות נקבעו דרך תנאי גבול ספציפיים לזרימת כניסה ויציאה, מדידות א.ק.ג. ותפקוד סידן לתכונות שריר הלב. נתונים גנטיים מחולים שולבו באמצעות התכונה החומרית של דופן החדר. ניתוח ראייה אפיקלית כולל פילוח החדר השמאלי באמצעות מסגרת U-net שהוכשרה בעבר וחישוב המלבן הגובל בהתבסס על אורך החדר השמאלי במחזור הדיאסטולי והסיסטולי. ניתוח תצוגה במצב M כולל גבול של האזורים האופייניים של החדר השמאלי בתצוגת מצב M. לאחר חילוץ הממדים של החדר השמאלי, נוצרה רשת אלמנטים סופיים המבוססת על אפשרויות רשת, והופעלה סימולציה של ניתוח אלמנטים סופיים עם מהירויות כניסה ויציאה שסופקו על ידי המשתמש. משתמשים יכולים לדמיין ישירות על הפלטפורמה תוצאות סימולציה שונות כגון לחץ-נפח, מתח-לחץ, ודיאגרמות זמן עבודה שריר הלב, כמו גם אנימציות של שדות שונים כגון תזוזות, לחצים, מהירות ומתחי גזירה.

לדוגמה, זרימת העבודה עבור ניתוח תמונה DICOM במצב M אולטרסאונד וחילוץ פרמטרים LV מוצגת באיור 1. מצב M ותצוגה apical ניתן לבדוק בנפרד או אחד אחרי השני, בהתאם לפרמטרים של עניין. אם נבדקים בזה אחר זה, התוצאות מצורפות לקובץ משותף אחד (בנפרד עבור שלבי סיסטולה ודיאסטולה). אם רק תצוגה אחת נבד...

Watch this Scientific Journal Video about In Silico Clinical Trials for Cardiovascular Disease at JoVE.com

In Silico Clinical Trials for Cardiovascular Disease

פרוטוקול זה מדגים את זרימת העבודה של פלטפורמת SILICOFCM ליצירה אוטומטית של מודל פרמטרי של החדר השמאלי מתמונות אולטרסאונד ספציפיות למטופל על ידי יישום מודל אלקטרומכני רב-ממדי של הלב. פלטפורמה זו מאפשרת בניסויים קליניים בסיליקו שנועדו להפחית ניסויים קליניים אמיתיים ולמקסם את התוצאות הטיפוליות החיוביות.

בסיליקו ניסויים קליניים במחלות לב וכלי דם

The SILICOFCM project mainly aims to develop a computational platform for in silico clinical trials of familial cardiomyopathies (FCMs). The unique ...

