[发明专利]心脏电生理模型的并行仿真方法及系统

说明书

本申请公开了一种心脏电生理模型的并行仿真方法及系统。所述心脏电生理模型的并行仿真方法包括：计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化；计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务；各个从核同时对各自对应模拟的细胞进行电位仿真计算从而获得心脏细胞电位仿真计算结果；各个从核将计算得到的心脏细胞电位仿真计算结果写入与其连接的计算主核；控制主核获取各个计算主核所传递的心脏细胞电位仿真计算结果。本申请的心脏电生理模型的并行仿真方法可同时开启十万级规模进程并行计算仿真，能够快速完成动作电位周期的仿真计算，加快心脏电生理模型的仿真速度，有效缩短仿真时间。

技术领域

本申请涉及心脏电生理模型技术领域，具体涉及一种心脏电生理模型的并行仿真方法及系统。

背景技术

心脏疾病是目前全球人群健康的首要死亡因素，且发病率及死亡人数仍处在上升的阶段，因此对于心脏生理以及病理的研究受到了国内外专家学者的广泛关注。利用虚拟心脏模型对心脏的各种生理机制进行仿真研究是目前临床实验方法的有效辅助手段。虚拟心脏的仿真是一项极为复杂的系统工作，其集合了细胞学、生物化学、解剖学、基因工程学、计算机科学等众多学科，通过对心脏的形态以及功能等方面进行建模仿真，重现心脏在正常以及病理条件下的电生理等各种特性。利用心脏电生理模型对心脏进行仿真研究，其优点在于可以定量并且直观地研究心脏的动态行为以及各种参数指标，并且可以十分方便地探究心脏在微观细胞层次的生理变化与宏观整体心脏变化的联系，从而有助于提高心脏疾病的诊治水平以及创新药物的研发。

现有的心脏电生理模型仿真系统通常采用串行方式进行仿真模拟，即在某一时刻只对某个动作电位周期的特定心脏细胞进行电位仿真计算，完成后再对本周期内另一个心脏细胞进行电位仿真计算，直到一个周期内所有的心脏细胞电位仿真计算完成，再开始下一个动作电位周期的计算。由于心脏细胞数量庞大，完成一个动作电位周期的仿真计算需要较长时间，如果仿真生成有效数据，需要完成上千个动作电位周期的模拟，花费时间更长。随着研究的进一步深入，心脏电生理模型加入了并行计算模式，但也是局限于几十个核进行计算，当心脏电生理模型细胞规模增大时，仿真计算量明显增加，无法有效缩短仿真计算时间。

具体而言，心脏电生理模型是综合运用计算机强大的计算能力以及图形显示能力，对真实心脏的解剖结构、电生理等方面的特性进行仿真。随着心肌细胞模型越来越丰富和心脏组织模型越来越精细，心脏电生理模型的仿真计算规模越来越大。庞大的计算量已经成为心脏电生理模型研究发展的瓶颈，在较短的时间完成心脏电生理模型的大规模计算仿真是很有必要的。

现有的心脏电生理模型仿真存在如下缺点：

串行仿真计算慢，完成一次动作电位周期的仿真计算周期长，在大规模计算时，无法在较短时间内完成仿真，得到有效数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种心脏电生理模型的并行仿真方法，来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

本发明的一个方面，提供一种心脏电生理模型的并行仿真方法，所述心脏电生理模型的并行仿真方法包括：

计算主核控制与其连接的从核对模拟的细胞进行初始化，其中，一个计算主核与多个从核连接，一个从核对应模拟至少一个细胞；

计算主核根据其获取的仿真任务为各个与其连接的从核下发电位仿真任务；

各个从核同时对各自对应模拟的细胞进行电位仿真计算从而获得心脏细胞电位仿真计算结果，其中，一个细胞对应仿真出一个心脏细胞电位仿真计算结果；

各个从核将计算得到的心脏细胞电位仿真计算结果写入与其连接的计算主核；

控制主核获取各个计算主核所传递的心脏细胞电位仿真计算结果。

可选地，所述心脏电生理模型的并行仿真方法进一步包括：

控制主核将获取的心脏细胞电位仿真计算结果进行持久化存储。