与高分辨率反应-扩散模型相比,反应-程函模型能够高保真地预测细胞外电位场、电图和 ECG,并将计算开销降低了三个数量级以上。
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在人类全心模拟中,与反应-扩散双域模型相比,反应-程函模型是否能准确且高效地预测电图和 ECG?
一种新型反应-程函模型提供了高保真的电图和 ECG 模拟,同时将计算开销降低了三个数量级以上,从而使电生理模型的临床个性化成为可能。
人类心脏在解剖学上精确且在生物物理学上详尽的双域模型已被证明是一种强大的工具,能够基于第一性原理从机制上表示心肌中的电源与周围介质中伴随的电流之间的关系,从而获得对二者之间联系的定量认识。此类模型越来越被视为一种临床研究工具,有望最终用作一种补充性诊断手段。在许多临床建模应用中,一个重要的先决条件是模型能够忠实地重现从特定患者身上记录的电位标测图和电图。然而,尽管基于金标准双域公式的电生理模型个性化在原则上是可行的,但相关的计算开销巨大,使其应用无法满足临床时间范围的要求。在本研究中,我们报告了一种用于模拟细胞外电位标测图和电图的新型计算高效的反应-程函(R-E)模型的开发。使用结合了拓扑逼真的希氏-浦肯野系统(HPS)的双心室人类电生理模型,我们通过与高分辨率反应-扩散(R-D)双域模型进行对比表明,R-E 模型能够高保真地预测细胞外电位场、电图以及体表 ECG,并将计算开销降低了三个数量级以上。由于其高效性,R-E 模型非常适合用于旨在实现电生理模型特征个性化的临床建模研究中的正向模拟。
Neic 等人 (Fri,) 在心脏电生理学领域开展了一项其他研究。针对激动序列、复极序列和电图的准确性,对反应-程函(R-E)模型与反应-扩散(R-D)双域模型进行了评估。与高分辨率反应-扩散模型相比,反应-程函模型能够高保真地预测细胞外电位场、电图和 ECG,并将计算开销降低了三个数量级以上。