Computing the Electrical Activity in the Heart (Monographs in Computational Science and Engineering) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Joakim Sundnes

出品人:

页数:330

译者:

出版时间:2006-09-15

价格:USD 89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540334323

丛书系列:

图书标签:

心脏电生理
计算电生理学
生物物理学
心脏建模
数值模拟
工程学
计算科学
医学工程
心律失常
Monographs in Computational Science and Engineering

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到小美书屋

book.quotespace.org

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

This book describes mathematical models and numerical techniques for simulating the electrical activity in the heart. The book gives an introduction to the most important models of the field, followed by a detailed description of numerical techniques for the models. Particular focus is on efficient numerical methods for large scale simulations on both scalar and parallel computers. The results presented in the book will be of particular interest to researchers in bioengineering and computational biology, who face the challenge of solving these complex mathematical models efficiently. The book will also serve as a valuable introduction to a new and exciting field for computational scientists and applied mathematicians.

好的，这是一本关于计算生物学、特别是心脏电生理学建模的专著的简介，它将深入探讨心肌细胞和整个心脏的电活动模拟方法，同时避免提及您提供的具体书名。 --- 心电生理计算建模：从细胞到器官的动态系统模拟本书是对当代计算生物学，特别是计算心血管生理学领域的一次全面、深入的探索。它聚焦于使用严谨的数学框架和先进的数值方法，来模拟和理解心脏电活动的复杂动态过程。心脏的电生理功能是生命活动的基础，其异常是许多危及生命的疾病（如心律失常）的根源。本书旨在为研究人员、高级学生以及临床工程师提供一套系统化的工具箱，用以构建、分析和应用心电活动模型。全书的结构围绕着从最微观的尺度——单个心肌细胞的离子通道行为——到宏观的尺度——整个心脏的电传导和重构——展开。我们不会止步于理论陈述，而是着重于模型的构建、参数的估计、数值求解的技术细节，以及如何将这些模型应用于解决实际的生物医学问题。第一部分：细胞电生理学的基石——离子通道与动作电位模型本部分奠定了整个计算框架的基础。我们首先回顾了跨膜电位和离子流动的基本生物物理学原理，包括能斯特方程和德拜-休克尔理论在生物系统中的应用。核心内容集中在建模单个心肌细胞的电活动。我们将详细剖析经典的整合与激发（Integrate-and-Fire）模型的局限性，并深入研究基于Hodgkin-Huxley（H-H）框架的详细模型。重点在于如何准确描述钠、钾、钙等关键离子通道的动力学。我们不仅会介绍最著名的Luo-Rudy模型或Ten Tusscher (TNNP) 模型，还会探讨针对不同心肌类型（如浦肯野细胞、房室结细胞、心室肌细胞）的特异性参数化策略。一个重要的章节将专门讨论钙稳态的建模。钙离子在细胞兴奋-收缩耦联中的核心作用，要求模型必须精确捕捉细胞内钙浓度（$ ext{Ca}^{2+}$）的释放、再摄取和清除机制。我们讨论了Ryanodine受体（RyR）和肌浆网钙泵（SERCA）的随机性和同步性对细胞节律的影响。此外，本部分还涵盖了非线性动力学分析在细胞模型中的应用，例如如何通过分岔分析识别导致心律失常的参数敏感性，以及如何使用相空间重构技术来理解细胞模型中复杂节律的起源。第二部分：组织与器官尺度的电传导模拟从单个细胞扩展到组织和器官层面，关键在于理解电活动的空间传播。本部分详细介绍了体积传导理论（Volume Conduction Theory），特别是欧拉-拉普拉斯方程（Eikonal-Monodomain方程）在描述跨膜电位传播中的应用。我们深入探讨了Monodomain模型与更复杂的双域模型（Bidomain Model）的数学差异、适用场景和数值优缺点。对于大规模的心脏模拟，数值求解器的选择至关重要。本部分详细介绍了基于有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）以及更现代的无网格方法（Meshless Methods）在处理复杂的几何结构和各向异性传导特性时的实现细节。针对心脏的几何描述，我们讨论了从医学影像（如MRI、CT）到计算模型的转化流程，包括网格生成、边界条件的设定（如起搏点、非活性组织边界）。第三部分：耦合模型与多尺度整合心脏的电活动并非孤立存在，它与机械收缩紧密耦合。本部分将焦点转向电-力（Electromechanical）耦合模型。我们介绍了几种主要的耦合机制，例如基于应变依赖性离子通道电流的反馈模型，以及如何将电活动输出作为驱动力输入到结构力学模型中。讨论的重点还包括病理生理学的整合： 1. 缺血与心肌梗死（Infarct）的影响：如何修改离子通道参数来模拟急性或慢性缺血状态下的传导阻滞和易化性。 2. 纤维化与瘢痕组织：建立模型来模拟结构重塑（如纤维化）对局部传导速度和波前分散的影响，这对于理解室性心动过速的折返环形成至关重要。第四部分：正演与反演问题求解计算模型的最终目标是解释和预测临床数据。本书的最后部分致力于解决计算电生理学的应用挑战。正演模拟（Forward Modeling）：利用已建立的模型，预测体表ECG或体内电信号的分布。我们讨论了体表电位分布的欧拉-拉普拉斯方程求解，以及如何利用导联系统（Lead System）将心腔内的电活动映射到体表测量上。逆问题（Inverse Problem）：这是计算心电图学中最具挑战性的领域。本书详细介绍了利用有限元框架，结合体表ECG数据，反演出心脏内部电活动分布或定位病灶的技术，例如贝叶斯方法和卡尔曼滤波在处理噪声和不适定问题中的应用。结论与展望本书全面覆盖了从基础生物物理模型到复杂多尺度计算框架的构建流程，强调了数学严谨性与生物学相关性并重。它不仅是深度学习模型的输入基础，也是理解心律失常机制的有力工具。未来的研究方向，如结合机器学习优化模型参数搜索空间，以及实现实时、高分辨率的心脏模拟，也将作为最后的思考点被提出。读者在合上此书时，将具备构建、求解并批判性评估复杂心脏电生理模型的能力。