文摘

一个最佳的电极位置和心室(VV)延迟心脏再同步治疗(CRT)提高了它的成功。然而,失的精确量化和再同步通过双级(出)节奏与机械优化治疗策略基于计算模型仍不足。的最大圆周均匀系数估计(治愈)被用在这里是机械优化指数,这是自动计算6个不同电极位置基于三维机电犬模型引起的心力衰竭(HF)完全左束支阻滞(CLBBB)。VV延迟时间相应调整。心脏兴奋传播模拟传感器模型。机械内部的量化和室间异步当时调查eight-node等参元法。结果表明,(我)最优踱步位置从最大治疗0.8516发现左心室(LV)侧壁赤道附近站点的VV延迟60 ms,依照目前的临床研究,(ii)与电气的优化策略LV同步收缩和血流动力学改善与机械优化策略。因此,机械不同步的措施提高预测反应的敏感性和特异性。该模型在未来的临床研究有待验证。

1。介绍

充血性心力衰竭(CHF)是一种常见的心脏病引起扩张型心肌病或损坏兴奋传导系统。摘要(BiVP),或心脏再同步治疗(CRT),是一个重大突破在治疗晚期心力衰竭患者复杂discoordinate收缩引起的国际米兰——或脑室传导延迟1]。CRT有潜力提高生活的质量和功能能力,促进左心室(LV)逆重构,降低心力衰竭(HF)患者住院和死亡纽约心脏协会类III或IV瑞士法郎(2- - - - - -6]。然而,20 - 30%的病人不积极回应,CRT使用标准临床选择标准(7),一个关键的分析数据显示真正的nonresponder率估计可以或许40 - 50% (8]。数据显示,与一个贫穷的结果相关的因素是多因素疾病,病人选择不当,左心室踱步的网站,和设备编程不足可能是重要的(9]。因此,个体最佳电极位置,房室延迟(AV延迟,AVD),或室间延迟(VV延迟,自民党)CRT需要改善其成功(10,11]。然而,左心室领先位置和时间延误继续带来许多挑战关于交付的一种有效的阴极射线管。

在过去的十年里,许多研究研究了失的病理生理学和测试心脏再同步对心脏功能的影响和症状的功效增强。大多数的研究都集中在截然不同的反应者的心电图特征和nonresponders CRT。例如,左和右心室导致被放置在不同的位置达到最短的QRS时间在双刺激。目前,最佳的电极设置和时间延迟也决定通过测量心脏指数使用磁共振标签(标签),核成像(NI)或多普勒显像等(12- - - - - -15),其中大部分涉及到测量室间异步(interVA)或脑室异步(intraVA)。

然而,它可能不能满足临床医生制定一个科学合理的治疗方案CRT优化只有体检心电图或医学成像。定量信息和精确的编程的最佳刺激延迟和引导定位符合生理功能是必要的。例如,尽管人们普遍认为LV的后外侧墙是首选位置在CRT领先位置,其他LV踱步网站也被证明为选定的患者人群提供优越的福利。换句话说,没有公认的最好的LV网站踱来踱去,也没有最好的V-V区间。因此,针对病人的CRT优化是必要的。既有主体可变性和intrasubject变化(例如,比较静止和运动条件)。建模的心可以提供一个有用的辅助工具来研究心脏定量的动态行为,从而加强我们对心脏电生理的理解和在生理和病理条件下力学性能。的计算机模拟结果,针对病人的心脏似乎是解决这个问题的一个合理的解决方案,从而确定最优AV, VV时机预处理或术后对病人接受CRT的领导职位。

