Este introdus un model pentru simularea mecanicii cardiace specifice pacientului, care încorporează un model cu elemente finite tridimensional al părții ventriculare a inimii, care este cuplat la un model de sistem vascular în buclă închisă de ordin 0-dimensională redusă, valvă cardiacă și model de cameră atrială. Ventriculii sunt modelați printr-o lege a materialelor pasive ortotrope neliniare. Activarea electrică este mimată de o tensiune activă parametrizată prescrisă care acționează de-a lungul unei orientări generice a fibrelor musculare. Funcția noastră de activare este construită astfel încât începutul contracției și al relaxării ventriculare, precum și panta curbei de stres activ sunt parametrizate. Modelul ventricular specific pacientului, bazat pe imagistică, este presolicitat la o presiune diastolică finală scăzută pentru a lua în considerare configurația tensionată imaginată. Condițiile de frontieră viscoelastice Robin sunt aplicate la baza inimii și epicardului pentru a ține cont de învelișul înconjurător. Tratăm interacțiunea 3D solid-0D fluid ca pe o problemă monolitică puternic cuplată, care este liniarizată în mod consecvent în ceea ce privește variabilele modelului 3D solid și 0D fluid pentru a permite o procedură de soluționare de tip Newton. Sistemul de ecuații liniare cuplate rezultat este rezolvat iterativ în fiecare pas Newton folosind o precondiționare în bloc 2 × 2 bazată pe fizică. În plus, prezentăm noi strategii eficiente pentru calibrarea parametrilor activi de contractilitate și de rezistență vasculară la datele experimentale privind presiunea ventriculară stângă și volumul de accident vascular cerebral obținute în experimente pe porci. Sunt luate în considerare două stări exemplare de stare cardiovasculară, și anume, după aplicarea de betablocante vasodilatatoare (BETA) și după injectarea de fenilefrină vasoconstrictoare (PHEN). Calibrarea parametrilor în funcție de individul specific și de starea cardiovasculară în cauză se realizează cu ajutorul unei metode neliniare pe mai multe niveluri în două etape, care utilizează un model cardiac de fidelitate redusă pentru a calcula o corecție a parametrilor pentru problema de optimizare a modelului de fidelitate ridicată. Discutăm 2 opțiuni diferite de modele de fidelitate redusă în ceea ce privește capacitatea lor de a spori optimizarea parametrilor. Deoarece condițiile de stare periodice ale modelului (stresul activ, presiunile vasculare și fluxurile) sunt a priori necunoscute și depind, de asemenea, de parametrii care trebuie calibrați (și viceversa), efectuăm simultan calibrarea parametrilor și estimarea condițiilor de stare periodice. După câteva bătăi ale inimii, algoritmul de calibrare converge către o stare periodică stabilită, datorită conservării volumului de sânge în cadrul sistemului circulator în buclă închisă. Modelul propus și metoda de calibrare pe mai multe niveluri sunt eficiente din punct de vedere al costurilor și permit o determinare eficientă a unui model cardiac in silico specific pacientului care reproduce foarte bine observațiile fiziologice. Un astfel de model individual și precis din punct de vedere al stării este un instrument predictiv important în planificarea intervențiilor, în ingineria dispozitivelor de asistență și în alte aplicații medicale.