Degenerative mitral valve (MV) prolapse affects up to 3% of the population and carries the risk of serious secondary complications, which, along with biomechanics and have been investigated through finite element analysis (FEA), leveraging different imaging modalities to reconstruct patient-specific geometries. This work aims to construct a dedicated automated pipeline that, starting from real-time 3D Trans-Esophageal Echocardiography images, leads to patient-specific FE models of healthy and prolapsed MVs. An additional branch of the workflow is thought to simulate a GUI-guided surgical procedure of triangular resection, with the possibility of annuloplasty ring implantation. Medical images were acquired at IRCCS San Donato (MI) on two healthy and two diseased patients. Upon automatic tracing of MV annulus and leaflets employing a convolutional neural network, MV leaflets geometry was reproduced using Fourier and NURBS fitting functions and discretized in a regular and smooth mesh. PMs positions were obtained through an annulus-distance-based strategy. CTs were modeled using three different models: a functionally equivalent model with insertions uniformly distributed over the leaflet surface, a locally-defined density, and an anatomically distributed CT one. In the MVP case, chordal density was locally reduced in the prolapse region based on a Gaussian function. A two-phase process of chordal calibration allows the tuning of the sub-valvular apparatus: it consists of mapping chordal insertion between the end-diastole and mid-systole phases, followed by a pressurization simulation to extract stresses felt by chords. After calibrating the ED chords, closure simulations and valvular resection simulations can be conducted. Considering the complexity of this whole process, our workflow is quite efficient in terms of the necessary computational time from the images to the final result. The triangular resection GUI, features a clean interface that gives the clinician the possibility to assess the area of the resected region and a visual preview of the excised valve itself. Nevertheless, certain aspects of the resection simulation protocol still must be optimized.

Il prolasso della valvola mitrale degenerativo colpisce fino al 3% della popolazione e comporta il rischio di gravi complicanze secondarie che, assieme alla biomeccanica della valvola sana, sono state studiate attraverso l'analisi agli elementi finiti, sfruttando imaging clinico per ricostruire geometrie paziente-specifiche. Questo lavoro mira allo sviluppo di un sistema automatizzato e dedicato che, partendo da immagini ecocardiografiche trans-esofagee in 3D, porti all'ottenimento di modelli agli elementi finiti paziente-specifici di valvole mitrali sane e prolassate. Un'ulteriore diramazione del workflow è pensata per simulare un intervento chirurgico, guidato da un'interfaccia grafica di resezione triangolare, con la possibilità di impianto di un ring di annuloplastica. Dopo il riconoscimento automatico dell’annulus e dei lembi valvolari mediante una rete neurale convoluzionale, la geometria dei lembi è stata ricostruita utilizzando funzioni di fitting di Fourier e NURBS e discretizzata in una mesh regolare e uniforme. Le posizioni dei muscoli papillari sono state ottenute con un metodo basato sulla distanza rispetto all’annulus. Le corde tendinee sono state simulate con: un modello funzionale, con inserzioni distribuite uniformemente sulla superficie del lembo, un modello a densità localmente definita e un modello più conforme alla distribuzione anatomica delle corde. Nei casi patologici, la densità delle corde tendinee è stata localmente ridotta nella regione del prolasso, seguendo una distribuzione gaussiana. Un processo di calibrazione delle corde articolato in due fasi, consente di calibrare l'apparato subvalvolare incrociando le informazioni note nei due frame considerati. Considerando la complessità di questo processo, il nostro workflow risulta essere efficiente in termini di tempo computazionale necessario per passare dalle immagini ai risultati finali. L’interfaccia grafica per la resezione, pur essendo semplice e intuitiva, consente al clinico di valutare l'area della regione asportata e di visualizzare in anteprima la valvola escissa. Tuttavia, alcuni aspetti del protocollo di simulazione della resezione necessitano ancora di ottimizzazione.