许多科学家都集中在个别优化的研究领先地位和节奏延误CRT的心脏建模与仿真与数学建模技术的进步。electrical-based优化方法,例如,最小化QRS持续时间、已被广泛接受,因为它很简单。因此,大多数研究都集中在优化参数的电策略在CRT。Reumann等人模拟一个房室(AV)和左束支阻滞(更多)不同减少心室传导速度基于计算机模型可见的男人和一个病人的心16]。他们认为,理想的心脏功能是实现如果心室的激发是尽可能接近生理节奏。因此,生理之间的最小误差激励和病理学/治疗,即均方根误差作为优化评价指标,自动计算12种不同的电极位置不同AV和VV间隔。结果显示单独调整电极位置的重要性,在时间延迟,患者的解剖和病理依照目前的临床研究。Mohindra等人记录120 -决定果蝇体表电极电位映射(BSPM)数据和计算的心外膜电位和等时线激活不同V-V间隔通过心电图描记的逆解决方案基于心室计算机模型(17]。他们使用LV和房车surface-activated百分比曲线之间的区域的测量心室同步各种V-V设置。他们的研究结果表明,最优的CRT踱步V-V间隔可以选择通过旨在减少心室不同步的激活模式。然而,他们发现很难与心脏模型结果与临床记录和此外,BSPM没有提供任何信息关于这些模式提高了心输出量。在某种程度上,这些数学模型进行CRT的优化参数的调整。然而,因为优化过程是基于电气标准并不一定等于机电耦合(15),模拟这些作品可能是错的,如果机械活化后电子激活不固定的延迟,即电机械分离的心肺复苏(CPR) [18]。因此,我们怀疑电气的可靠性优化策略对CRT的预测效果。电气不同步和力学性能之间的关系需要建立。如今,纠正机械不同步的重要性已经被越来越多的意识到CRT领域的优化。例如,大多数echo-based CRT优化方法目标机械同步,而不是电气同步。不幸的是,机械优化策略对CRT很少被调查在前面的计算模型。

CRT与以前相比电生理模型优化,目前的心脏模型本文扩展到包括机械收缩模型优化的节奏导致位置和CRT的室间延迟(自民党)。因为当地墙力学的空间分布非常敏感,肌纤维方向的选择,具体的数据真实的纤维取向被用于心脏变形在这项研究的真实描述。心室机械支持评估的评估圆周均匀系数估计(治疗)15,19]。本研究的目的是验证CRT与机械优化预测的可行性(治疗)和做一个对比分析心功能改善的机械(治疗)和电气(为CRT)优化策略。本研究解决这个问题通过模拟心脏电激活扩散和机械应变地图基于我们之前机电犬的高频模型结合确诊(CLBBB) [20.]。

2。材料和方法

2.1。心脏模型与CLBBB瑞士法郎

2.1.1。心脏解剖模型

本研究中使用的解剖犬心脏模型重建扫描先生的一个完整的狗心派生体内杜克大学医学中心的显微镜,达勒姆,数控,美国(数字1(一),1(b),1(c)1(d))。原始数据的空间离散矩阵大小,对应的像素大小毫米。心肌纤维取向得到扩散张量成像(梗死后)先生在7.1 T磁共振扫描仪(数据1(e),1手动(f))和不同组织划分为功能模块,包括乳头肌和浦肯野纤维网络(数字1(g),1(h))。这个模型的全部细节可以在找到20.]。注意乳头肌是不用于仿真。

2.1.2。心脏电生理特性

电子传播模型与CLBBB扩张失败的心,一个初始刺激电流大小为100μ一个/厘米²和持续时间0.5添加到右束支女士同时阻断左束支传导,使其余的传导树完好无损。最新的去极化时间确诊模拟发生在108 ms(见图2)。这些心脏电励磁序列后,可以计算心肌的活跃力量。

心室细胞模型
动态离子细胞模型开发的温斯洛et al。21)是用来模拟一个心室细胞电生理学。细胞模型和不同离子通道电流可以通过下面的微分方程来描述: 在哪里跨膜电位,膜电容,通过离子通道电流吗通道的电导,的逆转可能是通道(20.]。

反应扩散方程
异步激发更多的传播和脑室传导模拟基于传感器模型的反应扩散方程的解决方案如以下所示的并行计算策略: 在哪里跨膜离子电流的总和,是跨膜刺激电流密度,代表了扩散系数。

为了解决单畴结构方程,初始方程(3)以及边界条件(4)要求:

2.1.3。机电耦合

在这项研究中,我们模拟了电励磁和机械收缩作为两个独立过程弱耦合在一起通过使用激发波前驱动活跃紧张的发展。

心肌力学性能
后心脏电励磁序列测定电子的激发传播算法模拟,计算心肌的合成活跃的力量。肌纤维的主动压力发展依赖于时间和肌节长度和在去极化的时机发起,作为Kerekhoffs et al。22- - - - - -24]。然后沿着纤维计算作用力。

