细胞、组织与器官尺度心房电生理中传播模型与正演计算方法比较

目的：双域模型和有限元方法是描述心脏电生理的数学标准，但由于计算成本高，二者均非快速大规模模拟的最优选择。我们研究在心房电生理中，简化传播模型（单域、反应-程函和程函）与正演计算（边界元和无限体导体）在多大程度上能提供显著加速且生理准确的模拟结果。方法：我们在健康和纤维化浸润的心房模型上比较窦性心律模拟的动作电位时程、局部激活时间（LATs）和心电图（ECGs）。结果：所有简化模型解得到的LATs和P波均与双域结果准确一致。仅对于用预先计算并时间平移的动作电位模板推导跨膜电压的程函模型，复极行为明显偏离双域结果。与有限元法相比，边界元法计算的心电图相关系数>0.9。无限体导体法导致较低相关系数，主要由胸前导联P波幅度的系统性高估所致。结论：我们的结果表明，程函模型可准确得到LATs，且与边界元法结合可给出精确心电图，相比昂贵得多的全双域模拟。然而，为准确表征心房复极动力学，简化模型中必须考虑扩散项。意义：通过采用程函和边界元法，心房LATs和ECGs的模拟可大幅加速至临床可行的时间框架且保持高精度。