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弗朗西斯科·雷加佐尼;卢卡·戴德;阿尔菲奥·夸特罗尼

心肌细胞主动力的产生：肌动蛋白-肌球蛋白相互作用的数学建模和数值模拟。 （英语） Zbl 1472.65114号

越南数学杂志。 49，编号1，87-118（2021）.
作者首先回顾了几种描述心肌细胞中肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的模型。最详细的模型能够捕捉在力产生机制中涉及的最快时间尺度上发生的现象，例如对快速步骤的响应。研究了力生成模型的参数可辨识性问题。特别是，作者表明，对于赫胥黎模型的修改版本，如何通过通常可从实验中获得的测量值来估计模型参数。
审核人：阿卜杜拉·布拉吉（安纳巴）

引用于10文件

MSC公司：

65平方米 含偏微分方程初值和初边值问题离散方程的数值解
65Z05个 科学应用
92立方37 细胞生物学
92立方厘米 细胞运动（趋化性等）
92-05 生物学相关问题的实验工作
92-08 生物问题的计算方法
35B40码 偏微分方程解的渐近行为
84年第35季度 福克-普朗克方程
92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE

关键词：

数学建模;心脏模型;回顾;肌节;交联桥;主动应力
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{F.Regazzoni}等人，越南数学杂志。49，编号1，87--118（2021；Zbl 1472.65114）
全文： 内政部
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参考文献：

[1] 阿利耶夫，RR；潘菲洛夫，AV，心脏兴奋的简单双变量模型，混沌，孤子与分形，7293-301（1996）
[2] Backx，PH值；高，WD；医学博士Azan-Backx；Marbán，E.，《完整大鼠心脏小梁中收缩力和细胞内[ca2+]之间的关系》，J.Gen.Physiol。，105, 1-19 (1995)
[3] Bers，D.：兴奋-收缩耦合和心脏收缩力。心血管医学的发展，第237卷。施普林格，多德雷赫特（2001）
[4] Bestel，J.，Clément，F.，Sorine，M.：肌肉收缩的生物力学模型。收录：Niessen，W.J.，Viergever，M.A.（编辑）医学图像计算和计算机辅助干预国际会议。计算机科学讲义，第2208卷，第1159-1161页。施普林格，柏林，海德堡（2001）·Zbl 1041.68560号
[5] Brokaw，C.，鞭毛运动的计算机模拟。四、 振荡两态跨桥模型Biophys的特性。J.，16，1029-1041（1976）
[6] 布鲁内洛，E。；Caremani，M。；梅利，L。；Linari，M。；费尔南德斯·马丁内斯（Fernandez-Martinez，M.）。；Narayanan，T。；欧文，M。；Piazzesi，G。；伦巴第五世。；Reconditi，M.，《纤丝和跨桥对骨骼肌肌节顺应性的贡献》，《生理学杂志》。，592, 3881-3899 (2014)
[7] 布埃诺·奥罗维亚，A。；樱桃，EM；Fenton，FH，组织中人类心室动作电位的最小模型，J.Theor。《生物学》，253544-560（2008）·Zbl 1398.92052号
[8] Caremani，M。；Dantzig，J。；Goldman，YE；伦巴第五世。；Linari，M.，无机磷酸盐对兔腰大肌渗透性肌纤维等长收缩期间肌球蛋白跨桥的力和数量的影响，Biophys。J.，95，5798-5808（2008）
[9] Caremani，M。；平扎蒂，F。；Renditi，M。；Piazzesi，G。；施蒂恩，GJ；伦巴第五世。；Linari，M.，《心肌肌球蛋白原位工作冲程的大小和速度》，Proc。美国国家科学院。科学。，113, 3675-3680 (2016)