有限元法(FEM)
在这部作品中,心室壁被分成14层沿长轴从顶点到基地的LV(见图3)。总共有2269个六面体的元素和8736度的自由。一个3 d 8-node等参元素作为基本元素。注意,原始参考心脏几何对应于狗的心脏的舒张状态。同时,肌肉都限制了心室基本元素由于胸膜的约束。

分析心室的运动,下列方程在时间需要计算: 在哪里总刚度矩阵,的体积是节点位移向量,然后呢的总矢量活跃力量: 在哪里上面描述的是一个元素的节点力向量,然后呢是一个元素的刚度矩阵用以下表达式: 在哪里层的弹性矩阵吗和段表示数量/总数量的层段分别在圆周方向上。

在fiber-coordinate系统中,节点力向量的每个元素纤维的方向可以计算如下所示: (在哪里是几何矩阵的一个元素,是活跃的肌纤维收缩发生后压力作为时间的函数的和肌节长度的历史,雅克比矩阵的行列式,局部坐标系与震级从−1比1,和层的数量和总数量是一个元素,分别和是纤维坐标和全球坐标之间的变换矩阵(见附件吗一个)。

这些心脏力学本构关系被整合到一个连续的机电模型biventricles预测位移和变形。从(5)(7),我们可以计算位移。与力学相关的方程与eight-node等参元法解决。局部心肌圆周应变的biventricles然后计算在收缩阶段。机械性能而言,横向各向同性材料被认为是在任何时候在心肌。体外刚度参数和材料常数(之前被用作20.]。

2.2。优化策略

2.2.1。机械指数

机械不同步是一个潜在的指标预测对CRT的反应。小说为例,超声心动图图像散斑跟踪应用程序midventricular极震区图像可以量化不通过计算多个圆周点的径向应变平均几个标准段,从而预测响应CRT (25]。支持研究通常被定义为峰值应变的时机的差异从最早到最新的部分。然而,大多数临床医生更倾向于使用圆周均匀系数的估计(治愈)作为评估机械不同步在CRT的实践15,26,27]。因此,在这项研究中,使用治疗指数机械不同步。

根据该报告(15),极震区片赤道附近的运动能反映实际的同步收缩心室壁的过程;因此,在这项研究中,我们选择了四极震区片赤道附近站点(在我们的心脏模型层6 - 9)计算治疗,除最顶端和基底区域(数据3(一个),3 (b))。犬类的双坐标系统的力学模型如图3 (c)。该算法如下。

步骤1。计算圆周应变在整个LV-midwall (在30 circumferentially-distributed地点设在)每个极震区部分(设在)和阴谋为每一个时间框架和空间位置。振荡情节,就越被周围的部分短轴之间的不同步。要解释这一点,我们可以画出圆周应变和空间段的位置如图4说明了这一点。然后,从数据,零S0和一阶S1条款可以通过傅里叶级数分解。完全同步的心脏出现一条直线(仅仅S0术语),而一个完全dyssynchronous将表现为正弦信号(S1)(图4)。

步骤2。情节的四个mid-wall极震区片然后进行傅里叶分析Matlab7.0.1 fft()的函数,结果在空间和时间平均收益率 在哪里和是空间和时间的零和一阶动力方面,分别。意味着比”是指加一阶实力”提供了治疗指数,和治疗的最大价值是1段收缩同步;而对称dyssynchronous收缩产生治疗= 0 (15,26,27]。

计算零和一阶实力的进一步描述层6 - 9在赤道的网站在一个给定的时间在附录中给出了B。然后用(9),可获得治愈。

步骤3。计算治疗每一对电极和每个自民党和选择最大CRT治疗结果最优。因为CRT的左心室不同步是一个重要的决定因素的反应,治疗选择计算从LV和隔或者作为预测的判据对CRT的模拟。

优化方法被应用于更多的机电犬心脏模型。治疗的效果的优化参数顺序计算为每个位置和自民党踱步的组合。CRT的优化结果可以确定的组合提供了最大的治愈。

2.2.2。电指数

电优化策略的描述可以发现在许多发表的报告。简单地说,假定最优心输出量是通过窦性心律,正常电生理参数(16]。因此,踱步疗法的目的是恢复一个电生理状态尽可能接近生理机电耦合。在这里,我们计算均方根误差生理激发在窦性心律和病理之间的激励如下: 在哪里体元元素的整数,投入激活体素窦性心律下,体素的激活时间在病理条件下。因此,通过最小化,心脏的活动将尽可能健康的激活,将提供一个最优的组合踱步在CRT站点和时间延迟。

