基于數(shù)字孿生的房室傳導(dǎo)阻滯研究介紹

    隨著數(shù)字孿生的不斷發(fā)展，其在重構(gòu)復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)、進(jìn)行人體與醫(yī)療設(shè)備間關(guān)系的模擬研究方面，正逐漸成為重要的工具和手段。針對(duì)醫(yī)療行業(yè)，數(shù)字孿生的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是能夠通過(guò)虛擬測(cè)試收集數(shù)據(jù)，來(lái)補(bǔ)充臨床試驗(yàn)，并提供額外的依據(jù)。Medtronic公司，一家在數(shù)字孿生醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先的公司，最近利用Simpleware軟件，基于數(shù)字孿生創(chuàng)建了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的機(jī)電全心臟模型，來(lái)對(duì)房室傳導(dǎo)阻滯進(jìn)行研究。

    數(shù)字孿生模型

    Medtronic公司構(gòu)建了一個(gè)特異化的四腔豬心臟模型并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，來(lái)基于在體數(shù)據(jù)研究耦合的機(jī)電現(xiàn)象。主要的工作流程如下：

    將一只切除了房室結(jié)并配有Micra AV™起搏裝置的家豬進(jìn)行CT掃描，利用Simpleware軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，識(shí)別出心房、并在舒張期末期創(chuàng)建心室，最后剖分有限元網(wǎng)格，完成仿真模型的準(zhǔn)備；

    在基于模型進(jìn)行耦合機(jī)電現(xiàn)象研究前，首先利用試驗(yàn)記錄的LV壓力容積循環(huán)來(lái)進(jìn)行機(jī)械校準(zhǔn)，隨后通過(guò)與在體CT掃描模型對(duì)比左右心室面位置來(lái)進(jìn)行確認(rèn)；

    最后通過(guò)對(duì)比同樣條件下的房室結(jié)仿真結(jié)果來(lái)進(jìn)行模型功能驗(yàn)證。

    通過(guò)這項(xiàng)研究Medtronic證明，除了阻斷流動(dòng)，在心室漏搏后的舒張期期間，房室結(jié)還會(huì)造成整個(gè)心臟上的應(yīng)力應(yīng)變升高。而更普遍的，這一項(xiàng)目證明了四腔心臟跳動(dòng)模型在病理學(xué)功能紊亂及方面的機(jī)電性能，為心臟的研究提供了珍貴可靠的方法。

    展望

    隨著數(shù)字孿生逐漸成為醫(yī)療設(shè)備制造商和臨床工作人員所青睞的研究工具和研究手段，Medtronic公司的這項(xiàng)研究結(jié)果顯示了數(shù)字孿生在加速新療法誕生與機(jī)理研究方面的巨大潛力。此外，計(jì)算模型高度靈活性的特點(diǎn)也意味著數(shù)據(jù)可以更快速更輕易的獲得，而避免了從病人收集數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。

    我們也同樣期待，融合了數(shù)字孿生的計(jì)算工作流還會(huì)有何種發(fā)展。Simpleware軟件已經(jīng)準(zhǔn)備好為這些應(yīng)用提供快速精確的圖像分割與模型結(jié)果，尤其是通過(guò)Simpleware近幾年推出的人工智能模塊，可以極大的加速工作流程，為快速迭代提供了必要的保障。