整合电生理学、力学和循环的双心房数字孪生：从生理学到心房颤动 - 心脑血管

整合电生理学、力学和循环的双心房数字孪生：从生理学到心房颤动A biatrial digital twin integrating electrophysiology, mechanics, and circulation: from physiology to atrial fibrillation | bioRxiv

环球医讯 / 心脑血管来源：www.biorxiv.org西班牙 - 英语2026-09-15 13:56:56 - 阅读时长2分钟 - 680字

本文介绍了一个多尺度心房数字孪生模型，该模型整合了三维心房电生理学、力学与闭环零维循环模型，用于模拟正常和病理状态下的心房功能。模型基于患者特异性双心房解剖结构进行校准，能够再现生理性区域激活时间、心房容积、射血分数和压力-容积环特征。通过敏感性分析量化了主动收缩、被动刚度、边界条件和循环参数对心房功能的影响。最后，模型应用于持续性心房颤动的病理场景，展示了电生理重构如何跨尺度传播，导致有效心房收缩丧失、房室血流模式改变和心输出量临床显著减少。

心房电机械功能通过调节心室充盈和整体血流动力学在心脏功能中发挥关键作用，然而，跨尺度一致地建模心房电机械功能仍具挑战。本研究提出了一种用于模拟正常和病理心房功能的多尺度心房数字孪生模型，该模型被构建为一个电机械框架，用于双心房模拟，将三维心房电生理学和力学与闭环零维循环模型耦合。该框架基于患者特异性双心房解剖结构进行校准，以再现生理性区域激活时间、心房容积、射血分数和压力-容积环特征。模拟捕捉了整个心动周期中的所有心房功能阶段，包括逼真的“8”字形压力-容积环，这是计算研究中难以实现的方面。一项系统性敏感性分析量化了主动收缩、被动刚度、边界条件和循环参数对心房功能的影响。最后，通过诱导持续性心房颤动应用于病理场景，展示了电生理重构如何跨尺度传播，导致有效心房收缩丧失、房室血流模式改变以及心输出量出现临床相关的减少。总体而言，这个多物理场和多尺度框架为研究健康及病理条件下心房电学改变如何驱动机械和血流动力学改变提供了一个稳健的平台。