Meshfree methods for in silico modelling and simulation of cardiac electrophysiology are gaining more and more popularity. These methods do not require a mesh and are more suitable than the Finite Element Method (FEM) to simulate the activity of complex geometrical structures like the human heart. However, challenges such as numerical integration accuracy and time efficiency remain and limit their applicability. Recently, the Fragile Points Method (FPM) has been introduced in the meshfree methods family. It uses local, simple, polynomial, discontinuous functions to construct trial and test functions in the Galerkin weak form. This allows for accurate integration and improved efficiency while enabling the imposition of essential and natural boundary conditions as in the FEM. In this work, we consider the application of FPM for cardiac electrophysiology simulation. We derive the cardiac monodomain model using the FPM formulation and we solve several benchmark problems in 2D and 3D. We show that FPM leads to solutions of similar accuracy and efficiency with FEM while alleviating the need for a mesh. Additionally, FPM demonstrates better convergence than FEM in the considered benchmarks.


翻译:在硅建模和模拟心脏电生理学中,无网格方法越来越受欢迎,这些方法不需要网格,比精密元素法更适合模拟人类心脏等复杂几何结构的活动,然而,数字集成准确性和时间效率等挑战依然存在,限制了其适用性;最近,在无网格方法中引入了无网格点方法(FPM),它利用局部、简单、多式、不连续功能在Galerkin微弱形态中构建试验和测试功能,从而可以精确整合并提高效率,同时能够将基本和自然边界条件强加在FEM中。在这项工作中,我们考虑将FPM应用于心脏电物理模拟,我们用FPM配方制得出心脏单体模型,并在2D和3D中解决几个基准问题。我们表明,FPM方法在减轻对M的需要的同时,使FPM与FEM的精确和效率得到相似的解决方案。此外,FPM在考虑的基准中表现出比FEM更好的趋同。

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