Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter Oldenbourg September 13, 2010

Electrophysiological Modeling for Cardiology: Methods and Potential Applications

Elektrophysiologische Modellierung für die Kardiologie: Methoden und potentielle Anwendungen
Gunnar Seemann, David U. J. Keller, Martin W. Krüger, Frank M. Weber, Mathias Wilhelms and Olaf Dössel

Abstract

Simulations of the electrophysiological behavior of the heart improve the comprehension of the mechanisms of the cardiovascular system. Furthermore, the mathematical modeling will support diagnosis and therapy of patients suffering from heart diseases. In this paper, the chain of modeling of the electrical function in the heart is described. The components are explained briefly, namely modeling of cardiac geometry, reconstructing the cardiac electrophysiology and excitation propagation. Additionally, the mathematical methods allowing to implement and solve these models are outlined. The three recently more investigated cases atrial fibrillation, ischemia and long-QT syndrome are described and show how cardiac modeling can support cardiologists in answering their open questions.

Zusammenfassung

Simulationen des elektrophysiologischen Verhaltens des Herzens fördern das Verständnis über die Mechanismen innerhalb des Herz-Kreislauf-Systems. Darüber hinaus werden diese mathematischen Modelle die Diagnose und Therapie von Patienten, die unter Herzerkrankungen leiden, unterstützen. In dieser Arbeit wird die Vorgehensweise für die Modellierung der elektrischen Funktion des Herzens beschrieben. Hierfür werden die Teilschritte der Modellierung kurz erklärt, nämlich die Modellierung der Geometrie, die Rekonstruktion der kardialen Elektrophysiologie und der elektrischen Erregungsausbreitung sowie die mathematischen Methoden, die eine Implementierung und Lösung dieser Modelle erlauben. Die vor kurzem mehr und mehr untersuchten Fälle Vorhofflimmern, Ischämie und das lange QT Syndrom werden beispielhaft beschrieben und zeigen, wie die Modellierung des Herzens dazu benutzt werden kann, um Kardiologen bei der Beantwortung von offenen Fragen zu unterstüzen.


* Correspondence address: Karlsruhe Institute of Technology, Institute of Biomedical Engineering, Kaiserstr. 12, 76131 Karlsruhe,

Published Online: 2010-09-13
Published in Print: 2010-09

© by Oldenbourg Wissenschaftsverlag, Karlsruhe, Germany