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一种心脏有限元模型参数的优化方法及系统技术方案

技术编号:46628410 阅读:1 留言:0更新日期:2025-10-14 21:26
本发明专利技术公开了一种心脏有限元模型参数的优化方法及系统,包括基于心室有限元模型,对心室收缩末期有限元模型附加边界条件模型和材料属性模型;计算得到有限元模型在边界条件模型和材料属性模型作用下的模拟舒张末期体积,并与基于磁共振图像获取的舒张末期体积进行对比,计算体积差异,根据体积差异构建损失函数;通过引入贝叶斯优化框架,并以迭代的方式进行,结合构建的损失函数,计算得到力学响应并进行参数优化,最终得到最优参数配置。本发明专利技术通过结合有限元模型和贝叶斯参数估计算法,提高替代模型的训练效率,更容易获得最终的模型参数,使得最终心脏有限元模型可以准确地重现心脏动力学特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物力学数值建模,尤其涉及一种心脏有限元模型参数的优化方法及系统


技术介绍

1、心脏病,尤其是急性心肌梗死后的心脏功能重塑,仍然是公共健康的主要负担。心肌中的应力和劳损对肥厚和心肌梗死等病理过程有重大影响。心肌是一种复杂的非线性、各向异性、粘弹性和历史依赖性的软生物材料,具有显著的变形特性。人体心肌的体内外实验测试显示出其强烈的各向异性和透壁变化。研究表明,准确预测心肌应力依赖于合适的本构定律。然而,从有限的实验数据中确定这些本构规律及其参数,仍然是心脏建模领域的巨大挑战。

2、近些年以来,本领域技术人员已经逐渐开发了多种模型来描述心肌的力学特性,这些模型涵盖了从线性弹性到超弹性、从各向同性到各向异性、从现象学到基于微观结构的本构定律。目前,将心肌描述为各向异性、超弹性材料已成为本领域中一种常见做法。

3、尽管现有技术中已有许多模型被提出,但它们是否能充分适应不同类型的机械测试仍是一个悬而未决的问题。一个合格的本构定律不仅需要在定性和定量上准确描述各种变形模式下的应力响应,还应具备预测不同变形模式下应力响应的能力。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,在所述心室有限元模型中,心肌内纤维呈线性旋转分布,从心外膜的-60°至心内膜的60°。

3.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,所述边界条件模型包括:对心室有限元模型内壁施加舒张末期压力,舒张末期压力方向垂直于内壁并向外均匀分布;对心室有限元模型顶部基底表面施加纵向约束,即基底表面的网格点沿着心室长轴方向无位移,沿着垂直长轴方向可自由移动。

4.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特...

【技术特征摘要】

1.一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,在所述心室有限元模型中,心肌内纤维呈线性旋转分布,从心外膜的-60°至心内膜的60°。

3.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,所述边界条件模型包括:对心室有限元模型内壁施加舒张末期压力,舒张末期压力方向垂直于内壁并向外均匀分布;对心室有限元模型顶部基底表面施加纵向约束,即基底表面的网格点沿着心室长轴方向无位移,沿着垂直长轴方向可自由移动。

4.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,所述材料属性模型如下:

5.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,构建的损失函数表示为:

6.如权利要求1所述的一种心脏有限元模型参数的优化方法,其特征在于,在所述贝叶斯优化框架内,选用高斯过程...

【专利技术属性】
技术研发人员:关德宝高昊葛新洋张瑜
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:

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