הפרוטוקול שלנו מדגים את זרימת העבודה של פלטפורמת Silico FCM של החדר השמאלי מתמונות אולטרסאונד ספציפיות למטופל על ידי יישום מודל אלקטרומכני רב-ממדי של הלב. פלטפורמת FCM של סיליקו יכולה לחקור השפעות של תרופות הניתנות דרך תנאי גבול ספציפיים לזרימת כניסה ויציאה, מדידות א.ק.ג. ותפקוד סידן עבור תכונות שריר הלב. יישום פלטפורמת Silico FCM יכול להפחית ניסויים בבעלי חיים ולהפחית ניסויים קליניים אמיתיים ולמקסם את התוצאות הטיפוליות החיוביות למחלת קרדיומיופתיה.סיליקו FCM יכול להיות מיושם גם על מחלת לב וכלי דם אחרת כמו אי ספיקת לב, איסכמיה לבבית, הפרעות קצב, פרפור פרוזדורים. זרימות עבודה רבות בפלטפורמת Silico FCM יכולות לשמש את המשתמש בפעם הראשונה מכיוון שהן הנחיות מועילות מאוד להובלת משתמשים דרך הפלטפורמה. הדגמה חזותית של פלטפורמת Silico FCM חשובה מכיוון שכלי תוכנה רבים להדמיה של פרמטרים קרדיווסקולריים כמו חלק למהירות, לחץ, מתח עצום, לחץ קיר ומידע.התחל על ידי כניסה לפלטפורמה עם שם משתמש וסיסמה. תחת מודול אוכלוסייה וירטואלית, בחר אולטרסאונד M-Mode או זרימת עבודה של תצוגה apical. לאחר מכן מרשימת זרימות העבודה הזמינות בחר את זרימת העבודה הממוזגת של אולטרסאונד.במקטע העלאת קבצים, העלה תמונות וקבצי dcom המאוחסנים באופן מקומי במחשב המשתמש ובחר תיקיות פרטיות או ציבוריות כתיקיית היעד של הקבצים. הקלד את ההערה או ההערה הרצויה במקטע ההערה לפני הפעלת זרימת העבודה. בחר את התצוגה apical בתמונות אולטרסאונד של חדר שמאל במצב M ובקבצי DICOM.לחץ על כפתור ההפעלה. הפלטפורמה האינטראקטיבית מודיעה למשתמש כאשר זרימת העבודה הפועלת מסתיימת. דמיינו את הגיאומטריה שנוצרה של החדר השמאלי ישירות על הפלטפורמה.האפשרויות הזמינות כוללות דגמי מסגרות מוצללות וחוטים. להדמיה. בחר את זרימת העבודה והורד את קבצי התבנית עבור תנאי הגבול של מהירויות הכניסה והיציאה באמצעות הלחצנים והחלק התחתון.אם תנאי גבול זרימה ספציפיים למטופל זמינים, הורד קבצים אלה והשתמש בהם. שמור קבצים אלה בתיקיות פרטיות או ציבוריות. העלה קבצים אלה באופן דומה להעלאת תמונות.מהירויות הכניסה והיציאה שנקבעו מדמות את מצב התרופה בעוד שאפשרויות הרשת שולטות בצפיפות רשת היסוד הסופית. להדמיית תנאים ספציפיים למטופל יש לשנות את ערכי ברירת המחדל של לחץ, זרימה, תכונות החומר ותפקוד הסידן. לחץ על כפתור ההפעלה.זרימת עבודה פועלת חדשה תופיע ברשימה. אם אחד המקטעים של זרימת העבודה אינו ברור, לחץ על לחצן קובץ העזרה כדי להציג הוראות מפורטות לשימוש בזרימת עבודה זו ולפרש את התוצאות. לחץ על כפתור העין כדי להציג את חלק הפליטה ואת ערכי יעילות העבודה הגלובלית ודיאגרמות של לחץ לעומת נפח, לחץ לעומת מאמץ ועבודת שריר הלב לעומת זמן.לחץ על כפתור המצלמה כדי להציג ולהפעיל אנימציות של שדות התזוזה, הלחץ, הלחצים העצומים והמהירות. לחלופין, הורד את התוצאות. תיקיית התוצאות מכילה קבצי VTK, קבצי CSV והנפשות.טען קבצי VTK מרובים. ראה כמה פרמטרים מעניינים ושנה את השדה, לדוגמה, למהירות לתצוגה חזותית סובב את המודל או שנה את ערכת הצבעים. בחר משטח עם קצוות או מסגרת חוט לייצוג המשטח.החל את אותה מתודולוגיה על כל קובץ VTK שנטען. בדף הבית, עבור אל הפעלת זרימת עבודה ולאחר מכן בחר פלג גוף עליון ברשימת זרימות העבודה הזמינות. הוסף הערה או הערה במקטע ההערות והפעל את זרימת העבודה.