2.3。目标函数的优化问题

为了使心脏功能的对比分析改进机械(治疗)和电气(为CRT)优化策略,定义了两个目标函数如下。

2.3.1。不同步指数(DI)

支持研究通常被定义为峰值应变的时机的差异从最早到最新的部分,由DI,可以用来描述biventricles的同步收缩。在临床研究中,径向应变通常是用来代替最大主应变。然而,他们都表示心脏壁的增厚。

2.3.2。射血分数(EF)

EF的血流动力学参数,这是血逐出心室的比例与每个心跳,可以确定心脏功能。自从LV是心脏的主要动力,EF通常是测量只在LV。的LV的函数,也称为左心室射血分数(LVEF),可以帮助确定心脏血流动力学的影响。LVEF的定义是 量产品类别意味着LV的end-diastole而代表end-systole的LV体积。

2.4。网站和自民党踱来踱去

2.4.1。踱来踱去的网站

在这项研究中,BiVP被选为CRT模拟。在诊所,医生常常选择冠状静脉窦的分支为LV踱步站点,如图5(一个)。前,横向,冠状静脉窦的后分支策划根据原来的解剖数据如图1(c),1(d)。此外,为了更好地对比不同LV节奏的影响导致头寸CRT的响应,theoptional LVpacing网站选择和赤道网站底部的LV沿着树枝血冠状静脉,如图5 (b)。踱步领导在横向平面如图的立场5 (c)。右心室尖(RVA)心内膜,点RVA(36岁,79年,49岁),被选为房车踱步领先的位置。LV电极放置在前,后壁的LV除了LV自由墙(LVFW)紧随其后,POST-B(77、98、89)后,POST-E(79、94、57)后赤道,LAT-B(114、62、89)基地,外侧LAT-E(108年,53岁,57)横向赤道,ANT-B(90、89)前基地,和ANT-E(57) 67年,20日在前赤道。然后,每一对的节奏进行左、右心室位置产生六电极设置CLBBB模型探讨电极位置的影响对CRT的回应。

2.4.2。节奏时间延迟

一般来说,窦房结的激活是AV的参考时间延迟。几项研究指出,自民党应该优化根据AV延迟的变化来获得最大血流动力学的好处(16]。然而,因为最初的犬类数据不包括心房,全心的建设模式是不可行的,因此AV延迟在这项研究保持不变。考虑犬活化期的特点,我们选择−72 ms,−60 ms,−48女士,女士−36,−24女士,−12 ms, 0女士,女士12、24女士,36女士,48女士,女士60和72 ms自民党计时。与临床研究,自民党计时的范围扩大到更好的调查自民党对CRT的最佳疗效的影响。正值表示,LV是第一个心室刺激和消极的自民党表明right-before-left心室刺激。因此,有78个在整个模拟相乘起搏器导线和自民党号码。因此,优化可以通过最大化治愈或者减少通过调整位置和自民党踱来踱去。

2.5。数字解决方案

模拟心脏的激发各向异性传播整个心室心肌在计算上非常昂贵。因此,应该使用高性能计算技术。利用算子分裂方案,适应时间步,和向后微分配方技术的并行实现,我们解决了单畴结构方程的心脏激发各向异性传播成功(28]。节奏的结合位置和自民党,电子传播的模型跑了大约10小时在戴尔电脑有四个3.0 GHz Xeon处理器运行在并行和4 GB的RAM。计算治疗花了大约190 MB的内存和1.5小时戴尔电脑用一个3.0 GHz Xeon处理器。

3所示。结果

3.1。CRT的最优结果

治疗的最大价值为0.8516,与节奏网站点LAT-E和自民党60 ms(见图6),它可以被视为CRT的最优结果。治疗更多的价值计算模型是0.67。据临床报道,心脏机械同步也确诊患者(治疗在一个心动周期:)[27]。最大的价值治愈BiVP优化后显著增加,表明CRT可以提高LV的intrasynchrony瑞士法郎与确诊心。

