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图1心肌及大血管实体模型。

Daniel Mocanu,医学硕士,波士顿大学生物医学工程系,Joachim Kettenbach,医学博士,奥地利维也纳大学医院放射科,Michael O. Sweeney,医学博士,波士顿布莱根妇女医院心脏病科,Solomon R. Eisenberg,科学博士。波士顿大学生物医学工程系

心室颤动是以心肌细胞不同步收缩为特征的一种疾病。如果不及时治疗,由此导致的血液流动不足可能导致损伤或死亡。随着小型除颤发生器、导管电极和“主动罐”技术的出现,采用高能双相冲击的植入式除颤器(AICD)已成为药物治疗无效的心律失常患者的治疗选择。最近在我们实验室进行的除颤过程中心肌电流分布的计算机模拟澳门威尼斯人注册网站研究表明,除颤与临床报告的除颤指标的总体平均值有很好的相关性。这些发现提示了计算模型在AICD植入手术前计划中的可能应用。本澳门威尼斯人注册网站研究的目的是通过比较患者特异性模拟和临床除颤指标来澳门威尼斯人注册网站研究这种计算模型的预测能力。

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图2基于体素的控制体网格(肺和骨骼)。

本澳门威尼斯人注册网站研究招募了10例植入式AICD患者。患者特异性模型是根据从布里格姆妇女医院获得的植入后的分段横切面计算机断层扫描(CT)图像构建的。将分割的数据导入计算机辅助工程包(I-DEAS),并使用有限体积法模拟内部除颤发作。

采用两种方法生成有限体积模型。在第一种方法中,使用NURBS表面技术重建患者导电解剖的三维模型(图1),并使用四面体体积元离散得到的几何形状。其次,采用结构化网格划分算法构建三维模型,将分割后的图像数据集中的每个体素定义为一个体元(图2)。

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图3心脏和血管内电位分布。

在准静态极限下,与除颤冲击相关的电位分布受Dirichlet(电极)和Neumann(胸腔表面)边界条件的椭圆偏微分方程控制。用共轭梯度法求解有限体积法生成的线性方程组的电势。电势和导出电流密度分布如图3和图4所示。

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图4电流密度分布的虚拟现实渲染。

引用:

[10] Kinst t.f., Michael O. Sweeney, Lehr, j.l., Eisenberg, S.R.,“使用解剖学上真实的三维胸腔有限元模型模拟人类内部除颤。”j . Cardiovasc。电生理学。8:53 -547(1997)。