MioAtlas
مواصفات فنية وفيزياء حيوية

المنهجية وأسس النموذج الحاسوبي

توثيق فني حول الأسس الرياضية، وتحويلات الإحداثيات، والمعلمات الفيزيولوجية الكهربائية للمحاكي.

آخر مراجعة فنية: · إصدار المخطط: 1.0.0

1. الغرض ونطاق هذه الوثيقة

تعرض هذه الوثيقة الصياغة الرياضية والفيزيائية الحيوية لـ MioAtlas. في المحاكاة الطبية التفاعلية، تعد الشفافية الخوارزمية أمراً حيوياً.

تتيح هذه المواصفات للطلاب والباحثين التحقق بدقة من كيفية توليد تخطيط الـ 12 اتجاهاً.

تسلسل التطوير: تم بناء النسخة الوظيفية الأولى في يوم واحد. وتم تطوير نظام التوصيل وكتالوج الـ 43 اضطراب نظم في الأيام التالية بين 9 و 12 سبتمبر 2026.

2. إعادة بناء التشريح التاجي

تنمذج الشجرة التاجية 11 شرياناً رئيسياً: LM, LAD, LCx, RCA, D1, D2, OM1, OM2, AM, PDA, PLB.

للحفاظ على استمرارية الانحناء، تم دمج نوعين من المنحنيات:

  • منحنيات بيزييه التكعيبية (LAD و LM): نقاط تحكم في الموضع ومتجهات مماسية عبر THREE.CubicBezierCurve3.
  • منحنيات كاتمول-روم الجابذة (LCx و RCA والفروع): THREE.CatmullRomCurve3(points, false, 'centripetal') لتجنب الحلقات الزائفة.

التحويل الإحداثي القياسي

تم تصميم المنحنيات الأصلية في برنامج Blender (+Z لأعلى، قاعدة اليد اليمنى). بالنسبة لـ WebGL و Three.js (+Y لأعلى)، يتم تطبيق تحويل محوري قياسي.

coordenadas_glTF = [x_blender, z_blender, -y_blender]

يتم التحقق من هذا التحويل عند تهيئة المحاكي عبر اختبارات تأكيد آلية.

التحقق التشريحي من المناطق الإقفارية

يتوافق ترسيم مناطق احتشاء عضلة القلب بارتفاع مقطع ST الست (STEMI) بدقة مع إرشادات التقسيم القلبي التشريحي المعياري.

تمت معايرة الأحجام الإقفارية بكسلًا بكسلًا وفقًا لإسقاطات سريرية قياسية.

3. نمذجة نظام التوصيل

يتم تمثيل نظام التوصيل في مقطع إكليلي يشمل 17 جذعاً رئيسياً و 84 فرعاً من ألياف بركنجي.

  • 17 جذعًا رئيسيًا مسمى تشريحيًا: العقدة الجيبية الأذينية (SAN)، المسارات بين العقد، العقدة الأذينية البطينية (AVN)، حزمة هس، والفروع الحزمية الرئيسية.
  • 84 فرعًا من ألياف بركنجي: شبكة تحت شغاف القلب توزع النبضات الكهربائية عبر البطينين.

سرعات التوصيل النسيجي

يتبع تقدم النبض سرعات مرجعية فسيولوجية كهربائية:

  • العقدة الجيبية الأذينية: 0.05 م/ث.
  • عضلة الأذين: 1.0 م/ث.
  • العقدة الأذينية البطينية: 0.05 م/ث.
  • حزمة هيس: 2.0 إلى 4.0 م/ث.
  • عضلة البطين: 0.4 إلى 0.5 م/ث.

توقيت الانتشار الكهربائي (النظم الجيبي)

من لحظة إطلاق العقدة الجيبية (t = 0 ms)، يطبق النموذج فترات تأخير فيسيولوجية دقيقة للتنشيط.

الجزء / البنية الخاصية المدة نافذة التنشيط
الخروج من العقدة الجيبية saExit 5 ms 0 – 5 ms
تنشيط الأذين الأيمن (RA) raActive 70 ms 5 – 75 ms
تنشيط الأذين الأيسر (LA) (حزمة باخمان) laActive 60 ms 25 – 85 ms
عبور العقدة الأذينية البطينية (التأخير العقدي) avDelay 90 ms 35 – 125 ms
حزمة هس وفروع الحزم hisPurk 20 ms 125 – 145 ms
الانتشار البطيني داخل الشغاف وعبر الجدار ventrSpread 75 ms 145 – 220 ms

4. التخليق الرياضي لتخطيط القلب

تخلّق الشاشة 12 اتجاهاً قياسياً و 5 اتجاهات إضافية في الوقت الفعلي.

مجمع زمني محدد بتردد 120 هرتز

يعمل المحرك بمجمع زمني ثابت بتردد 120 هرتز (Δt = 8.333 مللي ثانية) لضمان الدقة السريرية.

  • سرعة الورق: 25 مم/ث.
  • الجهد: 10 مم/ميلي فولت.
  • لوحات تخطيط القلب المكونة من 12 مسرى: 2.5 ثانية (300 عينة بتردد 120 هرتز، 3.0 دورات قلبية).
  • شريط النظم المستمر (II): 10.0 ثوانٍ (1,200 عينة بتردد 120 هرتز).

الفترات المرجعية للنموذج

في النظم الجيبي الطبيعي عند 72 نبضة في الدقيقة، يطبق الكتالوج قيمًا مرجعية قياسية معتمدة.

