三维不规则窦房结电生理模型的建立及其图形实现
[Abstract]:In order to solve the problems of complex 3D electrophysiological modeling and large amount of simulation operation, an effective solution is proposed. First, the 3D irregular three-dimensional model of right atrium was established by modeling software, then the meshing software was used to divide it into tetrahedral meshes. Finally, the electrophysiological model was established according to the location of the grid to endow the sinoatrial node and atrial cell properties. The operator splitting method and the finite volume method are used to deal with the reaction-diffusion equation and the differential equation which simply describes the distribution of electric diffusion. At the same time, the high performance graphics processing unit (GPU) is used to realize the parallel acceleration of the program in CUDA (compute unified device architecture) programming environment. In addition, the program is optimized from the aspects of reducing the frequency of data exchange between CPU and GPU and the way of parameter storage. The results show that both the single cell action potential and the membrane potential conduction accord with the normal electrophysiological characteristics. Compared with serial program and shared memory OpenMP parallel program based on 4-core 8-thread CPU, the CUDA program based on GPU can reduce the running time by more than 90%, and the data exchange between CPU and GPU is only 3% of the total time consuming. The larger the organizational model and the more detailed the mesh division, the more significant the acceleration effect of GPU is.
【作者单位】: 西安交通大学电气工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(81271661) 陕西省自然科学基金资助项目(2016JM8069)
【分类号】:R541;TP391.41
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本文编号:2348663
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