Notre protocole démontre le flux de travail de la plate-forme Silico FCM du ventricule gauche à partir d’images échographiques spécifiques au patient en appliquant un modèle électromécanique multi-échelle du cœur. La plateforme FCM de Silico peut étudier les effets des médicaments qui sont prescrits dans des conditions limites spécifiques pour le débit d’entrée et de sortie, les mesures ECG et la fonction calcique pour les propriétés du muscle cardiaque. L’application de la plateforme Silico FCM peut réduire les expériences sur les animaux et réduire les essais cliniques réels et maximiser les résultats thérapeutiques positifs pour la cardiomyopathie.
Silico FCM peut également être appliqué à une autre maladie cardiovasculaire comme l’insuffisance cardiaque, l’ischémie cardiaque, l’arythmie, la fibrillation auriculaire. De nombreux flux de travail de la plate-forme Silico FCM peuvent être utilisés par le nouvel utilisateur, car ils constituent des directives très utiles pour guider l’utilisateur à travers la plate-forme. La démonstration visuelle de la plate-forme Silico FCM est importante car de nombreux outils logiciels pour la visualisation des paramètres cardiovasculaires tels que la vitesse, la pression, le stress pur, le stress de la paroi et l’information.
Commencez par vous connecter à la plateforme avec un nom d’utilisateur et un mot de passe. Sous module de population virtuelle, choisissez le mode M à ultrasons ou le flux de travail de vue apicale. Ensuite, dans la liste des flux de travail disponibles, sélectionnez le flux de travail fusionné par ultrasons.
Dans la section de téléchargement de fichiers, téléchargez des images et des fichiers dcom stockés localement sur l’ordinateur de l’utilisateur, puis sélectionnez des dossiers privés ou publics comme dossier de destination pour les fichiers. Saisissez le commentaire ou la note souhaité dans la section des commentaires avant de démarrer le workflow. Sélectionnez la vue apicale dans les images d’échographie du ventricule gauche en mode M et les fichiers DICOM.
Cliquez sur le bouton Exécuter. La plate-forme interactive avertit l’utilisateur lorsque le flux de travail en cours d’exécution est terminé. Visualisez la géométrie créée du ventricule gauche directement sur la plate-forme.
Les options disponibles incluent les modèles ombrés et à cadre métallique. pour la visualisation. Sélectionnez le flux de travail et téléchargez les fichiers modèles pour les conditions aux limites des vitesses d’entrée et de sortie à l’aide des boutons et de la section inférieure.
Si des conditions limites d’écoulement spécifiques au patient sont disponibles, téléchargez et utilisez ces fichiers. Enregistrez ces fichiers dans des dossiers privés ou publics. Téléchargez ces fichiers de la même manière que le téléchargement d’images.
Les vitesses d’entrée et de sortie prescrites simulent l’état du médicament tandis que les options de maillage contrôlent la densité du maillage d’éléments finis. Pour simuler des conditions spécifiques au patient, modifiez les valeurs par défaut de pression, de débit, de propriétés du matériau et de fonction calcique. Cliquez sur le bouton Exécuter.
Un nouveau workflow en cours d’exécution apparaîtra dans la liste. Si l’une des sections du workflow n’est pas claire, cliquez sur le bouton fichier d’aide pour afficher des instructions détaillées sur l’utilisation de ce workflow et interpréter les résultats. Cliquez sur le bouton oculaire pour afficher la fraction d’éjection et les valeurs globales d’efficacité du travail et les diagrammes de pression par rapport au volume, de pression par rapport à la déformation et de travail myocardique par rapport au temps.
Cliquez sur le bouton de la caméra pour prévisualiser et lire des animations du déplacement, de la pression, des contraintes pures et des champs de vitesse. Vous pouvez également télécharger les résultats. Le dossier de résultats contient des fichiers VTK, des fichiers CSV et des animations.
Chargez plusieurs fichiers VTK. Voir plusieurs paramètres d’intérêt et changer le champ, par exemple, en vitesse pour la visualisation Faites pivoter le modèle ou modifiez le jeu de couleurs. Choisissez une surface avec des arêtes ou un cadre métallique pour la représentation de la surface.
Appliquez la même méthodologie à chaque fichier VTK chargé. Sur la page d’accueil, accédez à Exécuter le workflow, puis choisissez torse dans la liste des workflows disponibles. Ajoutez un commentaire ou une note dans la section des commentaires et exécutez le workflow.