[10] Caruel，M.，《肌肉快速力量恢复的力学》（2011），理工学院：理工学院博士论文
[11] 卡鲁尔，M。；Truskinovsky，L.，《肌肉收缩物理学》。物理。，81, 036602 (2018)
[12] 卡鲁尔，M。；莫伊罗，P。；Chapelle，D.，横纹肌化学-机械耦合的随机建模，生物医学。模型。机械双醇。，18, 563-587 (2019)
[13] Chabiniok，R。；王，V。；Hadjicharalambous，M。；阿斯纳，L。；Lee，J。；Sermesant，M。；科尔，E。；Young，A。；莫伊罗，P。；纳什，M。；沙佩尔，D。；Nordsletten，D.，《多物理和多尺度建模、数据模型融合和临床器官生理学集成：心室心脏力学》，Interface Focus，620150083（2016）
[14] 沙佩尔，D。；杰斐尔·格博（JF Gerbeau）；圣玛丽，J。；Vignon-Clementel，I.，一种适用于大应变的多孔弹性模型，用于心脏建模中的灌注，计算机。机械。，46, 91-101 (2010) ·Zbl 1301.92016年
[15] 沙佩尔，D。；勒塔莱克，P。；莫伊罗，P。；Sorine，M.，《能量保存肌肉组织模型：公式和兼容离散化》，国际多尺度计算杂志。工程，10189-211（2012）
[16] 乔温，J-F；Ajdari，A。；Prost，J.，《不对称结构中的无力运动：无扩散台阶的机制》，EPL Europhys。莱特。，27, 421 (1994)
[17] Colli Franzone，P.，Pavarino，L.F.，Savaré，G.：计算心电：数学和数值建模。摘自：Quarteroni，A.，Formaggia，L.，Veneziani，A（eds.）Complex Systems In Biomedicine，第187-241页。斯普林格，米兰（2006）·Zbl 1387.92056号
[18] Colli Franzone，P.，Pavarino，L.F.，Scacchi，S.：数学心脏电生理学。MS&A，第13卷。查姆施普林格（2014）·兹比尔1318.92002
[19] 夹钳，EJ；Halstead，M。；亨特，P。；尼尔森，P。；Noble，D。；N.史密斯。；Tawhai，M.，计算生理学和生理学项目，实验生理学。，89, 1-26 (2004)
[20] Deshcherevskii，V.，横纹肌收缩动力学理论，生物流变学，7147-170（1971）
[21] 多贝什博士。；Konhilas，J。；de Tombe，P.，《心肌协同激活：肌节长度的影响》，Amer。《生理学杂志》-心脏循环。生理学。，282，H1055-H1062（2002）
[22] Duke，T.，肌肉收缩的分子模型，Proc。美国国家科学院。科学。，96, 2770-2775 (1999)
[23] Eisenberg，E。；希尔，TL，肌肉收缩的跨桥模型，Prog。生物物理学。分子生物学。，33, 55-82 (1979)
[24] Eisenberg，E。；Hill，TL，Chen，Yd.：肌肉收缩的跨桥模型。定量分析，生物物理学。J.，29，195-227（1980）
[25] 芬克，M。；尼德勒，S。；樱桃，E。；芬顿，F。；Koivumäki，J。；Seemann，G。；Thul，R。；张，H。；Sachse，F。；比尔德，D。；克拉宾，E。；Smith，N.，《心肌细胞建模：心脏生理项目心脏观察》，Prog。生物物理学。分子生物学。，104, 2-21 (2011)
[26] 高，W。；Backx，P。；阿赞·巴克斯，M。；Marban，E.，《完整与剥皮大鼠心室肌肌丝Ca2+敏感性》，Circ。研究，74，408-415（1994）
[27] Gerbi，A。；Dedè，L。；Quarteroni，A.，《模拟人类左心室心脏电力学的整体算法》，数学。工程师，1，1-37（2018）·Zbl 1442.92006年
