Wprowadzono model do symulacji mechaniki serca specyficznej dla pacjenta, zawierający 3-wymiarowy model elementów skończonych części komorowej serca, który jest sprzężony z 0-wymiarowym systemem naczyniowym o zredukowanym rzędzie zamkniętej pętli, zastawką serca i modelem komory przedsionka. Komory są modelowane przez nieliniowe ortotropowe pasywne prawo materiałowe. Aktywacja elektryczna jest naśladowana przez parametryzowane naprężenie aktywne działające wzdłuż ogólnej orientacji włókien mięśniowych. Nasza funkcja aktywacji jest tak skonstruowana, że początek skurczu i rozkurczu komory oraz nachylenie krzywej aktywnego naprężenia są parametryzowane. Oparty na obrazowaniu, specyficzny dla pacjenta model komory jest wstępnie naprężany do niskiego ciśnienia końcoworozkurczowego, aby uwzględnić obrazowaną, naprężoną konfigurację. Lepkosprężyste warunki brzegowe Robina są stosowane do podstawy serca i nasierdzia w celu uwzględnienia otaczającego środowiska. Interakcję 3D ciało stałe-0D płyn traktujemy jako silnie sprzężony problem monolityczny, który jest konsekwentnie linearyzowany w odniesieniu do zmiennych modelu 3D ciało stałe i 0D płyn, aby umożliwić zastosowanie procedury rozwiązania typu Newtona. Wynikający z tego sprzężony liniowy układ równań jest rozwiązywany iteracyjnie w każdym kroku Newtona przy użyciu 2 × 2 fizycznie opartych blokowych warunków wstępnych. Ponadto, przedstawiamy nowe, wydajne strategie kalibracji parametrów aktywnego skurczu i oporu naczyniowego do eksperymentalnych danych dotyczących ciśnienia w lewej komorze i objętości wyrzutowej uzyskanych w eksperymentach na świniach. Rozważane są dwa przykładowe stany układu sercowo-naczyniowego: po zastosowaniu wazodylatacyjnych beta-blokerów (BETA) oraz po iniekcji wazokonstrykcyjnej fenylefryny (PHEN). Kalibrację parametrów do konkretnego osobnika i stanu układu sercowo-naczyniowego przeprowadza się za pomocą 2-stopniowej nieliniowej metody wielopoziomowej, która wykorzystuje model serca o niskiej wierności do obliczenia korekty parametrów dla problemu optymalizacji modelu o wysokiej wierności. Omawiamy dwa różne wybory modelu o niskiej wierności w odniesieniu do ich zdolności do zwiększenia optymalizacji parametrów. Ponieważ okresowe warunki stanu modelu (aktywne obciążenie, ciśnienie naczyniowe i strumienie) są a priori nieznane i zależą również od parametrów, które mają być skalibrowane (i vice versa), wykonujemy kalibrację parametrów i estymację okresowych warunków stanu jednocześnie. Po kilku uderzeniach serca, algorytm kalibracji zbiega do ustalonego, okresowego stanu z powodu zachowania objętości krwi w zamkniętym układzie krążenia. Zaproponowany model i wielopoziomowa metoda kalibracji są efektywne kosztowo i pozwalają na skuteczne wyznaczenie specyficznego dla pacjenta modelu serca in silico, który bardzo dobrze odtwarza obserwacje fizjologiczne. Taki indywidualny i dokładny pod względem stanu model jest ważnym narzędziem predykcyjnym w planowaniu interwencji, inżynierii urządzeń wspomagających i innych zastosowaniach medycznych.