心脏有限元模型的有限元应用

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心肌是近似不可压缩的，心肌被视为是一种非刚性的会发生形变的弹性体材料，心脏在收缩、舒张时必然会产生体力或表面力；而应变分析是描述连续体内部形变的方法，是目前用于量化分析心脏形变的常用工具。许多心脏运动分析算法都使用应变张量来表示心肌的形变，应变张量是弹性力学中的概念，能包括形变的全部信息。该方法能对心肌组织的形变进行精确估计，因此被广泛应用于描述弹性塑性体的形变。在有限元模型中，重建心脏在整个心动周期中的3D形状以及任意心肌点的运动轨迹，并能对心肌的运动情况进行分析，是目前心脏图像分析领域中重要的研究方向。

相关文献示例：文献来源：兰凤崇,童芳,陈吉清,李雄.胸部钝性冲击时刻对心脏损伤的影响[J].湖南大学学报(自然科学版),2021,48(10):1-10.

摘要：为研究与心动周期有关的胸部冲击时刻对钝性心脏损伤的影响，开发并验证了一

个精细人体心脏生物力学模型，并针对 40 例处于不同心动周期的心脏进行胸部冲击仿真. 心

脏模型几何来源于医学影像，包含四个心腔、瓣膜以及主动脉、肺动脉等结构. 通过 Abaqus 中基于面的流体腔方法考虑冲击过程中血液与心脏的流固耦合作用. 心脏的不同状态采用各心

腔内压力与瓣膜的激活与否来表征.仿真结果显示：（1）建立的心脏模型在胸部正面冲击下心内血压曲线在试验范围内，能够正确反应心脏的冲击响应.（2）乘员胸部正面冲击下，左心房的血压峰值为（164.91±17.33）kPa，明显高于右心腔，使二尖瓣损伤风险高于三尖瓣；右心心肌的应力值为（1887.07±168.74）kPa，远大于左心，导致右心更容易发生心肌破裂.（3）心脏处于心室充盈期受到冲击时，心肌应力为（1901.3±150.7）kPa 明显高于其他时刻，更容易发生心脏损伤.（4）心腔内的初始血压对碰撞中的峰值血压影响不明显，Pearson 相关系数小于 0.2；而瓣膜的开闭状态对心肌的损伤风险影响较大. 研究结果有助于进一步理解钝性心脏损伤机理，为车辆安全设计提供基础。