[28] Gillespie，DT，《化学朗之万方程》，J.Chem。物理。，113, 297-306 (2000)
[29] A.戈登。；赫胥黎，AF；Julian，F.，《脊椎动物肌肉纤维中等长张力与肌节长度的变化》，《生理学杂志》。，184, 170-192 (1966)
[30] 吉咪·古奇奥内；麦卡洛赫，AD；Waldman，L.，《根据圆柱形模型测定完整心室心肌的被动材料特性》，J.Biomech。工程，113，42-55（1991）
[31] Hill，A.，《肌肉的缩短热和动态常数》，Proc。R.Soc.伦敦。B： ，生物学。科学。，126, 136-195 (1938)
[32] 希尔，T。；Eisenberg，E。；陈，Y。；Podolsky，R.，肌肉收缩的一些自洽的两态滑丝模型，生物物理学。J.，15，335-372（1975）
[33] Hill，TL，横纹肌收缩滑丝模型的理论形式，第一部分，Prog。生物物理学。分子生物学。，28, 267-340 (1974)
[34] Hill，TL，横纹肌收缩滑丝模型的理论形式学，第二部分，Prog。生物物理学。分子生物学。，29, 105-159 (1976)
[35] 奥尔巴马州霍奇金；赫胥黎，AF，《膜电流的定量描述及其在神经传导和兴奋中的应用》，《生理学杂志》。，117, 500-544 (1952)
[36] 佐治亚州霍尔扎普费尔；Ogden，RW，《被动心肌的本构建模：基于结构的材料表征框架》，Philos。事务处理。R.Soc.A:，数学。物理学。工程科学。，367, 3445-3475 (2009) ·Zbl 1185.74060号
[37] Houdusse，A。；Sweeney，HL，《肌球蛋白如何对肌动蛋白丝产生作用力》，《生物化学科学趋势》。，41, 989-997 (2016)
[38] 亨特，P。；McCulloch，A。；Ter Keurs，H.，心肌力学特性建模，Prog。生物物理学。分子生物学。，69, 289-331 (1998)
[39] 胡桑，J。；德托姆，P。；Rice，J.，作为大规模生物模拟基础的空间详细肌丝模型。IBM，J.Res.Dev.，50，583-600（2006）
[40] 赫胥黎，A。；Simmons，R.，《横纹肌产生力量的拟议机制》，《自然》，第233、5321、533-538页（1971年）
[41] 赫胥黎，AF，肌肉结构和收缩理论，Prog。生物物理学。生物物理学。化学。，7, 255-318 (1957)
[42] 詹金斯，GW；科姆尼茨，CP；Tortora，GJ，《解剖学和生理学：从科学到生命》（2007），纽约：威利出版社，纽约
[43] Jülicher，F。；Prost，J.，合作分子马达，Phys。修订稿。，75, 2618 (1995)
[44] Jülicher，F。；普罗斯特，J.，集体分子马达的自发振荡，物理学。修订稿。，78, 4510 (1997)
[45] Jülicher，F。；Ajdari，A。；Prost，J.，《分子马达建模》，《现代物理学评论》。，69, 1269 (1997)
[46] 卡拉茨，I。；Shreve，SE，布朗运动和随机微积分。《数学研究生文本》，第113卷（1998年），纽约：施普林格，纽约
[47] Katz，AM，《心脏生理学》（2010），费城：Lippincott Williams&Wilkins，费城
[48] Keener，J。；Sneyd，J.，《数学生理学》，第一卷（2009），纽约：Springer，纽约·Zbl 1273.92017年
[49] Kentish，J。；特基尔斯，H。；里恰尔迪。；Bucx，J。；Noble，M.，大鼠右心室完整小梁和带皮小梁肌节长度-作用力关系的比较。钙浓度对这些关系的影响，Circ。研究，58，755-768（1986）
[50] Kimmig，F.：肌肉收缩的多尺度建模——从分子马达的随机动力学到连续力学。巴黎萨克利大学博士论文（2019年）
[51] Kimmig，F.、Caruel，M.、Moireau，P.、Chapelle，D.：多尺度心脏模型中的激活-收缩耦合。收录于：《2019年CMBE会议录》，第1卷，第96-99页（2019年）