电优化策略,一个最佳的节奏位置和自民党还发现了一个最小的错误37.26 ms。最优刺激网站也是LAT-E点,但自民党(0)女士。

寻找潜在的治疗和自民党的关系,CURE-VV延迟时间的图列映射是绘制在图6。发现治愈的值较大,自民党≥0 ms,这意味着LV是第一个刺激。但对于不同的LV网站踱步,治疗各种无序没有继续升序或降序的趋势与自民党的变化。这表明,存在治疗之间的非线性关系和自民党时间。然而,自民党的增加,特别是当自民党≥48女士,治疗各种小,同样的事情发生在自民党≤−48女士。对自民党≥60 ms,治疗不会再次上升。很明显,治疗与自民党= 0,女士没有最大的前自民党中常用的设置。

此外,治愈LV踱步站点心室赤道附近站点的值都大于那些基地自民党≥12 ms。然而,LV的治疗踱步侧壁在赤道附近的位置,也就是说,LAT-E踱步位置,总是最大的。也可以发现治愈值较小的节奏铅时在基地附近的前壁,即位置ANT-B和ANT-E踱来踱去。

3.2。CRT治疗与优化结果的对比

为了更好地与临床发现,我们把极震区LV分成四段,名叫前壁、侧壁、后壁,并隔(图7)。然后,积极的最大主应变(也称为最大应变)从多个圆周点平均计算赤道附近的几个标准段网站(7)层。最大应变与时间是绘制在三个条件下,包括瑞士法郎模型与确诊、CRT优化模型以最大的治愈和CRT与最小优化模型(图8),因此预测他们的反应CRT (25]。最大应变,是用来表示心脏壁增厚(20.]。是绿色的拉格朗日应变张量的最大特征值的表达式 在哪里代表单位矩阵和上标代表矩阵转置,变形梯度张量表明旋转和变形点。

在确诊的模拟,如图8(一个)DI = 60 ms与峰值应变而鼻中隔最早的外侧和后壁最新的峰值应变。LVEF的模拟确诊是22%。然而,在CRT的仿真机械优化策略(治疗= 0.8516),这四个部分的时间(前壁、侧壁、后壁和鼻中隔)峰值应变几乎同时发生,如图8 (b),因此DI = 0。LVEF BiVP模拟的是35%,这意味着LV CRT后血流动力学功能的增强与机械优化策略。

“最大Strain-Time”曲线与最小女士(37.26)绘制结果最优的CRT电指数(图8 (c))。确诊结果相反,外侧和后壁是最早的峰值应变而鼻中隔是最新的峰值应变。最佳节奏铅是位于点LAT-E自民党为0。计算DI 30 ms LVEF的30%。

4所示。讨论

CRT的临床研究结果表明,调整节奏领先地位和自民党是非常重要的对一个人最好的改善血液动力学(29日]。然而,仍然需要更多的定量信息,确定最优VV时机预处理或术后对病人接受CRT的领导职位。基于耦合双CLBBB犬的机电模型,机械和电气优化策略预测CRT的影响进行调查。不同于以往的电气优化策略的CRT (),我们采用机械优化策略治疗的一致性评价指标研究。正如我们所知,心脏的主要功能是泵血和交换代谢物。因此,心脏和心脏血流动力学的机械功能是最基本特征和基本标准来评估心脏功能。

LV的植入位置踱步铅被证明是非常重要的改善心室收缩同步性(30.]。从图6,它表明,最优位置踱步在LV侧壁(LVLW)赤道附近的站点(点LAT-E)机械指数的基础上治疗。也可以发现一个更大的治疗可以获得通过将刺激后壁在基地(点POST-B)或在赤道附近的前壁(点ANT-E)的网站。建议临床医生,LV的节奏领导应该植入冠状静脉窦的后或外侧静脉在BiVP依照我们的仿真结果30.]。因此,心肌的机械同步收缩被迫变得更好。根据临床研究(31日,32),左心室后壁(LVPW)和LVLW常被确诊病人的最新激活网站。换句话说,我们也确认,最新的激活或机械收缩网站可能是最佳的刺激点,这也验证了数学模型,执掌et al。33]。此外,图6也向我们展示了一个更好的LV收缩同步(LV)可以通过把电极踱步赤道附近站点(点POST-E LAT-E, ANT-E)比底部附近站点(点POST-B LAT-B, ANT-B)。

