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Efficient time splitting schemes for the monodomain equation in cardiac electrophysiology

Lindner, Laura P. ORCID iD icon 1; Gerach, Tobias ORCID iD icon 2; Jahnke, Tobias 1; Loewe, Axel ORCID iD icon 2; Weiss, Daniel 1; Wieners, Christian 1
1 Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Biomedizinische Technik (IBT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Approximating the fast dynamics of depolarization waves in the human heart described by the monodomain model is numerically challenging. Splitting methods for the PDE-ODE coupling enable the computation with very fine space and time discretizations. Here, we compare different splitting approaches regarding convergence, accuracy and efficiency. Simulations were performed for a benchmark configuration with the Beeler–Reuter cell model on a truncated ellipsoid approximating the left ventricle including a localized stimulation. For this benchmark configuration, we provide a reference solution for the transmembrane potential. We found a semi-implicit approach with state variable interpolation to be the most efficient scheme. The results are transferred to a more physiological setup using a bi-ventricular domain with a complex external stimulation pattern to evaluate the accuracy of the activation time for different resolutions in space and time.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM)
Institut für Biomedizinische Technik (IBT)
Sonderforschungsbereich 1173 (SFB 1173)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsmonat/-jahr 08.2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2365-662X
KITopen-ID: 1000149976
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang 21 S.
Serie CRC 1173 Preprint ; 2022/35
Projektinformation SFB 1173/2 (DFG, DFG KOORD, SFB 1173/2 2019)
Externe Relationen Abstract/Volltext
Schlagwörter cardiac electrophysiology, monodomain equation, Beeler–Reuter cell model, splitting methods, time, integration
Relationen in KITopen

Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000149976
Veröffentlicht am 16.08.2022
Seitenaufrufe: 77
seit 17.08.2022
Downloads: 36
seit 17.08.2022
Cover der Publikation
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