Cliquez sur le bouton du fichier de modèle d’entrée et enregistrez le contenu affiché sur la page Web en tant que fichier txt point d’entrée qui sera utilisé pour le modèle de torse. Dans le champ Fichier d’entrée, sélectionnez le fichier txt point d’entrée téléchargé. Une fois le fichier importé, cliquez sur le bouton d’exécution pour lancer le calcul.
Cliquez sur les boutons de l’œil ou de la caméra dans le coin inférieur gauche pour visualiser les rapports de simulation ou les animations disponibles directement sur la plateforme. Vous pouvez également cliquer sur le module de visualisation 3D pour visualiser la sortie en ligne dans ParaView glance. Sélectionnez le bouton Ouvrir un fichier.
Accédez à l’onglet poutre, entrez les informations d’identification de l’utilisateur si vous y êtes invité et ouvrez le dossier privé. Sur la page suivante, sélectionnez le dossier des sorties de workflow et ouvrez le dossier torse. Consultez la liste des fichiers VTK qui représente les résultats de la simulation.
Choisissez un ou plusieurs fichiers et cliquez sur le bouton de sélection pour charger le fichier dans ParaView glance. Manipulez la géométrie du modèle à l’aide de la souris. Ensuite, choisissez l’option filaire pour voir l’intérieur du torse avec un cœur incorporé dans le torse.
Choisissez l’option points pour afficher une représentation en pointillés du modèle de torse avec une maille cœur complète. Ajustez la valeur de taille en points pour modifier les résultats d’affichage. Ajustez la valeur d’opacité pour voir l’intérieur du torse et afficher les résultats à l’intérieur du maillage cardiaque.
Cliquez sur le menu déroulant couleur par et choisissez l’option souhaitée. Enfin, remplacez l’échelle de couleurs par défaut par l’une des options répertoriées. Pour simuler le comportement réaliste du modèle du ventricule gauche, des fonctions prescrites pour les vitesses aux valves d’entrée et de sortie ont été utilisées.
Un algorithme pour le calcul automatique de la direction de la fibre a été appliqué à ce modèle d’éléments finis. Les résultats pour une représentation solide à une couche et à trois couches sont présentés ici. Les images représentatives montrent le champ de pression à l’intérieur du modèle paramétrique du ventricule gauche pendant un cycle de temps d’une seconde.
Cinq étapes temporelles différentes sont présentées ici. Le champ de vitesse à l’intérieur du modèle paramétrique du ventricule gauche est montré dans ces images. Il y a des pics de valeur notables à l’intérieur des branches causés par l’écoulement du fluide pendant le cycle de déchargement de chargement.
Les images montrées ici représentent le déplacement dans le modèle paramétrique du ventricule gauche. Semblable au changement de pression au cours des deux premières étapes, les déplacements sont négligeables jusqu’à la contraction où ils deviennent maximaux dans la partie inférieure du modèle. Pendant le temps restant, le modèle revient lentement à son état non déformé.
Le diagramme de volume de pression résultant pour le modèle d’interaction de la structure du ventricule gauche est illustré ici. La représentation vectorielle des vitesses dans le modèle paramétrique du ventricule gauche est présentée dans ces images. Les images représentatives montrent la simulation de l’activation cardiaque entière à différents moments sur le signal ECG de plomb.
Le potentiel transmembranaire en millivolts est indiqué par la barre de couleur. Les images montrées ici représentent la carte du potentiel de surface corporelle chez un sujet sain. La progression de l’activation ventriculaire en neuf séquences correspondant au signal ECG est affichée sur ces images.
La plateforme Silico FCM peut fournir plus d’informations par rapport aux normes médicales actuelles, notamment les biomarqueurs, la géométrie spécifique au patient, le débit et la pression, l’état, les propriétés des matières premières et la réponse aux médicaments. La plate-forme Silico FM peut utiliser la géométrie spécifique au patient pour tester et optimiser la réponse aux médicaments avec différentes combinaisons pour d’autres maladies cardiovasculaires. La plateforme informatique Silico FCM ouvrira une nouvelle voie pour les essais cliniques In-Silico spécifiquement pour les maladies cardiaques et la prédiction du risque pour la condition spécifique au patient.
