The significant effect of the choice of ionic current integration method in cardiac electro‐physiological simulations
The significant effect of the choice of ionic current integration method in cardiac electro‐physiological simulations
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离子电流积分方法的选择在心脏电生理模拟中的显着效果
DOI：
10.1002/cnm.1438
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发表时间：
2011
影响因子：
2.1
通讯作者：
J. Whiteley
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
P. Pathmanathan;Gary R. Mirams;James A. Southern;J. Whiteley
有限元（FE）心脏电生理求解器通常在网格节点上确定离子电流，但需要单元内部。我们考虑了两种插值方法：(i)离子电流插值（ICI），其中节点离子电流被线性插值到元件中；（ii）状态变量插值（SVI），其中细胞模型状态变量被插值，从中评估离子电流。我们解释了为什么SVI导致了一种比ICI更需要计算的方法（比最初预期的要多），然后证明即使在通常被认为是合适的精细网格上，结果的差异也会惊人地大。我们解释了ICI模拟中的传导速度通常太大的原因，确定了ICI如何通过两个特定的误差平衡源“意外地”给出准确的传导速度，并说明了ICI和SVI之间的差异如何在各向异性问题中是巨大的。我们还描述了一系列电池模型的ICI/SVI差异，包括模型上冲程速度和快速钠电流的形成。最后，我们提出并评估了一种混合方法，在保证SVI精度的同时，保留了ICI的效率。版权所有©2011 John Wiley & Sons， Ltd
Finite element (FE) cardiac electro‐physiology solvers commonly have ionic current determined at mesh nodes but required element interiors. We consider two interpolation approaches: (i) ionic current interpolation (ICI), where nodal ionic currents are linearly interpolated into the element and (ii) state variable interpolation (SVI), where cell model state variables are interpolated instead, from which the ionic current is evaluated. We explain why SVI leads to a method which is massively more computationally demanding than ICI (more than might originally be expected), and then demonstrate that the difference in results can be surprisingly large even on what are generally considered suitably fine meshes. We explain why the conduction velocity in ICI simulations is generally too large, identify how ICI can give ‘accidentally’ accurate conduction velocities through two particular sources of error balancing, and illustrate how the difference between ICI and SVI can be huge in anisotropic problems. We also characterize the ICI/SVI difference over a range of cell models, in terms of model upstroke‐velocity and formulation of the fast sodium current. Finally, we propose and evaluate a hybrid method which provides the accuracy of SVI, while retaining the efficiency of ICI. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.
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影响因子：
20.1
作者：
LUO, CH;RUDY, Y
通讯作者：
RUDY, Y
DOI：
10.1152/ajpheart.01216.2008
发表时间：
2009-04-01
影响因子：
4.8
作者：
Decker, Keith F.;Heijman, Jordi;Rudy, Yoram
通讯作者：
Rudy, Yoram
DOI：
10.1152/ajpheart.01347.2006
发表时间：
2007-06-01
影响因子：
4.8
作者：
Livshitz, Leonid M.;Rudy, Yoram
通讯作者：
Rudy, Yoram
影响因子：
3.4
作者：
Iyer, V;Mazhari, R;Winslow, RL
通讯作者：
Winslow, RL
影响因子：
6.3
作者：
Pitt-Francis, Joe;Pathmanathan, Pras;Gavaghan, David J.
通讯作者：
Gavaghan, David J.