In the framework of accurate and efficient segregated schemes for 3D cardiac electromechanics and 0D cardiovascular models, we propose here a novel numerical approach to address the coupled 3D-0D problem introduced in Part I of this two-part series of papers. We combine implicit-explicit schemes to solve the different cardiac models in a multiphysics setting. We properly separate and manage the different time and space scales related to cardiac electromechanics and blood circulation. We employ a flexible and scalable intergrid transfer operator that enables to interpolate Finite Element functions among different meshes and, possibly, among different Finite Element spaces. We propose a numerical method to couple the 3D electromechanical model and the 0D circulation model in a numerically stable manner within a fully segregated fashion. No adaptations are required through the different phases of the heartbeat. We also propose a robust algorithm to reconstruct the stress-free reference configuration. Due to the computational cost associated with the numerical solution of this inverse problem, the reference configuration recovery algorithm comes along with a novel projection technique to precisely recover the unloaded geometry from a coarser representation of the computational domain. We show the convergence property of our numerical schemes by performing an accuracy study through grid refinement. To prove the biophysical accuracy of our computational model, we also address different scenarios of clinical interest in our numerical simulations by varying preload, afterload and contractility. Indeed, we simulate physiologically relevant behaviors and we reproduce meaningful results in the context of cardiac function.


翻译:在3D心电机和0D心血管模型的准确和高效隔离计划框架内,我们在此提出一个新的数字方法,以解决这一系列两部分论文第一部分中引入的3D-0D问题。我们将隐含的明化计划结合在一起,在一个多物理环境中解决不同的心脏模型。我们适当地区分和管理与心电机和血液循环相关的不同时间和空间尺度。我们使用一个灵活和可扩缩的网络间传输操作器,以便能够在不同的网格间和可能的不同芬利元素空间间对精度元素功能进行调试。我们提出一个数字方法,将3D电机模型和0D循环模型以完全分离的方式对齐。我们不需要通过心跳的不同阶段进行调整。我们还提出一个强大的算法,以重建与心电流电流电机和血液循环相关的参考数据配置转换配置算法。我们用一种新颖的投影技术,以便精确地从一个直径直径直的直径直的直径直径计算模型中恢复几何测量。我们用直径直径的计算方法,我们用直径的直径直径直径直径计算法计算了我们的直径直径直径直径计算方法,我们用直径直的直径直径直的计算方法,我们用直径直径直的计算了。

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