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基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题

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许炜炜, 白明珠, 林强, 胡正珲. 2019: 基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题, 物理学报, 68(17): 308-317. doi: 10.7498/aps.68.20190387
引用本文: 许炜炜, 白明珠, 林强, 胡正珲. 2019: 基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题, 物理学报, 68(17): 308-317. doi: 10.7498/aps.68.20190387
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Xu Wei-Wei, Bai Ming-Zhu, Lin Qiang, Hu Zheng-Hui. 2019: Magnetocardiogram forward problem based on personalized three-dimensional heart-torso model, Acta Physica Sinica, 68(17): 308-317. doi: 10.7498/aps.68.20190387
Citation: Xu Wei-Wei, Bai Ming-Zhu, Lin Qiang, Hu Zheng-Hui. 2019: Magnetocardiogram forward problem based on personalized three-dimensional heart-torso model, Acta Physica Sinica, 68(17): 308-317. doi: 10.7498/aps.68.20190387
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基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题

  • 浙江工业大学理学院, 杭州 310023;浙江工业大学, 生物医学物理协同创新中心, 杭州 310023

Magnetocardiogram forward problem based on personalized three-dimensional heart-torso model

  • 摘要: 建立了基于有限元法(FEM)的三维心磁正问题计算框架,以研究人体心脏电生理活动产生的磁场问题.首先对被试的心脏和躯干磁共振影像数据源进行三维个性化建模,获得心脏-躯干几何模型.其次结合心脏三维模型与修正的FitzHugh-Nagumo(FHN)方程研究由跨膜电位(TMP)产生的电兴奋在心脏内部的传导.随后利用躯干三维模型与准静态麦克斯韦方程,研究心脏电兴奋产生的生物电磁场在体内的传播过程,进而获得体表外的心脏磁场分布.心磁计算框架仿真结果显示,使用FEM的模型可以较好地模拟体表外磁场分布.一维FHN方程和直导线的简化模型数值结果分别与解析解呈现出较好的一致性,验证了该计算框架的可行性.综上,该框架成功地仿真了TMP在心脏内部的传播过程及其在体表外投影的磁场分布,这将有助于未来心磁逆问题求解的研究.
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出版历程

基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题

  • 浙江工业大学理学院, 杭州 310023;浙江工业大学, 生物医学物理协同创新中心, 杭州 310023

摘要: 建立了基于有限元法(FEM)的三维心磁正问题计算框架,以研究人体心脏电生理活动产生的磁场问题.首先对被试的心脏和躯干磁共振影像数据源进行三维个性化建模,获得心脏-躯干几何模型.其次结合心脏三维模型与修正的FitzHugh-Nagumo(FHN)方程研究由跨膜电位(TMP)产生的电兴奋在心脏内部的传导.随后利用躯干三维模型与准静态麦克斯韦方程,研究心脏电兴奋产生的生物电磁场在体内的传播过程,进而获得体表外的心脏磁场分布.心磁计算框架仿真结果显示,使用FEM的模型可以较好地模拟体表外磁场分布.一维FHN方程和直导线的简化模型数值结果分别与解析解呈现出较好的一致性,验证了该计算框架的可行性.综上,该框架成功地仿真了TMP在心脏内部的传播过程及其在体表外投影的磁场分布,这将有助于未来心磁逆问题求解的研究.

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