用于全人心模拟的机电耦合驱动流体动力学模型

我们引入了一种多物理场和几何多尺度计算模型，适用于描述由四腔室机电模型驱动的全人心血流动力学。我们首先对具有生物物理细节的RDQ20激活模型（Regazzoni等人，2020）的标定进行研究，该模型能够复现生理范围内的血流动力学生物标志物。然后，我们证明力生成模型复现某些微观机制（例如力对纤维缩短速度的依赖性）的能力，对于捕捉整体生理机械和流体动力学宏观行为至关重要。这说明了即使关注输出在宏观尺度，也需要使用具有高生物物理保真度的多尺度模型。我们表明，使用高保真机电模型并结合详细的标定过程，使我们能够在力学和血流动力学量方面实现显著的生物物理保真度。事实上，我们的机电驱动CFD模拟——在解剖学精确的全心几何上进行——提供的结果在定性（流动模式）和定量（将计算机模拟结果与体内获取的生物标志物比较时）上均与心脏生理学相符。我们考虑了左束支阻滞的病理情况，并借助我们的多物理场集成模型研究了电异常对心脏血流动力学的影响。我们提出的计算模型能够忠实预测病理条件下左心室的延迟和壁面切应力增加。不同物理过程在集成框架中的相互作用使我们能够忠实描述和建模该疾病，捕捉并复现人体心脏固有的多物理场本质。