心血管疾病是我国居民的首要死因，深入探究其病理机制对临床诊疗具有重大意义。左心室作为心脏泵血功能的核心执行单元，其收缩舒张特性与心肌纤维独特的双螺旋空间构型密切相关。然而，心脏系统固有的多尺度结构特征与力-电多物理场耦合特性，使得传统研究方法在解析其复杂功能机制时面临显著局限。为此，本研究创新性地运用数字心脏技术，通过构建理想化半椭球体几何模型，采用规则化算法建立心肌纤维排布体系，并整合力-电耦合模型模拟心脏的电生理活动与机械行为，系统解析了心肌纤维结构特征对左心室收缩功能的调控机制。主要研究成果如下：

1. 心肌纤维螺旋角度的调控效应。通过调节心内膜至心外膜的心肌纤维螺旋角度分布，发现纤维角度与左心室射血分数呈显著负相关。具体而言，当纤维角度从20°增至90°时，射血分数由61.5%骤降至15.9%。这一发现首次量化证实了心肌纤维空间排布是调控心室收缩功能的关键结构参数。

2. 心肌纤维化病变的力学效应。心肌纤维化病变会改变纤维排列和力学刚度，通过模拟局部心肌纤维随机化排布，发现纤维排列紊乱区域的体积比与左心室收缩功能呈显著负相关，当纤维完全随机分布时，射血分数从47.7%跌至7.7%；纤维刚度增加导致心室顺应性降低，整体刚度提升十倍时射血分数下降32.5%，而当40%体积占比的心肌刚度增至十倍时，左心室射血分数下降23.6%。

3. 心室几何参数对左心室收缩功能的影响。研究了心肌肥厚和扩张型心肌病两类心脏几何参数的影响，发现单纯几何参数对左心室收缩功能的影响有限，表明临床观察到的左心室功能异常应该主要源于心肌纤维结构的重塑。这一发现为理解心室重构过程中的功能代偿机制提供了新视角。

本研究通过数字心脏技术首次系统量化了心肌纤维结构参数与左心室收缩功能的定量关系，不仅为心脏泵血机制的基础研究提供了创新理论框架，更为临床心肌纤维化疾病的病理机制阐释和治疗策略优化提供了重要科学依据。