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费德里卡·卡福里奥;克里斯托夫·奥古斯丁。;乔尔迪·阿拉斯特鲁伊;马蒂亚斯·格塞尔（Matthias A.F.Gsell）。;格诺·普朗克

第一个3D-1D心血管系统模型的耦合策略，用于研究脉搏波传播对心脏功能的影响。 （英语） Zbl 1503.74085号

计算。机械。 70，第4号，703-722（2022）.
摘要：控制心脏力学性能的一个关键因素是与血管系统的双向耦合，血管特性的改变调节施加在心脏上的脉动负荷。当考虑与解剖精确的三维EM模型耦合时，当前的心脏机电模型使用血管系统的简化0D表示。然而，这些忽略了与脉搏波传输相关的重要影响。解释这些影响需要一维模型，但3D-1D耦合仍然具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一种新的、稳定的策略，将三维心脏EM模型与最大全身动脉中的一维血流模型耦合。首次建立了左心室和动脉系统的个性化耦合3D-1D模型，并将其用于数值基准测试，以证明我们的方案在一系列时间步长上的鲁棒性和准确性。通过研究耦合系统对影响脉搏波传播的动脉系统变化的生理反应来验证耦合模型，包括主动脉硬化、主动脉狭窄或引起波反射的分叉。我们的第一个3D-1D耦合模型被证明是高效和稳健的，与3D-0D模型相比，额外的计算成本可以忽略不计。我们进一步证明，校准后的3D-1D模型产生的模拟数据与基线条件下的临床数据相匹配，并且正确复制了血管阻力和僵硬变化的已知生理反应。因此，使用我们的耦合3D-1D模型将有助于研究波传播现象的建模研究。

MSC公司：

74升15 生物力学固体力学
74层10 流固相互作用（包括气动和水弹性、孔隙度等）
2015年1月74日 固体力学中的电磁效应
76Z05个 生理流量
74秒99 固体力学中的数值方法和其他方法
76M99型 流体力学基本方法
92立方厘米 生物力学

关键词：

心脏机电模型;脉冲波传播;间断Galerkin有限元空间离散;有限差分二阶Adams-Bashforth时间离散

软件：

BoomerAMG公司;PETSc公司;纽顿图书馆
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{F.Caforio}等人，《计算》。机械。70，编号4，703--722（2022；Zbl 1503.74085）
全文： 内政部 arXiv公司
OA许可证

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