用于心脏双心室电力学模拟的 3D-0D 闭环模型
数值分析
2022-02-16 v1 数值分析
摘要
精确数值模拟心脏电力学并再现心脏同步活动的两个关键因素为：i) 考虑心脏与循环系统的相互作用，其决定了心腔内的压力和容积负荷；ii) 重建驱动电生理信号和心肌收缩的肌纤维结构。本工作中，我们提出一个 3D 双心室电力学模型，并耦合全心血管系统的 0D 闭环模型，以应对上述两个关键因素。为此，我们为力学问题引入了一个边界条件，该条件考虑了位于双心室基底平面上方的被忽略区域，并与动量和能量守恒原理一致。我们还详细讨论了 3D 与 0D 模型背后的耦合条件。我们使用 3D-0D 模型在生理条件下进行电力学模拟，结果表明我们的结果与文献中相关力学生物标志物的实验数据相符。此外，我们研究了交叉纤维主动收缩的不同排布。我们证明沿片层方向的主动张力抵消肌纤维收缩，而沿片层法向的主动张力增强心脏做功。最后，分析了若干肌纤维结构。我们表明，室间隔区域和跨壁中不同的纤维场会影响左室的泵血功能。
引用
@article{arxiv.2108.01907,
title = {3D-0D closed-loop model for the simulation of cardiac biventricular electromechanics},
author = {Roberto Piersanti and Francesco Regazzoni and Matteo Salvador and Antonio F. Corno and Luca Dede' and Christian Vergara and Alfio Quarteroni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.01907},
year = {2022}
}