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龍圖騰網(wǎng)獲悉復(fù)旦大學(xué)申請(qǐng)的專利心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN119418943B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-20發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202510027021.0，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G16H50/50；該發(fā)明授權(quán)心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)是由王成彥設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-01-08向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)在說明書摘要公布了：本發(fā)明提供了一種心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)，屬于數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：S1、采集心臟的多模態(tài)數(shù)據(jù)；S2、對(duì)采集到的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；S3、基于心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型并優(yōu)化；S4、利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型，使用龍格?庫塔法并結(jié)合PSO算法對(duì)心臟的電生理活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真；S5、基于優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型和仿真結(jié)果，進(jìn)行虛擬心臟手術(shù)治療的模擬和規(guī)劃；S6、對(duì)多模態(tài)數(shù)字孿生模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，實(shí)時(shí)監(jiān)測心臟的狀態(tài)變化。本發(fā)明采用上述的一種心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)心臟狀態(tài)的高效仿真與實(shí)時(shí)監(jiān)測。

本發(fā)明授權(quán)心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)在權(quán)利要求書中公布了：1.一種心臟多模態(tài)數(shù)字孿生仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、采集心臟的多模態(tài)數(shù)據(jù)；S2、對(duì)采集到的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；S3、基于心臟數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型并優(yōu)化；S4、利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型，使用龍格-庫塔法并結(jié)合PSO算法對(duì)心臟的電生理活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真；S5、基于優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型和仿真結(jié)果，進(jìn)行虛擬心臟手術(shù)治療的模擬和規(guī)劃；S6、對(duì)多模態(tài)數(shù)字孿生模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，實(shí)時(shí)監(jiān)測心臟的狀態(tài)變化；步驟S3中，構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型，包括以下步驟：S31、將影像數(shù)據(jù)、電生理數(shù)據(jù)和生理生化數(shù)據(jù)進(jìn)行融合； ；其中，表示融合后的數(shù)據(jù)；表示CT數(shù)據(jù)；表示MRI數(shù)據(jù)；表示ECG數(shù)據(jù)；表示血壓數(shù)據(jù)；表示血糖數(shù)據(jù)；、、、、均表示權(quán)重系數(shù)，且；S32、利用后門控技術(shù)掃描完整心臟的CTA數(shù)據(jù)，按心動(dòng)周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模； ；其中，表示心動(dòng)周期內(nèi)心臟容積的變化；表示基礎(chǔ)容積；表示第個(gè)諧波的振幅；表示角頻率；表示心動(dòng)周期內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)；表示第個(gè)諧波的相位；表示諧波數(shù)；S33、定制化生物力學(xué)建模； ；其中，表示應(yīng)力；表示楊氏模量；表示應(yīng)變；S34、構(gòu)建心臟的多模態(tài)數(shù)字孿生模型； ；其中，表示多模態(tài)數(shù)字孿生模型；表示幾何結(jié)構(gòu)；表示電生理特性；表示血流動(dòng)力學(xué)特性； ； ； ；其中，表示根據(jù)和構(gòu)建幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù)；表示根據(jù)和構(gòu)建電生理特性的函數(shù)；表示根據(jù)、和構(gòu)建血流動(dòng)力學(xué)特性的函數(shù)；S35、通過與實(shí)際心臟數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證多模態(tài)數(shù)字孿生模型準(zhǔn)確性，并進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型； ；其中，表示優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型；表示學(xué)習(xí)率；表示實(shí)際心臟數(shù)據(jù)；步驟S4中，電生理仿真模塊利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型，使用龍格-庫塔法并結(jié)合PSO算法對(duì)心臟的電生理活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，包括以下步驟：S41、利用優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型，初始化模型參數(shù)，包括心率、心肌細(xì)胞的離子通道特性和藥物濃度，心肌細(xì)胞的離子通道特性包括鈉通道、鈣通道和鉀通道； ；其中，表示初始膜電位；表示根據(jù)優(yōu)化后的多模態(tài)數(shù)字孿生模型中的電生理特性確定的初始值；S42、定義PSO算法的參數(shù)，包括粒子群大小、慣性權(quán)重、個(gè)體學(xué)習(xí)因子和群體學(xué)習(xí)因子；粒子位置和速度初始化，位置對(duì)應(yīng)電生理模型的參數(shù)，速度對(duì)應(yīng)參數(shù)的變化率；S43、定義適應(yīng)度函數(shù)，用于評(píng)估每個(gè)粒子代表的電生理模型參數(shù)的性能； ；其中，表示適應(yīng)度函數(shù)；表示仿真得到的膜電位；表示實(shí)際觀測的膜電位；表示時(shí)間點(diǎn)數(shù)量；表示時(shí)間點(diǎn)的索引；S44、使用PSO算法迭代優(yōu)化電生理模型參數(shù)，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)；S45、建立心室心肌細(xì)胞模型； ；其中，表示離子電流；表示膜電位；表示膜電容；S46、使用龍格-庫塔法進(jìn)行心室心肌細(xì)胞動(dòng)作電位仿真； ； ； ； ； ；其中，表示第步的膜電位；、、、表示PSO優(yōu)化后的參數(shù)變化；表示時(shí)間步長；S47、利用PSO優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行電生理仿真，并分析不同生理和病理?xiàng)l件對(duì)心臟功能的影響； ；其中，、、表示PSO優(yōu)化后的離子通道電導(dǎo)；、、、、、表示離子通道的門控變量；、、分別表示鈉、鈣、鉀的平衡電位。

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