「 一顆會跳動的仿真心臟」
這篇文章，是我在知乎上看到的。我在知乎上對原作者點了申請轉載，已經經過作者的同意。
原文連結在此。該作者的知乎專欄也有很多很棒的內容，感興趣的讀者可以去膜拜一下大神。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/268088897
下面原文轉載，以示對作者的尊重。
以上看到的， 是一顆基於物理仿真的計算心臟， 一個心跳周期的仿真。其中血液先在血壓的作用下由心房進入心室，心室的肌肉在受到電信號激發後收縮， 產生收縮壓將血流擠出心室， 頂開主動脈， 肺靜脈瓣膜， 進而完成體、肺循環。
這顆物理仿真心臟，是已知的國內第一顆全心動周期的數字仿真心臟，由澤森科工和中南大學湘雅二院共建的研發項目傾力開發而成， 其中特別值得指出的是， 該心臟仿真背後的核心技術流動彈性耦合仿真計算仿真軟體為澤森科工全自主研發的多物理耦合仿真系統的子模塊，能分布式運算在多GPU計算環境上，該流動彈性耦合仿真解算程序具有以下特性：
使用牛頓迭代法求解非線性、強耦合的流體-彈性力耦合仿真計算。
滿足時-空二階精度
每秒>100次的不可壓Navier-Stokes 方程求解能力
每時間步百次NS方程求解
跳動周期1秒(100時間步) ~= 1小時仿真耗時, 在英偉達Nvidia最新的計算硬體上.
全GPU計算實現
數字仿真心臟的開發挑戰極大，相關領域固然有文獻可查，但凡所查到的文獻，即使公布了仿真算法， 對於如何構建用於心臟仿真的數字模型反而諱莫如深。
澤森科工和湘雅二院反覆推敲，上下求索，終於構建出了用於仿真計算的心臟數字模型， 首先是對於主動脈， 肺靜脈瓣膜的重建：
這個主動脈瓣膜只有1CM直徑大小,而且運動速度極快，影像數據無法捕捉其形態
澤森科工採取基於規則的方式推導出纖維走向的偏微分方程, 求解非線性方程得到
再通過形變器將這個瓣膜結構配準放置到正確位置。
在心室擴張期時， 主動脈瓣承載壓力而快速閉合
在心室收縮期時， 該瓣膜被血壓快速衝開
這個現象在仿真中自動重現(而非通過動畫輸入)
心臟的跳動由心肌纖維收縮導致， 心肌纖維結構過於精巧， 通過影像學難以重建
心臟的肌電生物物理告訴我們， 心臟其實是個電容器：
那麼我們可以通過求解幾個不同的電勢場方程得出心肌纖維走向(~10M DOF): 使用澤森科工自研的物理解算工具，只需要數秒的時間就能完成解算。
心肌纖維在肌電的刺激下收縮，產生血壓，從而將血流擠出心室。
在這個實驗性的合作中，我們嘗試將一個瓣膜的邊沿縫上了線，從而構造出新的結構，進一步影響心肌收縮時的血流效應。
雙方將繼續深入探索該項技術在心血管疾病，生物材料，心血管藥物研究和臨床應用等方面的應用。畢竟且不說外國的諸如ANSYS等仿真軟體無法實現如此複雜的仿真計算， 即使可以做，事關國人生物信息安全，亦不可對外國的仿真分析軟體產生依賴。
此項目開發過程中，獲得了很多前輩、學者的期許和指導，獲得了一些個人投資者的幫助、賞識，這都成為了我們的動力和鞭策。
此外，也感謝上海論優提供的的彈藥支持
我知道達索公司在做living heart project項目。但是國內能做這麼真實、漂亮的心臟仿真，而且居然還是使用自主仿真軟體實現，實在是很不容易。這位作者是計算機專業出身的博士，做計算機圖形學。昨天我提到為之驚嘆的那篇量子位的推送，像我這麼菜的只能看個熱鬧，張心欣博士就在他的專欄裡有理有據的diss了這篇文章。