三维模拟揭示了人类心脏的协同机制

了解心脏这部分的血液流动如何影响其工作方式有助于预防心脏问题。在施普林格、EDP科学和Società Italiana di Fisica (SIF)发表的《欧洲物理杂志E》(EPJ E)上的一项新研究中，来自意大利拉aquila Gran Sasso科学研究所的Valentina Meschini及其同事介绍了一个模型，该模型检查了血液流动与心脏各个组成部分的相互作用。他们的工作脱颖而出，提供了一个更全面和准确的动态图像，在左心室的吹流。作者还对他们的模型进行了一些实验验证。

心脏的左侧是最容易受伤的部位心脏的问题．尤其是左心室，它必须承受巨大的压差，处于最大的压力之下。因此，人们经常遭受瓣膜衰竭或被称为心肌的肌肉组织损伤。

在这项3-D数值模拟研究中，作者开发了一个数学模型，考虑到心脏左侧的部分，包括左心室，心室和心室二尖瓣而心脏的弦，以双重的方式与流经心脏的血液相连。二尖瓣有两个瓣，位于左心房和左心室之间，而心脏弦是连接心肌和心脏瓣膜的绳状肌腱。

到目前为止，大多数心脏模型都考虑了心脏的独立组成部分，要么是心室，要么是二尖瓣。但他们从未将整个组合视为一个协同系统。以前的模型的另一个主要缺点是，它们既没有考虑到血液和心脏结构之间的相互作用，这可能导致心脏变形，也没有考虑到心脏腔室在通过负载下的结构血液流动．

“在一个已经很复杂的系统中，比如左心室是向建立不受影响的心脏计算模型迈出的具有挑战性的一步，”Meschini说。

作者得出结论，心脏弦对二尖瓣的影响阀比最初设想的要复杂。它们也揭示了…的重要性血动力学和一种不同类型的心室变形是由心脏弦对心肌的拉动作用引起的。

“这项工作的下一步将是用心室的主动收缩/舒张来取代施加的流量。这可以通过将流体-结构相互作用模型与能够提供电刺激通过整个心室传播的电生理学模型耦合来实现。这个额外的特征将使计算模型更加真实和可靠，”Meschini说。

Meschini解释说，最终的目标是模拟整个心脏，这样右心室系统中的两个中庭是协同工作的。

她说:“我们认为，将其与电生理学模型结合起来是关键，将为我们提供一个可靠的工具，可以用于虚拟检查，测试新药或不同的干预措施，避免在动物或真实患者身上进行活体实验。”