然而,自民党的增加,尤其是对自民党≥48女士,治疗不同,同样的事情发生在自民党≤−48女士。对自民党≥48女士,LV是第一个心室节奏。然而,当房车是节奏,内在激励或激发LV踱步领导事先蔓延到房车。由于不应期的影响,踱步的房车(RVA)不会发挥作用。因此,当自民党治愈值没有变化大于某个值。

从图6,它显示我们所有最大治疗值大于0.8150时自民党≥0。我们还可以发现一个更大的治疗可以获得自民党女士= 0时,特别是那些与LV起搏器导线位于赤道的网站。临床医生观察到,一个更大的治疗可能会获得第一个LV时刺激(自民党≥0 ms),约28.4%的患者可能会优化血液动力学的自民党0时提供女士(34]。在病理条件下更多的正常节奏被打破,去极化传播更慢和不均匀。由于被宠坏的激发传播,深刻的两心室收缩序列的异常,影响心室收缩活动和减少心脏功能。在模拟确诊(图2)、电气和机械延迟明显LVFW段,这提出了一个严重的心室不同步(20.]。因此,LV需要首先节奏的协调收缩在CRT全心。第二代双腔起搏器的发明之前,自民党的初始工厂设置为0。然而,它可以从我们的仿真结果,发现最优自民党不是0,但60 ms,基于预测的机械战略CRT的反应。因此,它仍将是自民党的优化的必要条件。

CRT后进一步观察LV的增强同步优化和对比机械(治疗)和电子之间的最优结果()战略,最大Strain-Time曲线被绘制在图8。更多的模拟(见图8(一个)),峰值应变的时候所有的心室段有不同程度的延误依照临床现象(30.),DI 60 ms和LVEF的22%。然而,最优结果与治疗表明,LV有更好的同步(DI = 0 ms,这意味着所有的LV段合同几乎同时,如图8 (b))和LVEF更高(35%),而最优结果的CRT电气标准()有一个糟糕的同步(DI = 30 ms,这意味着LV仍有一些dys-synchrony,如图8 (c))和LVEF较低(30%)。结果证明,机械指数(治愈)用于该模型优于电指数(CRT的最优参数。也证实了这一事实治疗能更好地反映LV同步和血流动力学结果,尽管biventricles不可能获得最好的电气同步(25]。医生证明,收缩期改善和机械再同步不需要电气同步在确诊的扩张失败的心15]。机械协调扮演主导的角色在全球收缩压与BiVP改进方法。此外,它可能容易优化的参数CRT与诊所图像方法使用机械标准,如核磁共振,心脏内的超声波,等等。几项研究已经表明,机械心脏成像dys-synchrony的优越的措施应对CRT的标记,而心电图QRS时间(25,27,33,35]。在CRT优化的实践,临床医生通常使用TDI跟踪“组织速度-时间”septal-to-lateral延迟的最大速度定义为LV不同步,或使用echocardiograph技术跟踪与伊尔“径向strain-time”曲线,峰值应变的最新延迟定义为LV支持。自民党可能产生最小的septal-to-lateral延迟和最大心输出量(CO)将被选为最优CRT的自民党,类似于我们的验证方法25]。然而,注意,在这项研究中,改善机械协调和泵功能可能被观察到在最优结果(DI = 60 ms, LVEF = 22%)与治疗和作为阴极射线管的优化策略。心脏壁的增厚也提高CRT后最大峰值应变原则(多媒体播放器)确诊模型中从0.70增加到0.77 CRT优化模型的基础上,治疗策略如图8 (c)。然而,在CRT优化模型基于多媒体播放器策略是大,值为0.98时,如图8 (c),显示一个更好的局部心肌收缩功能。

之前电优化程序是基于电气等时线,也就是说,电激活的细胞,这并不一定等于机电耦合,即延迟电解偶联的现象。假设机械活化后的电激活一个固定的延迟,结果与CRT的电优化策略可能是有效的,因为时间偏移量将被添加到所有的心肌细胞。只要延迟之间的电气和机械活化细胞不同,CRT的电优化策略可能不准确,因为病理延长机械活化的影响延迟电解偶联。损伤心肌闰盘电机械分离的另一个现象。因为电励磁的传导是通过细胞间“差距交界沟通”,连接的路径可能是部分或完全关闭时,有一个非常低血钙水平或酸中毒导致受损区域传导干扰。对心脏电机械分离,节奏的调整位置或自民党可能会产生盈利的结果,但节奏网站的优化和自民党的CRT电气优化策略可能会得到一个伟大的折扣(18]。

