世界首次！智源研究院实现数字孪生心脏电功能超实时仿真

智源社区 2024年11月29日

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本文回顾了心脏电生理学计算建模的研究进展，从Hodgkin-Huxley方程的提出到如今基于计算机的三维心脏解剖模型的构建，以及多物理场耦合模型的应用，展现了该领域的发展历程。文章还探讨了计算模型在心律失常研究、心脏功能评估等方面的应用，并展望了未来发展方向，例如实时交互式模拟、GPU加速等技术，为更精准、个性化的医疗诊断和治疗提供支持。

🤔**Hodgkin-Huxley方程的提出奠定了心脏电生理学计算建模的基础**: 1952年，Hodgkin和Huxley提出的膜电流定量描述及其在神经传导和兴奋中的应用，为后续心脏电生理学建模提供了理论基础，并被应用于模拟心脏动作电位和起搏器电位。

💻**计算机三维心脏解剖模型的构建提高了模型的精确度**: 随着计算机技术的发展，研究者们构建了基于计算机的三维心脏解剖模型，并结合电生理学数据，实现了对心脏电活动更精确的模拟，为理解心脏功能和疾病机制提供了新的途径。

🧬**多物理场耦合模型的应用扩展了心脏电生理学模拟的范围**: 心脏电生理学模拟逐渐发展为多物理场耦合模型，将心脏的电活动、机械活动、血液动力学等因素结合起来，从而更全面地模拟心脏的生理功能，为研究心脏疾病的发生发展机制和探索新的治疗方法提供了新的工具。

🚀**实时交互式模拟和GPU加速等技术推动了心脏电生理学计算建模的应用**: 近年来，实时交互式模拟和GPU加速等技术的应用，使得大规模心脏电生理学模型的模拟成为可能，为患者特异性心脏建模和临床应用提供了更强大的支持。

💡**计算模型在心律失常研究、心脏功能评估等方面发挥着重要作用**: 心脏电生理学计算模型在心律失常机制研究、心脏功能评估、药物筛选等方面发挥着越来越重要的作用，为临床诊断和治疗提供了新的思路和方法。

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