לחץ על כפתור קובץ תבנית הקלט ושמור את התוכן המוצג בדף האינטרנט כקובץ txt נקודת קלט אשר ישמש עבור דגם פלג הגוף העליון. בשדה קובץ הקלט, בחר את קובץ ה-txt של נקודת הקלט שהורדת. לאחר ייבוא הקובץ, לחץ על כפתור הביצוע כדי להתחיל בחישוב.לחץ על כפתורי העין או המצלמה בפינה השמאלית התחתונה כדי לדמיין את דוחות הסימולציה או ההנפשות הזמינים ישירות בפלטפורמה. לחלופין, לחץ על מודול ההדמיה התלת-ממדית כדי לדמיין את הפלט באופן מקוון במבט ParaView. בחר בלחצן פתח קובץ.עבור אל הכרטיסייה girder, הזן אישורי משתמש אם תתבקש ופתח את התיקיה הפרטית. בעמוד הבא, בחר את תיקיית הפלטים של זרימת העבודה ופתח את תיקיית פלג הגוף העליון. עיין ברשימת קבצי VTK המייצגת את תוצאות הסימולציה.בחר קובץ אחד או יותר ולחץ על כפתור הבחירה כדי לטעון את הקובץ במבט ParaView. טפל בגיאומטריית המודל באמצעות העכבר. לאחר מכן, בחר באפשרות מסגרת התיל כדי לראות את פנים פלג הגוף העליון עם לב משולב בתוך פלג הגוף העליון.בחר באפשרות הנקודות כדי להציג ייצוג מנוקד של דגם פלג הגוף העליון עם רשת לב מלאה. התאם את ערך גודל הנקודה כדי לשנות את תוצאות התצוגה. התאם את ערך האטימות כדי לראות את פנים פלג הגוף העליון ולהציג תוצאות בתוך רשת הלב.לחץ על הצבע על ידי התפריט הנפתח ובחר באפשרות הרצויה. לבסוף, שנה את סרגל הצבעים של ברירת המחדל לכל אחת מהאפשרויות המפורטות. כדי לדמות את ההתנהגות המציאותית של מודל החדר השמאלי, נעשה שימוש בפונקציות שנקבעו למהירויות בכניסה ובשסתומי היציאה.אלגוריתם לחישוב אוטומטי של כיוון הסיבים הוחל על מודל אלמנט סופי זה. התוצאות עבור שכבה אחת וייצוג מוצק של שלוש שכבות מוצגות כאן. התמונות המייצגות מציגות את שדה הלחץ בתוך מודל החדר השמאלי הפרמטרי במהלך מחזור זמן של שנייה אחת.חמישה שלבי זמן שונים מוצגים כאן. שדה המהירות בתוך מודל החדר השמאלי הפרמטרי מוצג בתמונות אלה. ישנם שיאי ערך בולטים בתוך הענפים הנגרמים על ידי זרימת נוזלים במהלך מחזור פריקת הטעינה.התמונות המוצגות כאן מייצגות את התזוזה במודל החדר השמאלי הפרמטרי. בדומה לשינוי הלחץ במהלך שני השלבים הראשונים, התזוזה זניחה עד להתכווצות כאשר הם הופכים למקסימום בחלק התחתון של המודל. במשך הזמן הנותר המודל חוזר אט אט למצבו הלא מעוות.דיאגרמת נפח הלחץ המתקבלת עבור מודל האינטראקציה של מבנה הנוזל בחדר השמאלי מוצגת כאן. הייצוג הווקטורי של המהירויות במודל הפרמטרי של החדר השמאלי מוצג בתמונות אלה. התמונות המייצגות מראות את הסימולציה של הפעלת הלב כולו בנקודות זמן שונות על שני אותות א.ק.ג. מובילים.הפוטנציאל הטרנס-קרום במיליוולטים מסומן על ידי סרגל הצבע. התמונות המוצגות כאן מייצגות את המפה לפוטנציאל פני השטח של הגוף בנושא בריא. התקדמות ההפעלה החדרית בתשעה רצפים המתאימים לאות האק"ג מוצגת בתמונות אלה.פלטפורמת Silico FCM יכולה לספק מידע נוסף בהשוואה לתקנים הרפואיים הנוכחיים כולל סמנים ביולוגיים, גיאומטריה ספציפית למטופל, זרימה ולחץ, מצב, תכונות חומרי גלם ותגובה לתרופות. פלטפורמת Silico FM יכולה להשתמש בגיאומטריה ספציפית למטופל כדי לבחון ולמטב את תגובת התרופה עם שילוב שונה למחלות לב וכלי דם אחרות. פלטפורמת החישוב של Silico FCM תפתח אפיק חדש לניסויים קליניים בסיליקו במיוחד למחלות לב ולחיזוי סיכונים עבור המצב הספציפי לחולה.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

