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注：Comsol依然強(qiáng)大，只是本人找不到合適的方法，在此沒(méi)有說(shuō)明Comsol軟件能力弱圖 6 Comsol動(dòng)網(wǎng)格及網(wǎng)格重新劃分心臟瓣膜模擬 3.2模擬結(jié)果展示 圖 7 心臟瓣膜網(wǎng)格自動(dòng)剖分展示 圖 8 心臟瓣膜仿真流場(chǎng)壓力展示 圖 9 心臟瓣膜打開(kāi)模擬

南極熊導(dǎo)讀：風(fēng)濕熱可能會(huì)損害兒童的心臟瓣膜，導(dǎo)致風(fēng)濕性心臟病、中風(fēng)和心力衰竭。如今，通過(guò)手術(shù)修復(fù)心臟瓣膜是可能的，但如果患者是身體仍在生長(zhǎng)的兒童，問(wèn)題就變得十分困難。有時(shí)，需要進(jìn)行多次侵入性手術(shù)才能用更大的瓣膜進(jìn)行替換，而生產(chǎn)人造心臟瓣膜的過(guò)程成本高昂且漫長(zhǎng)。

3、心臟瓣膜疾病的評(píng)估與人工瓣膜優(yōu)化心臟瓣膜的狹窄或反流會(huì)導(dǎo)致血流紊亂，而人工瓣膜的設(shè)計(jì)需平衡血流動(dòng)力學(xué)性能與并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景： 天然瓣膜病變?cè)u(píng)估：模擬二尖瓣反流時(shí)的反流束形態(tài)、流速和壓力損失，量化瓣膜功能障礙程度，輔助判斷手術(shù)時(shí)機(jī)。

3、心臟瓣膜疾病的評(píng)估與人工瓣膜優(yōu)化心臟瓣膜的狹窄或反流會(huì)導(dǎo)致血流紊亂，而人工瓣膜的設(shè)計(jì)需平衡血流動(dòng)力學(xué)性能與并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景： 天然瓣膜病變?cè)u(píng)估：模擬二尖瓣反流時(shí)的反流束形態(tài)、流速和壓力損失，量化瓣膜功能障礙程度，輔助判斷手術(shù)時(shí)機(jī)。

一種是闡明由心臟瓣膜畸形引起的疾病的發(fā)病機(jī)理。第二項(xiàng)是對(duì)腦動(dòng)脈瘤搭橋手術(shù)的初步檢查的研究。第三是闡明鳥(niǎo)類呼吸器官的機(jī)制，以期應(yīng)用于仿生學(xué)和生物分類學(xué)。我們?cè)儐?wèn)了同一實(shí)驗(yàn)室的中村正典副教授（照片1）的詳細(xì)信息。 探索由心臟瓣膜畸形引起的血管疾病的致病機(jī)理 　出口處有一個(gè)閥門，血液從心臟流到主動(dòng)脈，以防止血液回流。該瓣膜通常由三個(gè)組成，但在稱為主動(dòng)脈瓣二尖瓣外翻的疾病中，只有兩個(gè)瓣膜。

埼玉大學(xué)大學(xué)院理工學(xué)系機(jī)械科學(xué)系 生物力學(xué)研究室副教授中村正典先生 探索由心臟瓣膜畸形引起的血管疾病的致病機(jī)理出口處有一個(gè)閥門，血液從心臟流到主動(dòng)脈，以防止血液回流。該瓣膜通常由三個(gè)組成，但在稱為主動(dòng)脈瓣二尖瓣外翻的疾病中，只有兩個(gè)瓣膜。這是一種先天性畸形，發(fā)生在千分之一的人中，但是大多數(shù)人大部分時(shí)間都沒(méi)有被注意，因?yàn)樗麄兛梢院翢o(wú)問(wèn)題地生活。

