شبیه‌سازی عملکرد قلب با استفاده از مدل دوبطنی چند فیزیکی ویسکوالاستیک

Abstract

مطالعه رفتار ماهیچه قلب به منظور افزایش شناخت و درک این بافت دارای اهمیت است. مدل‌سازی عملکرد قلب در بهبود روش‌های درمانی اثربخش است و می‌تواند برای ارزیابی تجهیزات پزشکی تهاجمی مورد استفاده قرار گیرد.‌ در پژوهش حاضر یک مدل الکترومکانیکی برای ساختار دوبطنی قلب توسعه داده شده است که شامل الکترفیزیولوژی، مکانیک و فشار بطنی است. ریزساختار قلب شامل فیبر، شیت و عمود بر شیت برای لحاظ کردن خاصیت ناهمسانگرد ماهیچه قلبی تعریف شده است. الکترفیزیولوژی قلب مبتنی بر روش اتصالات روزنه‌دار است و فعال‌سازی ماهیچه قلبی از طریق گنجاندن فیبرهای پورکینژی شبیه‌سازی شده است. مکانیک ماهیچه قلبی به صورت ویسکوالاستیک در نظر گرفته شده است و مدل‌سازی فشار بطنی به منظور گنجاندن گردش خون حلقه - بسته بسط داده شده است. سه چرخه متوالی قلب شبیه‌سازی شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داده که فعال‌سازی قلب از دیواره درونی آغاز شده و موج تحریک به سمت دیواره بیرونی حرکت می‌کند. علاوه بر این، جریان‌های خون و تغییر شکل هر دو بطن به طور همزمان رخ می‌دهند. مدل ارائه شده پاسخ الکتریکی، زمان فعال‌سازی، حلقه فشار - حجم بطن چپ و راست و فازهای انقباض حجم - ثابت، تخلیه، آسودگی حجم - ثابت و پرشدن را برای قلب سالم انسان بازتولید کرد. نتایج مدل می‌تواند در آینده به عنوان معیاری برای ارزیابی رفتار قلب سالم مورد استفاده قرار گیرد