In Silico Clinical Trials for Cardiovascular Disease

Autologous Endothelial Progenitor Cell-Seeding Technology and Biocompatibility Testing For Cardiovascular Devices in Large Animal Model

עצמיים אבי האנדותל Cell-מתזמן טכנולוגיה בדיקה biocompatibility עבור התקנים לב וכלי דם במודל חיה גדולה

Implantable cardiovascular devices are manufactured from artificial materials (e.g. titanium (Ti), expanded polytetrafluoroethylene), which pose the risk ...

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

כימות של פונקציה הגלובלית הדיאסטולי על ידי ניתוח המבוסס על דוגמנות Kinematic של Transmitral זרימה באמצעות הפורמליזם מילוי Parametrized הדיאסטולי

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

דור של עור בעובי מלא תלת ממדי Equivalent ואוטומטי פציעה

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Production, Characterization and Potential Uses of a 3D Tissue-engineered Human Esophageal Mucosal Model

ייצור, אפיון ופוטנציאל שימושים של הוושט רירי דגם אדם מהונדס-רקמות 3D

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore ...

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

רקמת 3D משולב תכנון הנדסי<em&gt; במבחנה</em&gt; /<em&gt; סיליקו</em&gt; דגם גידול ריאות לניבוי יעילות טיפול תרופתי רקעים מוטציוני ספציפיים

In the present study, we combined an in vitro 3D lung tumor model with an in silico model to optimize predictions of drug response based on a specific ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

ייצור של בארות Agarose מותאם אישית עבור תא זריעה וטבעת רקמות הרכבה עצמית תוך שימוש בתבניות מודפס 3D

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Comparable Decellularization of Fetal and Adult Cardiac Tissue Explants as 3D-like Platforms for In Vitro Studies

דומה Decellularization של רקמת הלב העוברי ומבוגרים Explants כמו פלטפורמות דמויי תלת-ממד עבור לימודי חוץ גופית

Current knowledge of extracellular matrix (ECM)-cell communication translates to large two-dimensional (2D) in vitro culture studies where ECM components ...

Generation of Cationic Nanoliposomes for the Efficient Delivery of In Vitro Transcribed Messenger RNA

Generation of Cationic Nanoliposomes for the Efficient Delivery of In Vitro Transcribed Messenger RNA

דור של Cationic Nanoliposomes למסירה יעיל של במבחנה עיבד RNA שליח

The development of messenger RNA (mRNA)-based therapeutics for the treatment of various diseases becomes more and more important because of the positive ...

In Silico Modeling Method for Computational Aquatic Toxicology of Endocrine Disruptors: A Software-Based Approach Using QSAR Toolbox

בשיטת מידול סיליקו לרעלים מימיים לחישוביות חישובית של משבנים אנדוקרינים: גישה מבוססת תוכנה באמצעות ארגז הכלים QSAR

Computational analyses of toxicological processes enables high-throughput screening of chemical substances and prediction of their endpoints in biological ...

Preparation of Mesh-Shaped Engineered Cardiac Tissues Derived from Human iPS Cells for In Vivo Myocardial Repair

הכנת רקמות לב מהונדסות בצורת רשת נגזר תאי iPS אנושיים לתיקון שריר הלב Vivo

The current protocol describes methods to generate scalable, mesh-shaped engineered cardiac tissues (ECTs) composed of cardiovascular cells derived from ...