Multi-scale Approaches to Mechanical Contraction and Electrical Wave Conduction in A 3D Model of Human Atria during Fibrillation

颤动期间人体心房 3D 模型中机械收缩和电波传导的多尺度方法

基本信息

  • 批准号:
    EP/J00958X/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2012 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

One of the "grand challenges" of integrative biology is to predict the behaviour of an organ that emerges from integrated actions of molecules, ions, cells and tissues operating at multi-physical scales. Cardiac electro-physiology is sufficiently well established for developing a predictive model for the heart. However, successful simulations of cardiac dynamics requires not only well-validated mathematical model of cardiac electro-mechanics and anatomy, but also stable and efficient numerical algorithms for solving these models that are at multiple physical scales, highly complex and non-linear. The aim of this project is to tackle these challenges for human sinoatrial node - atria (SAN-atria) (the upper chambers of the heart), malfunction of that causes morbidity and mortality. We propose to develop a new generation 3D anatomical model of the SAN-atria with coupled electrical and mechanical dynamics, and a new family of numerically stable and efficient algorithms based on discrete element methods. Using the model, we shall quantify the functional impact of pharmacological interventions on atrial electrical and mechanic dynamics. The output of this project will be a family of novel computer models of human SAN-atria and efficient numerical algorithms for cardiac electro-mechanical modelling. The developed model and numerical solvers will be distributed for public access through our local research websites and international depository tools (www.cellML.org and www.fieldML.org).
整合生物学的“重大挑战”之一是预测一个器官的行为,这个器官是从分子、离子、细胞和组织在多物理尺度上的整合作用中产生的。心脏电生理学已充分建立,可用于开发心脏的预测模型。然而,心脏动力学的成功模拟不仅需要良好验证的心脏电力学和解剖学的数学模型,而且还需要稳定和有效的数值算法来求解这些模型在多个物理尺度,高度复杂和非线性。该项目的目的是解决人类窦房结-心房(SAN-心房)(心脏的上腔室)的这些挑战,导致发病率和死亡率的功能障碍。我们建议开发一个新一代的三维解剖模型的SAN-心房耦合电和机械动力学,和一个新的家庭的数值稳定和有效的算法的基础上离散元方法。使用该模型,我们将量化药物干预对心房电和机械动力学的功能影响。该项目的成果将是一系列新颖的人类SAN心房计算机模型和心脏机电建模的有效数值算法。开发的模型和数值求解器将通过我们的当地研究网站和国际保存工具(www.cellML.org和www.fieldML.org)分发给公众访问。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
In silico investigation of a KCNQ1 mutation associated with short QT syndrome.
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-08367-2
  • 发表时间:
    2017-08-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Adeniran I;Whittaker DG;El Harchi A;Hancox JC;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
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心脏起搏器功能障碍是由老化大鼠心脏中离子通道重塑的不同研究引起的。
  • DOI:
    10.3389/fphys.2020.546508
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Alghamdi AM;Boyett MR;Hancox JC;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
In silico investigation of the short QT syndrome, using human ventricle models incorporating electromechanical coupling.
使用结合机电耦合的人体心室模型对短 QT 综合征进行计算机研究。
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Adeniran I;Hancox JC;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
Effects of Persistent Atrial Fibrillation-Induced Electrical Remodeling on Atrial Electro-Mechanics - Insights from a 3D Model of the Human Atria.
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0142397
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Adeniran I;MacIver DH;Garratt CJ;Ye J;Hancox JC;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
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  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0160999
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Alday EA;Ni H;Zhang C;Colman MA;Gan Z;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
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校正左心室射血分数:心室功能的潜在新测量方法
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  • 发表时间:
    2012
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    Henggui Zhang

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知道了