Исследователи из Королевского колледжа Лондона создали трехмерные копии полноразмерных здоровых взрослых сердец из изображений компьютерной томографии (КТ) и проанализировали, как форма сердца связана с функцией.
Опубликованное сегодня в журнале PLOS Computational Biology , исследование также включает 1000 новых синтетических сердец, которые стали доступны в открытом доступе, что позволяет исследователям загружать и использовать их для тестирования новых алгоритмов, тестирования in-silico методов лечения, проведения дополнительных статистических анализов или создания определенных форм из среднего значения. модели.
Статистический анализ формы — это метод, позволяющий тщательно изучить анатомические изменения сердца у разных субъектов. Используя эту технику, из когорты 20 здоровых взрослых сердец исследователи создали среднее сердце, а затем скорректировали его путем деформации, чтобы получить 1000 новых и синтетических трехмерных цельных сердец.
Если искусственное сердце отклоняется от средней формы, может быть создано больше аномальных или экстремальных сердец, ограниченных диапазоном вариаций, наблюдаемых в когорте.
Ведущий исследователь Кристобаль Родеро сказал: «Даже у здоровых людей у всех немного разная форма сердца. Знать эти различия и то, как они влияют на сердечную функцию, — задача, для которой компьютерное моделирование является идеальным инструментом».
С этими данными исследователи могут запустить электромеханическое моделирование 20 сердец плюс 38 крайних случаев, когда некоторые автоматически выбранные функции были преувеличены, например, сердца большего или меньшего размера или с более толстыми стенками.
Г-н Родеро сказал, что это исследование является первой вехой в нашем понимании того, как тонкие анатомические изменения могут влиять на функцию, и открывает дорогу другим исследователям для воспроизведения и расширения результатов исследования.
«Это исследование может быть использовано в качестве ранней диагностики в дальнейшем. Например, мы обнаружили, что есть область в сердце прямо перед аортой, которая, когда она становится толще, оказывает большое влияние на прогнозируемую функцию».
«Эта анатомическая черта тесно связана с последними результатами моего коллеги Мацея Марчиньяка по изучению местных паттернов гипертрофии, также опубликованными в его недавнем исследовании в Journal of Hypertension ».
Суть исследования основана на способности имитировать сердцебиение на компьютере, сложном процессе, требующем суперкомпьютеров (более 200 000 часов вычислений, которые выполняются параллельно и занимают около 5 дней).
Уловка состоит в том, чтобы изучить механизмы, которые моделируются в так называемых эмуляторах, которые производят выходные данные моделирования за доли секунды.