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基于数字孪生的房室传导阻滞研究介绍

来源:投影时代 更新日期:2021-09-24 作者:pjtime资讯组

    随着数字孪生的不断发展,其在重构复杂解剖结构、进行人体与医疗设备间关系的模拟研究方面,正逐渐成为重要的工具和手段。针对医疗行业,数字孪生的关键优势之一是能够通过虚拟测试收集数据,来补充临床试验,并提供额外的依据。Medtronic公司,一家在数字孪生医疗应用领域处于全球领先的公司,最近利用Simpleware软件,基于数字孪生创建了经过验证的机电全心脏模型,来对房室传导阻滞进行研究。

    数字孪生模型

    Medtronic公司构建了一个特异化的四腔猪心脏模型并对其进行了验证,来基于在体数据研究耦合的机电现象。主要的工作流程如下:

    将一只切除了房室结并配有Micra AV™起搏装置的家猪进行CT扫描,利用Simpleware软件对扫描数据进行分割,识别出心房、并在舒张期末期创建心室,最后剖分有限元网格,完成仿真模型的准备;

基于数字孪生的房室传导阻滞研究介绍

    在基于模型进行耦合机电现象研究前,首先利用试验记录的LV压力容积循环来进行机械校准,随后通过与在体CT扫描模型对比左右心室面位置来进行确认;

    最后通过对比同样条件下的房室结仿真结果来进行模型功能验证。

    通过这项研究Medtronic证明,除了阻断流动,在心室漏搏后的舒张期期间,房室结还会造成整个心脏上的应力应变升高。而更普遍的,这一项目证明了四腔心脏跳动模型在病理学功能紊乱及方面的机电性能,为心脏的研究提供了珍贵可靠的方法。

    展望

    随着数字孪生逐渐成为医疗设备制造商和临床工作人员所青睐的研究工具和研究手段,Medtronic公司的这项研究结果显示了数字孪生在加速新疗法诞生与机理研究方面的巨大潜力。此外,计算模型高度灵活性的特点也意味着数据可以更快速更轻易的获得,而避免了从病人收集数据的风险。

    我们也同样期待,融合了数字孪生的计算工作流还会有何种发展。Simpleware软件已经准备好为这些应用提供快速精确的图像分割与模型结果,尤其是通过Simpleware近几年推出的人工智能模块,可以极大的加速工作流程,为快速迭代提供了必要的保障。

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