数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月4日
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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
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。
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