马可·费德勒;罗伯托·皮尔桑蒂;弗朗西斯科·雷加佐尼;萨尔瓦多，马蒂奥;非洲，帕斯夸尔·克劳迪奥;米歇尔·布切利;阿尔贝托·津加罗;戴德，卢卡;阿尔菲奥·夸特罗尼 全人类心脏电力学的全面和生物物理详细计算模型。 （英语） Zbl 07737566号 计算。方法应用。机械。工程师。 410，文章ID 115983，第45页（2023）. 小结：虽然心室电力学在生理和病理条件下都得到了广泛的研究，但四腔心脏模型直到最近才得到解决；然而，这些工作大多忽略了心房收缩。事实上，由于心房具有复杂的解剖结构和受心室功能强烈影响的生理学特征，因此开发能够捕捉心房生理功能和房室相互作用的计算模型非常具有挑战性。在本文中，我们提出了一个考虑心房和心室收缩的全人类心脏生物物理学详细机电模型。我们的模型包括：（i）解剖上精确的心脏几何结构；（ii）全面的心肌纤维结构；（iii）主动力产生的生物物理详细微观模型；（iv）循环系统的0D闭环模型，与心脏的机械模型完全耦合；（v） 不同群体之间的基本互动核心模型如机电反馈或纤维拉伸和纤维拉伸速率反馈；（vi）每个心脏区域的具体本构关系和模型参数。关于数值离散化，我们提出了一种有效的分离网格聚集格式，其中包括处理非导电区域的计算高效策略。我们还建议将最近的稳定技术（关于循环和纤维张力-速率反馈）扩展到整个心脏，证明其在四腔场景中获得稳定配方的关键性。我们能够为所有心室重现健康的心脏功能，在压力-体积环、压力、体积和流量的时间演化以及三维心脏变形方面，体积指数在心血管磁共振的参考范围内。通过比较模型中有无这些特征的结果，我们还表明了考虑心房收缩、纤维拉伸速率反馈和建议的稳定技术的重要性。特别是，我们发现纤维拉伸速率反馈在调节心室喷出的血液流量中发挥着根本作用，由于其带来的数值挑战，纤维拉伸速率反馈经常被忽视。提出的模型代表了iHEART ERC项目的最先进的机电模型——用于模拟心脏功能的集成心脏模型——是构建基于物理的人体心脏数字双胞胎的基本步骤。 引用于18文件 MSC公司： 74升15 生物力学固体力学 92立方厘米 生物力学 关键词：多物理和多尺度建模;全心建模;心脏电力学;计算心脏病学;高性能计算;心指双生子 软件：生命x PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{M.Fedele}等人，计算。方法应用。机械。工程410，文章ID 115983，45 p.（2023；Zbl 07737566） 全文： 内政部 arXiv公司 OA许可证 参考文献： [1] 特拉扬诺娃，N.A.，《计算心脏病学：问题的核心》，国际心脏病学会。Res.Notices，2012（2012） [2] 格雷，R.A。；Pathmanathan，P.，《特定患者心血管计算模型：个性化和挑战的多样性》，J.Cardiovasc。Transl.公司。第11、2、80-88号决议（2018年） [3] 尼德勒，S.A。；Lumens，J。；Trayanova，N.A.，《心脏病学中的计算模型》，《国家心血管杂志》。，16, 2, 100-111 (2019) [4] Trayanova，N.A.，《心脏电生理和电机学的整体心脏建模应用》，Circ。研究，108，113-128（2011） [5] 吉列，K。；格塞尔，M。；普拉斯，A。；卡拉贝拉斯，E。；赖特，美国。；Reiter，G。；Grandits，T。；Payer，C。；斯特恩，D。；乌尔施勒，M。；拜耳，J。；奥古斯丁，C。；奈克，A。；Pock，T。；维格蒙德，E。；普朗克，G.，《从临床12导联心电图生成心脏电生理数字双胞胎的框架》，医学图像分析。，71，第102080条，第（2021）页 [6] 阿雷瓦洛，H.J。；瓦达昆帕丹，F。；Guallar，E。；Jebb，A。；Malamas，P。；Wu，K.C。；Trayanova，N.A.，《使用个性化心脏模型对心肌梗死后患者心律失常风险分层》，《自然通讯》。，7, 1, 1-8 (2016) [7] Prakosa，A。；阿雷瓦洛，H。；邓，D。；波义耳，P。；Nikolov，P。；Ashikaga，H。；布莱尔，J.J.E。；Ghafoori，E。；帕克，C.J。；布莱克·R。；Han，F。；R.麦克劳德。；Halperin，H。；Callans，D。；Ranjan，R。；克里斯平，J。；Nazarian，S。；Trayanova，N.，《指导梗死相关室性心动过速消融的个性化虚拟心脏技术》，Nat.Biomed。工程师，2732-740（2018） [8] 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