Построение механической модели левого желудочка сердца человека в процессе его сокращения

Аннотация

Проведен подробный анализ предшествующих работ по моделированию левого желудочка (ЛЖ) сердца человека, начиная с механических моделей в виде простейших объемных фигур (цилиндр, сфера, эллипсоид вращения) и кончая моделями, использующими реальные контуры сердца человека, полученные с помощью его ультразвукового исследования. Предложен путь построения механической модели ЛЖ на основе обработки его динамических изображений, полученных с помощью компьютерной и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Численные методы, разработанные для создания конечно-элементной модели, были реализованы в системе CMISS, которая позволяет применять методы анализа конечных элементов для решения различных сложных задач. Чтобы избежать необходимости оперировать огромными массивами чисел (до 10 тыс. числовых значений в каждый момент времени МРТ-исследования), были выбраны характерные точки трехмерного изображения ЛЖ и проведена сплайн-интерполяция каркаса модели, написанной на языке C++ с помощью модуля Cmgui. Для описания работы механической модели сокращения ЛЖ были выделены основные составляющие этого процесса: поперечное сжатие, продольное сокращение и скручивание. С этой целью было предложено использовать математические характеристики.

Ключевые слова:

сердце человека, левый желудочек, механическая модель, поперечное сжатие, продольное сокращение, скручивание