In this work we propose a mathematical model that describes the orientation of ventricular cardiac fibers. These fibers are commonly computed as the normalized gradient of certain harmonic potentials, so our work consisted in finding the equations that such a vector field satisfies, considering the unitary norm constraint. The resulting equations belong to the Frank-Oseen theory of nematic liquid crystals, which yield a bulk of mathematical properties to the cardiac fibers, such as the characterization of singularities. The numerical methods available in literature are computationally expensive and not sufficiently robust for the complex geometries obtained from the human heart, so we also propose a preconditioned projected gradient descent scheme that circumvents these difficulties in the tested scenarios. The resulting model further confirms recent experimental observations of liquid crystal behavior of soft tissue, and provides an accurate mathematical description of such behavior.


翻译:在此工作中,我们提出了一个数学模型,描述了心室心脏纤维的方向。这些纤维通常被计算为某些谐和势的归一化梯度,因此我们的工作是找到这样一个向量场满足的方程,考虑到单位规范约束。所得到的方程属于法兰克-奥森液晶理论,可以为心脏纤维提供大量数学特性,例如奇点的特征。文献中可用的数值方法在人类心脏得到的复杂几何形状上计算成本高昂且不够健壮,所以我们还提出了一种预处理的投影梯度下降方案,可以在测试场景中解决这些困难。结果,该模型进一步证实了软组织液晶行为的最新实验观察,并为此类行为提供了准确的数学描述。

0
下载
关闭预览

相关内容

数学是关于数量、结构、变化等主题的探索。
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
14+阅读 · 2019年4月13日
时序数据异常检测工具/数据集大列表
极市平台
65+阅读 · 2019年2月23日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年10月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月16日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月15日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
14+阅读 · 2019年4月13日
时序数据异常检测工具/数据集大列表
极市平台
65+阅读 · 2019年2月23日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年10月1日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员