Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > math > arXiv:2504.03447

帮助 | 高级搜索

数学 > 数值分析

arXiv:2504.03447 (math)
[提交于 2025年4月4日 ]

标题: 心肌机电耦合数值模型中细胞力学-钙反馈的影响

标题: Influence of cellular mechano-calcium feedback in numerical models of cardiac electromechanics

Authors:Irena Radišić, Francesco Regazzoni, Michele Bucelli, Stefano Pagani, Luca Dede', Alfio Quarteroni
摘要: 多物理场和多尺度的数学模型能够实现对心脏功能的非侵入性研究。 这些模型通常依赖于简化假设,忽略某些生物物理过程,以平衡准确性和计算成本。 在这项工作中,我们提出了一种基于eikonal方程的框架,该框架结合了机械-钙反馈——即机械变形对钙-肌钙蛋白缓冲的影响——同时引入了可忽略不计的计算开销。 为了评估机械-钙反馈在器官水平上的影响,我们开发了一个双向耦合的细胞机电模型,并将其集成到两种心脏多尺度框架中:一种单域驱动模型,考虑了几何反馈对电生理的影响;以及所提出的基于eikonal的框架,它忽略了几何反馈。 通过确保所有场景下一致的细胞模型校准,我们隔离了机械-钙反馈的作用,并系统地比较了其效果与没有机械-钙反馈的模型。 我们的结果显示,在基线条件下,机械-钙反馈对整体心脏功能影响较小。 然而,在改变力生成的情景下,如正性变力作用,其影响变得更加显著。 此外,我们证明了尽管基于eikonal的框架忽略了其他类型的机械-电反馈,但它以显著低于单域驱动模型的计算成本有效地捕捉了机械-钙反馈的作用,这增强了其在计算心脏病学中的实用性。
摘要: Multiphysics and multiscale mathematical models enable the non-invasive study of cardiac function. These models often rely on simplifying assumptions that neglect certain biophysical processes to balance fidelity and computational cost. In this work, we propose an eikonal-based framework that incorporates mechano-calcium feedback -- the effect of mechanical deformation on calcium-troponin buffering -- while introducing only negligible computational overhead. To assess the impact of mechano-calcium feedback at the organ level, we develop a bidirectionally coupled cellular electromechanical model and integrate it into two cardiac multiscale frameworks: a monodomain-driven model that accounts for geometric feedback on electrophysiology and the proposed eikonal-based approach, which instead neglects geometric feedback. By ensuring consistent cellular model calibration across all scenarios, we isolate the role of mechano-calcium feedback and systematically compare its effects against models without it. Our results indicate that, under baseline conditions, mechano-calcium feedback has minimal influence on overall cardiac function. However, its effects become more pronounced in altered force generation scenarios, such as inotropic modulation. Furthermore, we demonstrate that the eikonal-based framework, despite omitting other types of mechano-electric feedback, effectively captures the role of mechano-calcium feedback at significantly lower computational costs than the monodomain-driven model, reinforcing its utility in computational cardiology.
评论: 30页,14幅图,1张表格,1个附录
主题: 数值分析 (math.NA)
引用方式: arXiv:2504.03447 [math.NA]
  (或者 arXiv:2504.03447v1 [math.NA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.03447
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Irena Radišić [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 4 月 4 日 13:41:54 UTC (3,355 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
math.NA
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-04
切换浏览方式为:
cs
cs.NA
math

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号