心脏是人类重要的器官,和心脏有关的疾病,例如心房颤动和心力衰竭等,给人们的生活造成了影响,已经成为社会的公共健康问题,虽然目前已有很多的诊断和治疗方法,但是这些疾病的相关病理机制尚未明确。目前,采用有限元方法结合医学心脏成像技术,可以对心脏相关疾病的病理机理和生理学进行更深入的研究,但是,由于心房的壁比较薄而且多层、几何形状的不规则以及心肌材料的各向异性等特征,现阶段关于心房的有限元建模还有待提高,比如人体心房的力学材料参数和壁面的层次结构等都未被考虑在内。本研究构造了一个左心房的三维有限元模型,该模型中采用了左心房的真实几何外形,结合了具有内外膜的多层心房壁结构,引入了最近测量的人左心房组织参数以及横向各向同性、超弹性的本构方程。通过施加心房腔室内部压强来模拟心房充盈状态,并计算了心房壁各层在各个区域上的应力和应变。最后通过和单层心房模型(心肌层模型)以及不同膜厚度的模型对比,分析了心房内外膜及其厚度变化对心肌层力学的影响。结果表明心内膜的应力最大,心外膜的应力较大,心肌层的应力最小;而且随着膜厚度的增加,心内膜和心外膜的应力逐渐减小,心肌层的应力基本没有发生变化。心肌层模型中靠近心内膜侧的Myo-Endo层应力大于靠近心外膜侧MyoEpi层,且纵向分布的心肌束应力和应变均大于环向分布。所有模型中,应变程度从内到外均呈现出由大到小的变化趋势,心内膜应变程度最大,心肌层应变程度居中,心外膜应变程度最小。心房内外膜分别位于心肌层的内外两侧,能够降低心房腔内外作用力对心肌层的影响,还能对心肌层起到一定的束缚和缓冲作用,有效的防止心肌变形和过度扩张。膜厚度的改变对心房壁各层的应力和应变均有影响,对心内膜和心外膜的影响是随着厚度的增加,其应力以及应变呈现变小的趋势;而对心肌层的影响则主要是影响其应变程度,对其应力的影响较小。该研究阐明了心房内外膜在心房力学中起到了重要的作用,应该在以后的建模研究中包含内外膜的信息从而更加准确地理解心房相关疾病的病理机理。