应用于心脏左心室的数学建模

背景：数学如何帮助我们理解心脏运动的机制？最知名的方法是采用纤维结构的数学模型，将其植入一个或多或少的复杂心脏架构模型中，然后研究由此产生的激活纤维如何在心肌中传播。在本文中，我们尝试创建一种新型软件，能够展示正常心脏的左心室 (LV) 模型。方法：对 70 名健康志愿者进行了超声心动图检查。评估的数据包括：所有 16 个 LV 心肌节段的速度（径向、纵向、旋转和矢量点）、位移（纵向和旋转）、应变率（纵向和圆周）以及应变（径向、纵向和圆周）。利用这些数据，通过 interfaced 在超声心动图系统中的 MATLAB 软件估算心肌样本的力矢量。通过将多片段扇区的连续步骤相加，可以构建每个独立心肌纤维的动态定向收缩（贯穿心动周期）。以此方式，我们尝试力学地阐释全局 LV 模型。结果：我们的研究表明，在正常案例中，心肌纤维起始于心脏后基底区域，穿过 LV 游离壁，到达室间隔，环绕心尖，上升，并终止于 LV 的上前缘。结论：我们能够通过 MATLAB 软件在数学上定义正常受试者的整个 LV 心肌模型。当该软件嵌入超声心动图机器时，将使医生能够诊断和随访多种心脏疾病。