用于肾动脉性高血压研究的心脏循环计算模型
数值分析
2025-11-27 v2 数值分析
摘要
本文发展了针对高血压患者的个体化心脏循环模型，旨在构建高血压的数字双胞胎。具体而言，在基于疾病生理的框架中，我们考虑了0维心脏循环模型和3维-0维仿生模型。该0维模型由RLC电路组成，包含两种变体：带毛细血管和不带毛细血管。3维-0维模型由左心室的三维仿生模型与用于外部血液循环的0维模型耦合而成：这种表征方式使我们能够评估与心室变形和应力相关的额外量，并提供比完全0维模型更详细的表征。对0维模型进行灵敏度分析，采用单参数和多参数方法，以识别最影响模型输出的参数，并引导校准过程。我们研究了三种不同情景，分别对应于全身性、肺性和肾动脉性高血压，每种高血压均有三种严重程度的变体。为保持模型间的公平比较，发展了参数校准策略；将带毛细血管的0维模型输出用于增强3维-0维模型。结果表明，3维-0维模型在存在高血压时能准确表征心脏循环动力学；该模型代表了向实时高血压控制数字双胞胎迈出的强大一步，提供了超越单独使用0维模型所能实现的细致且临床有意义的见解。
引用
@article{arxiv.2510.19302,
title = {Cardiocirculatory Computational Models for the Study of Hypertension},
author = {Simone Celora and Andrea Tonini and Francesco Regazzoni and Luca Dede' and Gianfranco Parati and Alfio Quarteroni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.19302},
year = {2025}
}