[52] Land，S。；尼德勒，SA；阿伦森，JM；埃斯佩，EK；张，L。；Louch，WE；Sjaastad，I。；塞杰尔斯特德，OM；Smith，NP，《小鼠心脏变形相关机电耦合分析》，《生理学杂志》。，590, 4553-4569 (2012)
[53] Lymn，R。；Taylor，EW，肌动球蛋白水解三磷酸腺苷的机制，生物化学，104617-4624（1971）
[54] Mánsson，A.，肌动球蛋白adp状态，头间协作性，以及骨骼肌的力-速度关系，生物物理学。J.，98，1237-1246（2010）
[55] 马库奇，L。；Truskinovsky，L.，肌球蛋白II中的力量打击力学，物理学。E版，81，051915（2010）
[56] 马库奇，L。；Truskinovsky，L.，《肌肉收缩：力学观点》，《欧洲物理学》。J.E，32，411-418（2010）
[57] 北卡罗来纳州大都会。；Ulam，S.，《蒙特卡罗方法》，J.Amer。《法律总汇》第44卷第335-341页（1949年）·Zbl 0033.28807号
[58] 米贾洛维奇，SM；Kayser-Herold，O。；B.斯托亚诺维奇。；Nedic博士。；欧文，TC；Geeves，MA，肌节晶格中肌动蛋白结合的三维随机模型，J.Gen.Physiol。，148, 459-488 (2016)
[59] 吉咪·穆雷塔（JM Muretta）；日本罗德；DO约翰苏德；科纳，S。；Thomas，DD，肌球蛋白动力性中风中结构和生化事件的直接实时检测，Proc。美国国家科学院。科学。，112, 14272-14277 (2015)
[60] CJ Murray；肯塔基州奥尔特布拉德；Guinovart，C。；林，SS；沃洛克，TM；罗伯茨，DA；丹瑟罗，EA；格拉茨，N。；理发师，RM；Brown，JC，《1990-2013年全球、区域和国家艾滋病毒、结核病和疟疾发病率和死亡率：2013年全球疾病负担研究的系统分析》，《柳叶刀》，384，1005-1070（2014）
[61] 尼德勒，SA；亨特，PJ；Smith，NP，《心肌细胞松弛的定量分析：模拟研究》，Biophys。J.，90，1697-1722（2006）
[62] 尼德勒，SA；堪萨斯州坎贝尔；坎贝尔，SG，心脏力学数学模型发展简史，分子细胞杂志。心脏病学。，127, 11-19 (2019)
[63] Nordsletten，D。；尼德勒，S。；纳什，M。；亨特，P。；Smith，N.，将多物理模型耦合到心脏力学，Prog。生物物理学。分子生物学。，104, 77-88 (2011)
[64] 佩雷戈，M。；Veneziani，A。；Vergara，C.，《估算心血管组织顺应性的变分方法：一个逆向流体-结构相互作用问题》。SIAM，J.科学。计算。，33, 1181-1211 (2011) ·Zbl 1227.92010号
[65] Piazzesi，G。；Lombardi，V.，一种能够解释缩短肌肉的机械和能量特性的跨桥模型，Biophys。J.，1966-1979年（1995年）
[66] Piazzesi，G。；Renditi，M。；Linari，M。；鲁西。；Bianco，P。；布鲁内洛，E。；装饰，V。；A.斯图尔特。；戈尔，DB；欧文，TC；欧文，M。；Lombardi，V.，通过调节肌球蛋白马达的数量而不是运动力或冲程大小来确定骨骼肌性能，Cell，131784-795（2007）
[67] Quarteroni，A。；Dedè，L。；Manzoni，A。；Vergara，C.，《人类心血管系统的数学建模：数据，数值逼近，临床应用》。剑桥应用和计算数学专著（2019），剑桥：剑桥大学出版社，剑桥·Zbl 1411.92003年
[68] Regazzoni，F.：心脏机电数值模拟的数学建模和机器学习。米兰理工大学博士论文（2020）
[69] 雷加佐尼，F。；Dedè，L。；Quarteroni，A.，《心肌细胞的主动收缩：具有协同作用的肌节动力学简化模型》，Biomech。模型。机械双醇。，17, 1663-1686 (2018)
