Sim4Life V9.0：計算健康・生命科学のための万能ツールへ

2025年6月26日

Sim4Life V9.0は、拡張性とクラウドパワーによるパフォーマンスの強化に重点を置いて設計されています。バージョン9.0では、最適化のための新しいツール、人工知能（AI）駆動のセグメンテーション、プラグインのサポートが追加され、モデリングチェーン全体を通じて強力で自動化されたワークフローを促進します。 Sim4Life V9.0はウェブとデスクトップの両方で利用可能で、シミュレーションワークフローにさらなるパワー、柔軟性、統合性を提供します。

V9.0の大幅な機能強化

統合エコシステム

Sim4Life.web V9.0はo²S²PARCプラットフォームと完全に統合されました。 o²S²PARCプラットフォームの下で開発された包括的な計算エコシステムへのアクセスを提供します。 SPARCプログラムの下で開発された包括的な計算エコシステムへのアクセスを提供します。o²S²PARCクラウドベース・プラットフォームは，特殊なシミュレーション・ツール，データ解析パイプライン，および健康・生命科学研究コミュニティ全体の計算モデルを接続し，電磁気モデリング，神経刺激解析，治療結果予測を橋渡しする複雑な学際的ワークフローを可能にします。

o²S²PARCエコシステムの変革力は，個別化された脊髄刺激モデリングのための新しい畳み込みニューラルネットワーク（CNN）ベースの画像セグメンテーション・パイプライン[1]，包括的なin silicoパーソナライゼーション・パイプラインによる高精度非侵襲脳刺激[2]，脊髄損傷による完全麻痺後の運動機能を回復させる活動依存脊髄神経調節[3]などを通じてすでに実証されています。これらの画期的な研究は，統合されたo²S²PARC環境が，孤立した限られたシミュレーション・ツールを使用する研究者にはアクセスできない研究をいかに可能にするかを例証しています．

[1]A. Fasse 他,"A novel CNN-based image segmentation pipeline for individualized feline spinal cord stimulation modeling,"J. Neural Eng.3, p. 036032, Jun. 2024, doi: 10.1088/1741-2552/ad4e6b.
[2]F. Karimi et al.,"Precision non-invasive brain stimulation: an in silico pipeline for personalized control of brain dynamics, "J. Neural Eng、
[3]A. Rowald et al.,"Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis, "Nat Med, vol. 28, no. 2, pp. 260-271, Feb. 2022, doi: 10.1038/s41591-021-01663-5.

o²S²PARCプラットフォームとの完全統合により、ユーザーはSim4Lifeのマルチフィジックス機能をサードパーティの専用ツールと組み合わせ、データ交換を自動化し、エコシステム全体で結果を可視化することができます。

サードパーティプラグインの統合

新しいオープン・プラグイン・フレームワークにより、ユーザーは独自またはサードパーティのシミュレータやソルバを統合することができます。 FEniCS や SionnaRT これにより、サポートされる物理アプリケーションの範囲が広がり、統一されたインターフェイスの中でカスタムワークフローが可能になります。これらのプラグインシミュレータは、Sim4Lifeの強力なモデリング、プリプロセッシング、クラウドコンピューティング、ポストプロセッシング機能を利用することができます。

Sim4Life V9.0では、新しいプラグインフレームワークにより、レイトレーシングソルバーSionnaRTなどのサードパーティ製ソルバーを簡単に追加・設定できます。Sim4Lifeワークフローに統合されたプラグインにより、ユーザーは使い慣れたSim4Life環境内で外部ソルバーによるシミュレーションの設定、実行、後処理を行うことができ、Sim4Lifeのコンピュータ支援設計、メッシング、可視化ツールを活用して、合理的でありながら拡張可能なワークフローを実現できます。

豊富な自動ワークフロー

新しいパイプラインおよびワークフロー環境により、ユーザーは高度なマルチステージシミュレーションパイプラインを構築、自動化、共有することができます。デバイスの最適化、規制遵守の確保、基礎研究のいずれにおいても、ユーザーはSim4Lifeエコシステム全体でアプリケーションを自動化された方法で接続し、再現性のある共同研究を行うことができます。

Sim4Life V9.0とo²S²PARCは、片麻痺患者のための精密な脊髄刺激計画を可能にします。磁気共鳴画像（MRI）データからパーソナライズされた患者の解剖学的構造を再構築し、クラウド上でシミュレーションを実行し、最適な刺激パターンを特定します。Sim4Lifeの新しいワークフロー環境は、自動化され、再現性があり、ベンチやクリニックでの共同研究のための各ステージをつなぎます。

クラウドのスケーラビリティ - デスクトップでも利用可能に

ネイティブなクラウド統合により、ユーザーは Sim4Life のデスクトップまたは Web インターフェースから直接シミュレーションを提出および管理できます。透過的なジョブ追跡、リアルタイムのコスト監視、ワンクリックのパブリッシングにより、どこにいても大規模プロジェクトを容易に管理できます。

