MULTISCALE MODELING ENVIRONMENT FOR TISSUE AND ORGAN BIOPHYSICS
组织和器官生物物理学的多尺度建模环境
基本信息
- 批准号:8362788
- 负责人:
- 金额:$ 29.99万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-05-01 至 2012-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AnatomyAnimal ModelBiological ProcessBiomechanicsBiomedical ComputingBiophysicsCardiacCardiovascular PhysiologyClinical DataCodeCommunitiesComputer SimulationComputer softwareComputing MethodologiesDataDatabasesDevelopmentDiagnosisDiagnosticElectrophysiology (science)EnvironmentFundingGoalsGrantHeartHeart DiseasesImageryInvestmentsMeasurementMedical ImagingModalityModelingMolecularMuscle CellsNational Center for Research ResourcesOrganPatientsPerformancePhysiologicalPhysiologyPrincipal InvestigatorProcessPropertyResearchResearch ActivityResearch InfrastructureResearch PersonnelResourcesSourceSpeedSystems BiologyTechnologyTissuesUnited States National Institutes of HealthValidationcluster computingcostdata integrationin vivomulti-scale modelingnovelrepositoryresearch studysoft tissuetheoriestoolweb-accessible
项目摘要
This subproject is one of many research subprojects utilizing the resources
provided by a Center grant funded by NIH/NCRR. Primary support for the subproject
and the subproject's principal investigator may have been provided by other sources,
including other NIH sources. The Total Cost listed for the subproject likely
represents the estimated amount of Center infrastructure utilized by the subproject,
not direct funding provided by the NCRR grant to the subproject or subproject staff.
The overall objective is to develop and deploy novel, web accessible, cluster-enabled, grid-
aware software and data resources that allow investigators in biomechanics, biophysics
and cardiovascular physiology to perform numerical experiments that are: structurally
integrated from sub-cellular to whole organ scales; functionally integrated across
interacting biological processes; and that integrate experimental data from a variety of
sources, scales and modalities.
We will explore and advance the synthesis of these integrative analyses so that
investigators can develop computational models that integrate theory with empirical data
both functionally and structurally to investigate experimentally motivated biomedical
hypotheses. To achieve these goals, we propose to interact closely with the visualization,
grid computing and data integration core research activities of the resource. To focus
these developments on scientifically important questions, we have developed collaborative
projects with investigators who are applying experimental and computational approaches
to understand the cellular and molecular mechanisms of physiological and
pathophysiological processes that are dependent on the three-dimensional anatomy of the
whole heart for their manifestations in vivo.
The primary application of this core will continue to be computational models of cardiac
electromechanical properties that integrate from single myocyte biophysics to whole heart
physiology and are validated with experimental measurements in well characterized
animal models. Whereas the data components of these multiscale models and their
experimental validation are specific to the heart, the computational methods and software
are more general. Therefore, the aims of the renewal and the targeted users of the new
tools under development extend beyond the biophysics of the heart to other biomedical
applications including soft tissue biomechanics, electrophysiology, systems biology, and
diagnostic medical imaging.
Aim 1: Interactive High-Performance Modeling Environment for Dynamic Authoring of
Integrative Multi-Scale Models
Aim 2: Multi-Scale Model Repository and Sharing Framework
Aim 3: Software for Patient-Specific Diagnosis and Treatment of Heart Disease
Supplemental Aim D
Expediting Patient Specific Modeling and Continuity Development: Capitalizing on new NIH
investments since NBCR renewal submission to help build an emerging community or
researchers
D1. Expedite the development of patient-specific multi-scale modeling software proposed
in Aim 3
D2. Develop a database of de-identified patient-specific models using the new tools and
newly available clinical data, and to accelerate the development and release of the multi-
scale model repository and sharing framework proposed in Aim 2
D3. Harness GPU technology to speed up key codes in Continuity
该子项目是利用资源的众多研究子项目之一
由 NIH/NCRR 资助的中心拨款提供。子项目的主要支持
并且子项目的主要研究者可能是由其他来源提供的,
包括其他 NIH 来源。 子项目可能列出的总成本
代表子项目使用的中心基础设施的估计数量,
NCRR 赠款不直接向子项目或子项目工作人员提供资金。
总体目标是开发和部署新颖的、网络可访问的、支持集群的、网格化的
感知软件和数据资源,使研究人员能够进行生物力学、生物物理学
和心血管生理学进行数值实验:
从亚细胞到整个器官尺度的整合;功能上集成于
相互作用的生物过程;并整合来自各种实验数据
来源、规模和方式。
我们将探索并推进这些综合分析的综合,以便
研究人员可以开发将理论与经验数据相结合的计算模型
从功能和结构上研究实验驱动的生物医学
假设。为了实现这些目标,我们建议与可视化密切互动,
网格计算和数据集成核心研究活动的资源。集中注意力
这些在科学上重要问题上的进展,我们已经开展了合作
与应用实验和计算方法的研究人员合作的项目
了解生理和心理的细胞和分子机制
依赖于三维解剖学的病理生理过程
全心全意地关注它们在体内的表现。
该核心的主要应用将继续是心脏的计算模型
从单个肌细胞生物物理学到整个心脏的机电特性
生理学并通过充分表征的实验测量进行验证
动物模型。而这些多尺度模型的数据组件及其
实验验证针对心脏、计算方法和软件
都比较一般。因此,更新的目的和新版的目标用户
正在开发的工具超出了心脏的生物物理学范围,扩展到了其他生物医学领域
应用包括软组织生物力学、电生理学、系统生物学和
诊断医学成像。
目标 1:用于动态创作的交互式高性能建模环境
综合多尺度模型
目标 2:多尺度模型存储库和共享框架
目标 3:针对患者的心脏病诊断和治疗软件
补充目标 D
加快患者特定建模和连续性开发:利用新的 NIH
自 NBCR 续签提交以来的投资,以帮助建立新兴社区或
研究人员
D1。加快开发针对特定患者的多尺度建模软件
在目标 3 中
D2。使用新工具开发去识别化患者特定模型的数据库
新获得的临床数据,并加速多方药物的开发和发布
目标 2 中提出的比例模型存储库和共享框架
D3。利用 GPU 技术加速连续性中的关键代码
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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