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注：Comsol依然強(qiáng)大，只是本人找不到合適的方法，在此沒有說明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的兒童，問題就變得十分困難。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)人造心臟瓣膜的過程成本高昂且漫長。

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。踩過的坑也比較多，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)問題，共同填坑。

為實(shí)現(xiàn)更貼近生理狀態(tài)的心臟動(dòng)態(tài)仿真，本研究構(gòu)建了一個(gè)可參數(shù)化的三維心臟模型，并通過 COMSOL Multiphysics 與 MATLAB 平臺(tái)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)仿真。模型在心臟表面布置了24個(gè)電極，支持多組電流激勵(lì)與電壓采集；同時(shí)，通過正弦函數(shù)表達(dá)式實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟收縮周期的模擬。借助 COMSOL API 與 MATLAB 腳本，完成了24組電流注入下的電場(chǎng)、電壓與電流密度仿真計(jì)算。

壽宸等設(shè)計(jì)了直線型葉片、偏轉(zhuǎn)直葉片、圓弧葉片、對(duì)數(shù)螺旋葉片的四種人工心臟泵，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)數(shù)螺旋葉片人工心臟泵產(chǎn)生的溶血值低于其他三種人工心臟泵。胡婉倩等研究了流量和葉片出口寬度對(duì)離心式人工心臟泵溶血的影響，通過仿真對(duì)泵內(nèi)的剪切應(yīng)力進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)溶血值進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

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)。

電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要?jiǎng)恿碓矗苯佑绊戃囕v的續(xù)航里程與行駛安全。電池包結(jié)構(gòu)的安全可靠性對(duì)新能源汽車至關(guān)重要，同時(shí)也是衡量新能源汽車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)之一。圖1 新能源汽車電池包結(jié)構(gòu)示意圖汽車在路面行駛時(shí)，會(huì)遭遇到較為復(fù)雜的路面工況，比如顛簸路、補(bǔ)丁路、坑洼路等，這些路面不平度所產(chǎn)生的激勵(lì)通過車身傳遞給電池包。

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)儐柫送粚?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)間都沒有被注意，因?yàn)樗麄兛梢院翢o問題地生活。

通過 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。

它構(gòu)建了一個(gè)無風(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)”。

在實(shí)際工程流程中，它們往往是串聯(lián)使用的：先通過快速預(yù)測(cè)篩選設(shè)計(jì)，再用高保真仿真進(jìn)行驗(yàn)證，最終在確定的結(jié)構(gòu)上構(gòu)建降階模型，用于后續(xù)運(yùn)行。 從這個(gè)角度看，AI仿真并不是簡(jiǎn)單地讓仿真變快，而是把原本統(tǒng)一的仿真過程，拆分成了“運(yùn)行響應(yīng)”和“設(shè)計(jì)探索”兩個(gè)不同問題，并分別給出了更高效的解決方案。

作者希望通過數(shù)值仿真量化評(píng)估不同數(shù)量及位置的 K-Clip 對(duì)三尖瓣反流的修復(fù)效果，系統(tǒng)分析該器械對(duì)瓣膜結(jié)構(gòu)與血液動(dòng)力學(xué)的影響，從而為患者提供最優(yōu)個(gè)性化手術(shù)方案，并總結(jié)植入策略的規(guī)律以提升術(shù)前決策的精準(zhǔn)性。

一、背景介紹冠狀動(dòng)脈是供給心臟血液的動(dòng)脈，起于主動(dòng)脈根部主動(dòng)脈竇內(nèi)，分左右兩支，行于心臟表面。冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病，簡(jiǎn)稱冠心病，也叫缺血性心臟病，會(huì)直接引起穩(wěn)定型心絞痛、非穩(wěn)定型心絞痛、心肌梗死或者心臟驟停，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致死亡。動(dòng)脈粥樣硬化會(huì)使得血管變得僵硬，并產(chǎn)生斑塊，進(jìn)而引起管腔狹窄或閉塞，造成心肌缺血或壞死。目前我國冠心病患者有1100多萬人。

因此，工程師在顯式動(dòng)力學(xué)仿真中納入了高保真度、結(jié)構(gòu)化的人體模型，如Ansys Hans模型。這是一種詳細(xì)的人體結(jié)構(gòu)模型，而不再只是一個(gè)表示形狀和重量的假人，它可以在從賽車碰撞到頭部沖擊等各種情況下，顯示人體結(jié)構(gòu)任何部位的載荷和受傷區(qū)域。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。

；人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。

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。

生物醫(yī)學(xué)：CAE 還在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域找到了應(yīng)用，用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備（例如植入式設(shè)備）以及模擬生物系統(tǒng)（例如人類心臟）的行為。例如，CAE 可用于預(yù)測(cè)植入式設(shè)備（如人工心臟瓣膜）的長期性能，有助于確保其安全性和有效性。 能源：能源行業(yè)也采用 CAE 來設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化能源系統(tǒng)，例如風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能電池板。