最近研究了下心臟瓣膜仿真，先把自己簡(jiǎn)單流程發(fā)出來(lái)。踩過(guò)的坑也比較多，也還有很多坑一直在填，可能就是某一個(gè)點(diǎn)沒(méi)對(duì)，撞了好多次墻才走對(duì)，所以希望有在做相關(guān)仿真工作的可以多多溝通，交流技術(shù)問(wèn)題，共同填坑。

通過(guò) PyAnsys-Heart，研究人員可以在統(tǒng)一框架內(nèi)引入電激動(dòng)傳播、心肌收縮與血液系統(tǒng)循環(huán)等關(guān)鍵生理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟整體行為的高保真數(shù)值模擬。這為研究心律失常、心肌病變以及裝置交互（如起搏器、瓣膜或?qū)Ч埽┨峁┝藦?qiáng)有力的工具支持。同時(shí)，該自動(dòng)化流程大幅縮短了從影像到仿真的準(zhǔn)備時(shí)間，為構(gòu)建大規(guī)模虛擬心臟隊(duì)列、推進(jìn) in silico 臨床試驗(yàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

具有兩對(duì)電極的心臟示意圖，每一對(duì)電極由一個(gè)球形工作電極和一個(gè)環(huán)形對(duì)電極組成（見(jiàn)下圖）。從嬰兒到老年人，幾乎各個(gè)年齡群體都會(huì)用到起搏器，并且每個(gè)群體都有不同的需求。如果專業(yè)人員可以對(duì)起搏器的工作方式進(jìn)行建模和仿真，就可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行虛擬測(cè)試，而不是依賴動(dòng)物或人體實(shí)驗(yàn)。建模和仿真也比現(xiàn)實(shí)世界的 體內(nèi) 起搏器實(shí)驗(yàn)更高效、成本更低。

圖1 三維參數(shù)化心臟模型二、子任務(wù)細(xì)分a) 心臟幾何建模與參數(shù)化運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)：構(gòu)建含時(shí)間參數(shù)化收縮的心臟模型，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)間變化的生理形態(tài)模擬。 步驟：在 COMSOL 中定義變量 L0, f, Lt 控制心臟收縮；使用拉伸 + 橢球構(gòu)建心臟主體；添加24個(gè)電極柱體，進(jìn)行鏡像與移動(dòng)；實(shí)現(xiàn)形變表達(dá)式 Lt = L0*(1 - 0.1*sin(2*pi*f*time))。

因此，本文通過(guò)CFturbo和Solidworks軟件對(duì)不同葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的離心式人工心臟泵建模，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件Fluent完成了不同葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的人工心臟泵的仿真，探討了葉片出口角度、葉片出口寬度、葉片厚度以及分流葉片對(duì)離心式人工心臟泵的剪切應(yīng)力分布、水力性能的影響。

；人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。

案例25-心臟支架模擬 本案例演示了如何模擬在堵塞動(dòng)脈中進(jìn)行支架替換過(guò)程中和替換后的支架-動(dòng)脈相互作用。 主要用到了下列高階建模技術(shù)： ? 接觸 ? 生死單元 ? 混合u-P公式 ? 非線性穩(wěn)定 簡(jiǎn)介 金屬裸露支架是一種能夠有效打開(kāi)動(dòng)脈粥樣硬化和其他堵塞的器件。支架的成功很大程度上取決于動(dòng)脈和支架之間的力學(xué)作用。

另一方面，對(duì)時(shí)間相關(guān)效應(yīng)建模的方法——例如，在心率傳感器的應(yīng)用情況下——將在下一節(jié)中討論。 模擬心率傳感器 為了模擬心率監(jiān)測(cè)，我們可以使用 ZOS-API 來(lái)模擬組織中的脈動(dòng)血流。我們通過(guò)調(diào)整皮膚層的血液含量來(lái)模擬心臟周期的不同階段，然后我們檢查探測(cè)到的背散射光作為時(shí)間步長(zhǎng)的函數(shù)，將各層血液含量的時(shí)間變化通過(guò)倍增因子考慮在內(nèi)，假設(shè)血容量在每一層中按比例且同時(shí)變化。