简单地说,电气和机械激活并没有完全相等。然而,随着机械标准(治疗或其他hemodynamical指数)来优化CRT的参数,可以解决这个问题。另外,改进机械协调和功能可能诱导LBBB-CHF心没有生成电气同步。最优延迟和节奏站点的不同是由于心脏几何形状的差别,电气和机械性能,以及地区差异的时间之间的时间电励磁和机械收缩模型的一部分相对于另一部分。因此,临床医生并不总是会选择节奏的侧壁的位置。的帮助下一个特定的计算心脏模型,定量信息将获得提高我们理解失,减少CRT的盲目性。

4.1。限制

在这项研究中,然而,仍然有一些缺陷在CRT的优化模型。由于缺乏心房数据,建设一个全心模型并不可行,因此,调整AV延迟还没有考虑。此外,血液动力学参数应该考虑在未来的建模,如心输出量和(最大值的一阶导数LV(峰值压力),通常被用作CRT在诊所的最优参数25,36]。此外,沉重的计算负载可能会限制临床应用的计算模型。本研究的另一个主要的限制是使用一个标准的心脏模型。然而,在临床实践中,有许多变化,例如,各种几何的心脏,心脏的各种电气性能(传导速度,导电块,梗塞区等),各种心脏的机械性能,各种自主音调,等等。因此,单一的模拟研究的结果不能外推到现在临床病人。

5。结论

通过使用双机电耦合模型犬的心脏,优化电极位置和VV延迟时间的CRT BiVP已经调查,治愈的机械标准和电气标准。我们还证明了机械不同步测量能够预测CRT的影响,比电支持措施。

CRT与其他计算优化模型相比,机械收缩和变形是包含在我们的模型中,计算和机械指数治愈。结果表明,LV踱步过定位是一个非常重要的因素,影响CRT和血流动力学的变化的结果。同时,自民党的变化将导致机械同步变化,应考虑在CRT的优化。因此,它是非常重要的对于一个个人调整电极位置以及时间延误病人的解剖学和病理学,依照目前的临床研究[34,37,38]。此外,我们可以从仿真结果得出该网站最新的机械活化可能是最佳的左心室领先地位为当前LBBB-HF模型,但它可能会受到冠状静脉的解剖。与电气优化策略相比,仿真结果表明,LV同步收缩和血流动力学与机械优化策略可以提高更多的预测CRT的效果。机械不同步,而不是电分散,似乎更相关。因此,机械不同步是一个潜在的更好的预测意味着应对CRT。然而,它确实指出,在临床实践中应用此建模方法,针对病人的心脏机电模型必须建立(39]。

附录

答:计算纤维坐标和全球坐标之间的变换矩阵

由于纤维取向不同对不同子层在一个六面体等参元素,纤维坐标和全球坐标之间的转换是必要的。如图9,我们首先需要转移fiber-coordinate系统(- - - - - -- - - - - -选择,一个轴配合当地的肌肉纤维方向,另一个是由心外膜表面法向量)新surface-coordinate系统(- - - - - -- - - - - -,一个轴是选择与心外膜表面法向量一致,另一个是由心外膜圆周或切线向量),变换矩阵由单个子层的纤维方向角;然后转移surface-coordinate系统(- - - - - -- - - - - -)全球坐标系统(- - - - - -- - - - - -),变换矩阵由两个doordinate系统之间的方向余弦。

最后,变换矩阵纤维之间的坐标和全球坐标如下:

b .计算零和一阶实力

码计算零和一阶实力的层Matlab7.0.1 6在给定的时间如下: 在哪里是圆周的菌株在整个LV-midwall 30层6压分布位置。

从上面,我们可以得到零功率项(s02_6)和一阶项(s12_6)层6在给定的时间。零和一阶实力的层7日至9日在周期可以以同样的方式获得。

确认

这个项目是由中国国家自然科学基金(81171421、81171421和81171421),广州珠江科技新星首府(2011 j2200001)和新世纪优秀人才计划的大学(ncet - 04 - 0550)。作者要感谢教授爱德华·w·许杜克大学生物工程学系提供数据和技术讨论。