Sim4Life V9.0では、デスクトップからシミュレーションを起動し、クラウドで管理することができ、ジョブのステータス、リソースの使用率、コストをリアルタイムで監視できます。ローカルでもリモートでも、ユーザーは強力なクラウドリソースにスケールアップし、ワンクリックで進行状況を追跡できます。

高度な解剖学的モデリングとAI搭載ツール

Sim4Life V9.0は、解剖学的リアリズムをさらに一歩進めました。バーチャル・ポピュレーション（ViP）およびバーチャル動物園ライブラリは、新しくアップグレードされたAI搭載のセグメンテーションツールと頭部関連モデリング用ツールによって補完されています、自動10-10システム配置や、MRI/コンピュータ断層撮影画像からの自動体幹セグメンテーションにより、モデル作成を効率化します。最新の熱データおよび含水率データを含む組織特性データベースの拡張は、Sim4Lifeシミュレーションで使用される組織材料特性の信頼性と最新性を確保するための継続的な取り組みの証です。

Sim4Life V9.0の解剖学的モデリングツールにより、ユーザーはインタラクティブにViPモデルのポーズやモーフィングを行い、AIを活用したセグメンテーションを医用画像に適用して迅速に臓器を描出し、最新の熱および含水率データを含む拡張された組織特性データベースにアクセスすることができます。これらの機能により、モデル作成が効率化され、シミュレーションの生理学的リアリズムが向上します。

メタモデリング、最適化、不確実性の定量化（プレビュー）

Sim4Life V9.0の革新的なメタモデリングフレームワークは、最先端の知的アルゴリズムを活用しています。ダコタプロジェクト (Sandia National Laboratories, Albuquerque NM, USA）のサロゲートモデリング、最適化、および統合シミュレーションパイプラインに適用される不確実性定量化のための最先端のインテリジェントアルゴリズムを活用しています。効率的な実験計画ツールと高度な不確実性伝播により、ロバストなデバイス設計と規制当局への申請に不可欠な性能であるモデルの感度をより深く理解することができます。メタモデリングフレームワークを利用できる、より洗練されたツールやアプリケーションは、今後のリリースで急速に拡張される予定です！

このプレビューでは、Sim4Lifeのメタモデリングフレームワーク（この場合、設計空間を探索するために、シミュレーション結果は、新しいパラメータセットの結果を予測するサロゲートモデルを訓練するために使用されます。このアニメーションでは、より多くのデータが必要な領域を特定することでロバストなデバイス開発を加速し、最適化アルゴリズムが規制グレードのソリューションに向けて設計を導くために、不確実性の定量化がどのように使用されているかを示しています。

インプラントの安全性

インプラントの安全性 IMAnalyticsSuiteV1.8では、インプラント安全性評価の最新トレンドをサポートするために設計された強力な新ツールが導入されています。このリリースでは、最大強度投影（MIP）や、任意の平面にわたるカスタマイズ可能なB1⁺およびB1^-フィールドビューを含む、柔軟なスライスおよび可視化機能により、B₁フィールド解析が強化されています。新機能により、マスク領域に基づく変動係数のような均質性メトリクスの計算や、アイソセンター周辺の定義されたスラブ内の平均B¹+またはB¹-の評価が可能になりました。これにより、ユーザーは、特定のB¹+均質性のしきい値を満たす被ばくシナリオに限定してパワーデポジション解析を行うことができ、進化する安全ガイドラインへの準拠を効率化し、過大評価を低減することができます。

IMAnalyticsSuite V1.8の新しいB1フィールド解析ツールにより、ユーザーはB¹+およびB1^-マップを任意の方向でスライスし、最大強度投影を生成し、詳細解析のための関心領域を定義することができます。均質性メトリクスとコンプライアンス閾値がオンザフライで計算されるため、ユーザーは特定のB¹+均一性要件を満たすシナリオにパワーデポジション解析を制限することができ、インプラントの_B1ラベリングに関する規制当局の安全性評価を合理化することができます。

Sim4Life.lite：次世代に力を与える

次世代に力を与える Sim4Life.lite学生版は、現在もオンラインで自由にご利用いただけます。 Sim4Life.liteは、1プロジェクトあたり最大2,000万グリッドセルをサポートしており、競合他社の学生向け製品の計算能力をはるかに上回っています。毎年開催される Sim4Life学生コンペティションは、数値シミュレーションにおける優れた学生研究を表彰するものです。今年のコンテストに参加して、エキサイティングな賞を競ってください！

インストール不要のインスタントアクセス

Sim4Life V9.0は現在、以下のユーザーを対象としています。商用ユーザー , アカデミックおよび学生.無線工学から医療機器設計、規制遵守、基礎および応用研究まで：Sim4Life V9.0は、あらゆる課題に対応します。

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