3D 打印的骨科植入物、合成心臟瓣膜和骨骼改善了許多患者的整體生活質(zhì)量。●先進(jìn)的醫(yī)療保健服務(wù)：3D 打印可以提供具有生物相容性的個(gè)性化醫(yī)用敷料材料。這些材料的柔韌性促進(jìn)傷口快速愈合。使用3D打印開(kāi)發(fā)的手術(shù)器械提高了手術(shù)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在可以用3D打印技術(shù)制造微流體芯片。這些芯片可以檢測(cè)出人體的異常情況，并可用于實(shí)時(shí)診斷。

另一方面，對(duì)時(shí)間相關(guān)效應(yīng)建模的方法——例如，在心率傳感器的應(yīng)用情況下——將在下一節(jié)中討論。模擬心率傳感器為了模擬心率監(jiān)測(cè)，我們可以使用 ZOS-API 來(lái)模擬組織中的脈動(dòng)血流。我們通過(guò)調(diào)整皮膚層的血液含量來(lái)模擬心臟周期的不同階段，然后我們檢查探測(cè)到的背散射光作為時(shí)間步長(zhǎng)的函數(shù)，將各層血液含量的時(shí)間變化通過(guò)倍增因子考慮在內(nèi)，假設(shè)血容量在每一層中按比例且同時(shí)變化。

通過(guò) API 修改人體組織參數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)，當(dāng)心臟在收縮期將血液泵入血管時(shí)，皮膚層的相對(duì)血液含量會(huì)翻倍。我們使用經(jīng)驗(yàn)函數(shù)來(lái)表征這種脈動(dòng)，下圖顯示了 5 個(gè)心臟周期的結(jié)果（10步長(zhǎng)/周期）。基于此，我們首先計(jì)算了每一層的血液含量，然后我們相應(yīng)地更新了折射率、平均自由程、透射率和Henyey-Greenstein 散射分布的各向異性因子 g。

心臟仿真 人體心臟，是結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)型多物理場(chǎng)系統(tǒng)中最復(fù)雜的案例之一。電脈沖會(huì)觸發(fā)肌肉組織中的大變形，進(jìn)而推動(dòng)和拉動(dòng)血液，使其通過(guò)周期性開(kāi)合的瓣膜。研究人員和工程師使用多物理場(chǎng)顯式動(dòng)力學(xué)工具（如LS-DYNA軟件）對(duì)這種動(dòng)態(tài)相互作用進(jìn)行建模，其中包括血流等部位的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）。

它構(gòu)建了一個(gè)無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的演練平臺(tái)：外科醫(yī)生可在虛擬心臟上反復(fù)預(yù)演復(fù)雜手術(shù)路徑，優(yōu)化手術(shù)規(guī)劃；藥物研發(fā)者能提前在數(shù)字模型中預(yù)測(cè)個(gè)體化反應(yīng)，篩選最佳治療方案；工程師得以在仿真環(huán)境中迭代測(cè)試新型起搏器、瓣膜等器械設(shè)計(jì)，加速創(chuàng)新落地。從精準(zhǔn)的手術(shù)藍(lán)圖、個(gè)性化的用藥指導(dǎo)，到革命性器械的誕生，仿真技術(shù)正深度融入診療全鏈條，推動(dòng)治療方式從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”邁向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”與“預(yù)測(cè)驅(qū)動(dòng)”。

比較表明，使用梁-梁接觸的梁模型在簡(jiǎn)化建模和減少計(jì)算時(shí)間方面具有最佳優(yōu)勢(shì)。 重點(diǎn)介紹了以下特性和功能： • 通過(guò)CONTA177單元建模的梁-梁和梁-面接觸 • 橫梁之間的內(nèi)部接觸 介紹和問(wèn)題描述 多線線圈和多股電纜主要用于醫(yī)療設(shè)備和汽車行業(yè)。一個(gè)例子是植入式導(dǎo)線，它可能是心臟除顫器等醫(yī)療設(shè)備的一部分。