[70] 雷加佐尼，F。；Dedè，L。；Quarteroni，A.，高效模拟心脏机电的多尺度主动力生成模型的机器学习，计算。方法应用。机械。工程，370113268（2020）·Zbl 1506.74212号
[71] Regazzoni，F.，Dedè，L.，Quarteroni，A.：多尺度心脏活动力学的生物物理详细数学模型。arXiv:2004.07910（2020）
[72] Rice，J。；斯托洛维茨基，G。；Tu，Y。；de Tombe，P.，具有最近邻合作相互作用的心脏细丝激活伊辛模型，生物物理学。J.，84，897-909（2003）
[73] Salvador，M.，Dedè，L.，Quarteroni，A.：使用径向基函数的积分转移算子，应用于心脏电力学。2019/36年MOX报告，米兰理工大学（2019）·Zbl 1462.74178号
[74] 史密斯，D。；Geeves，马萨诸塞州；睡眠，J。；米贾洛维奇，SM，走向肌肉收缩的统一理论。i： 基金会，安。生物识别。工程师，36，1624-1640（2008）
[75] N.史密斯。；Nickerson，D。；克拉宾，E。；Hunter，P.，心脏的多尺度计算模型，《数值学报》。，13, 371-431 (2004) ·Zbl 1112.92021
[76] Sugiura，S。；瓦肖，T。；Hatano，A。；冈田，J。；渡边，H。；Hisada，T.，使用东京大学心脏模拟器对心脏电生理和力学进行多尺度模拟，Prog。生物物理学。分子生物学。，110, 380-389 (2012)
[77] Tagliabue，A。；Dedè，L。；Quarteroni，A.，《理想左心室的流体动力学：将心脏瓣膜作为混合时变边界条件处理的扩展Nitsche方法》，国际期刊Numer。方法流体，85，135-164（2017）
[78] Ten Tusscher，K。；Noble，D。；Noble，PJ；潘菲洛夫，AV，人类心室组织模型，美国。《生理学杂志》-心脏循环。生理学。，286，H1573-H1589（2004）
[79] Ten Tusscher，KH；Panfilov，AV，Alternans和人类心室组织模型中的螺旋破裂，Amer。《生理学杂志》-心脏循环。生理学。，291，H1088-H1100（2006年）
[80] Ter Keurs，H.、Hollander，E.、Ter Keurs、M.：肌节长度对完整大鼠心脏小梁中力-细胞溶质[Ca^2+]关系的影响。摘自：Herzog，W（编辑）《骨骼肌力学：从力学到功能》，第53-70页。威利，纽约（2000年）
[81] Tortora，G.J.，Derrickson，B.H.：解剖学和生理学原理。John Wiley&Sons，新泽西州霍博肯（2008）
[82] 瓦肖，T。；冈田，J。；高桥，A。；Yoneda，K。；卡杜卡，Y。；Sugiura，S。；Hisada，T.，合作随机跨桥动力学和细胞结构的多尺度心脏模拟。模拟多尺度模型。，11, 965-999 (2013) ·Zbl 1284.92022号
[83] 瓦肖，T。；Yoneda，K。；冈田，J。；Kariya，T。；Sugiura，S。；Hisada，T.，《利用分支结构优化心室纤维》，国际期刊编号。方法生物识别。工程师，32，e02753（2016）
[84] 瓦肖，T。；Hisada，T。；南澳大利亚州Shintani；Higuchi，H.，三态功率冲程模型的自发振荡分析，Phys。版本E，95，022411（2017）
[85] 北卡罗来纳州韦斯特霍夫。；兰卡，J-W；比利时韦斯特霍夫，温克塞尔动脉，医学生物学。工程计算。，47, 131-141 (2009)
[86] Zahalak，GI，肌肉收缩动力学理论的分布力矩近似，数学。生物科学。，55, 89-114 (1981) ·Zbl 0475.92010
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