  • موجة P (p): 90 ms (المرجع: 80 – 110 ms).
  • فاصل PR (pr): 160 ms (المرجع: 120 – 200 ms).
  • مركب QRS (qrs): 90 ms (المرجع: 70 – 100 ms).
  • فاصل QT الأساسي (qt): 390 ms (المرجع: 360 – 420 ms).

تكيف فترة QT مع معدل ضربات القلب: صيغة فريدريشيا مقابل بازيت

لتكييف مدة QT مع تغير معدل ضربات القلب، يستخدم المحاكي صيغة فريدريشيا (QTcF = QT / RR^(1/3)).

QT(RR) = QT_base · (RR / RR_72)^(1/3)

الأساس المنطقي: تفرط صيغة بازيت في التصحيح عند معدلات ضربات القلب المرتفعة، بينما تحافظ فريدريشيا على استقرار فيسيولوجي أعلى.

المتجهات الصدرية ثلاثية الأبعاد وثنائي القطب القلبي

توضع أقطاب الصدر في إحداثيات ثلاثية الأبعاد حقيقية: RA [-0.080, +0.075, +0.005]، LA [+0.080, +0.075, +0.005]، LL [+0.040, -0.090, +0.000].

5. ما لا يفعله المحاكي: تبسيطات فسيولوجية

لضمان أداء سلس بمعدل 60 إطاراً في الثانية، يعتمد MioAtlas تبسيطات فنية معلنة:

1. لا يحل معادلات تفاضلية أيونية بالعناصر المحدودة

يعتمد المحرك على انتشار واجهة الموجة الحركية والتكامل الهندسي.

2. سيادة تاجيّة في ثلاثة أنماط منفصلة

ينمذج السيادة اليمنى واليسرى والمشتركة دون تشوهات المنشأ.

3. نمذجة الإقفار بأحجام هندسية

تحدد مناطق النخر بمجسمات ناقصة معايرة، وليس بديناميكا الموائع.

4. الاقتران الميكانيكي عبر أهداف التحول (Morph Targets)

يتحرك القلب باستيفاء تحليلي دون حساب منحنيات فرانك-ستارلينغ.

5. إسقاط متجهي بدون موصل حجمي صدري غير متجانس

تسقط الاتجاهات من ثنائي القطب دون حل معادلة لابلاس ثلاثية الأبعاد.

6. فحص سريري بجداول أحداث طورية

يتم توليد النبض الوداجي وأصوات القلب بدوال موجية متزامنة.

6. المراجع والمصادر العلمية

  1. Kligfield P, Gettes LS, Bailey JJ, et al. (2007). "Recommendations for the standardization and interpretation of the electrocardiogram: Part I: The electrocardiogram and its technology". Circulation. 2007;115(10):1306-1324.
    DOI 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.180200
  2. Surawicz B, Childers R, Deal BJ, et al. (2009). "Recommendations for the standardization and interpretation of the electrocardiogram: Part III: Intraventricular conduction disturbances". Circulation. 2009;119(10):e235-e240.
    DOI 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.191095
  3. Rautaharju PM, Surawicz B, Gettes LS, et al. (2009). "Recommendations for the standardization and interpretation of the electrocardiogram: Part IV: The ST segment, T and U waves, and the QT interval". Circulation. 2009;119(10):e241-e250.
    DOI 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.191096
  4. Wagner GS, Macfarlane P, Wellens H, et al. (2009). "AHA/ACCF/HRS Recommendations for the Standardization and Interpretation of the Electrocardiogram: Part VI: Acute Ischemia/Infarction". Circulation. 2009;119(10):e262-e270.
    DOI 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.191098
  5. Cerqueira MD, Weissman NJ, Dilsizian V, et al. (2002). "Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart". Circulation. 2002;105(4):539-542.
    DOI 10.1161/hc0402.102975
  6. Anderson RH, Yanni J, Boyett MR, Chandler NJ, Dobrzynski H. (2009). "The anatomy of the cardiac conduction system". Clin Anat. 2009;22(1):99-113.
    DOI 10.1002/ca.20700
  7. Frank E. (1956). "An accurate, clinically practical system for spatial vectorcardiography". Circulation. 1956;13(5):737-749.
    DOI 10.1161/01.cir.13.5.737
  8. Fridericia LS. (1920). "Die Systolendauer im Elektrokardiogramm bei normalen Menschen und bei Herzkranken". Acta Med Scand. 1920;53:469-486.
    DOI 10.1111/j.0954-6820.1920.tb18266.x
  9. Bazett HC. (1920). "An analysis of the time-relations of electrocardiograms". Heart. 1920;7:353-370.
  10. Sovilj S, Magjarević R, Lovell NH, Dokos S. (2013). "A simplified 3D model of whole heart electrical activity and 12-lead ECG generation". Comput Math Methods Med. 2013;2013:134208.
    DOI 10.1155/2013/134208 PMID 23737838
  11. Thygesen K, Alpert JS, Jaffe AS, et al. (2019). "Fourth Universal Definition of Myocardial Infarction (2018)". Eur Heart J. 2019;40(3):237-269.
    DOI 10.1093/eurheartj/ehy462

7. الوضع التحريري والتعاون الفني

لم تتم المراجعة من قبل أخصائي في طب القلب.

تم تطوير المشروع بالكامل بواسطة غييرمو نيموبونا كاستريلو.

التعاون مع أطباء القلب متاح للتدقيق: contacto@mioatlas.com.

محتوى تعليمي. ليس أداة تشخيصية ولا يغني عن تقييم أخصائي الرعاية الصحية. إخلاء المسؤولية الطبية.