<i>In silico</i> predictions of action potential propagation in doxorubicin cardiotoxicity: A parametric study using preclinical 3D magnetic resonance imaging‐based fibrotic left ventricle models
Notice bibliographique
Résumé
Doxorubicin (DOX) is a widely used chemotherapeutic agent, but its cardiotoxic effects, including diffuse myocardial fibrosis, increase the risk of dangerous arrhythmias. There is a critical need for non-invasive tools to predict DOX-related ventricular arrhythmias in early chronic stages following chemotherapy. A computational study was performed using experimental data from three pigs: one control and two at 9 weeks following DOX. Customized 3D left ventricular (LV) models were generated from late gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging and electro-anatomical maps, integrating tissue structure, electrical properties (healthy/fibrosis) and fibre directions. Action potential (AP) wave propagation was simulated using a high-performance numerical solver. A virtual programmed stimulation protocol was applied in 96 simulations to assess arrhythmia inducibility, varying the parameters corresponding to excitability and conduction velocity in fibrotic zones. Arrhythmias were inducible only in DOX-treated cases. Reentrant wave genesis depended on: excitability, conduction velocity, fibrosis distribution and AP duration heterogeneity. In one scenario, AP heterogeneities and a ≥70% reduction in diffusion coefficient were required to induce reentry despite unchanged excitability in fibrosis. This study presents the first computational simulation of DOX-induced cardiotoxicity in a realistic 3D LV model using a highly efficient, automated Lattice-Boltzmann approach. Our findings provide insights into arrhythmogenic mechanisms and may aid in developing strategies to prevent and treat DOX-related cardiotoxicity. KEY POINTS: We developed a novel semi-automated computational framework to construct high-resolution 3D magnetic resonance imaging-based left ventricular models designed to study via simulations the electrical activity after chemotherapy using a GPU-optimized Lattice-Boltzmann method solver. Our digital heart twins were directly calibrated and validated using measurements of conduction velocity and action potential wave features obtained via catheter-based electro-anatomical mapping after chemotherapy in preclinical swine models. This specific virtual parametric study demonstrates that both electrophysiological and structural alterations induced by diffuse fibrosis substantially modulate ventricular arrhythmias in the sub-chronic phase following doxorubicin therapy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».