心肌细胞的数学模型是描述整个器官组织的电生理活动的基础模型。在基础科学和临床诊断研究领域,研究人员使用这些模型来创建心脏的数值模拟,并能取得比较理想的效果。心室的仿真和可视化涉及大量的数据和复杂的计算,因此需要消耗巨大的内存带宽和计算能力。本文通过对细胞模型分析,发现仿真计算过程可以使用并行方法进行加速。　　GPU是特别为计算密集,高度并行计算设计的。本文针对GPU的特点对传统的电生理仿真进行改进,在CUDA架构实现心室的三维电生理仿真的并行计算,提高心室的仿真效率。本文针对GPU硬件特点对仿真过程进行优化,重新设计仿真核函数,最终实现了心室电生理仿真的在线可视化。　　光线投射是科学计算可视化的一种重要方法,在绘制体数据内部细节方面,它具有实现灵活,绘制质量高的优点,但也有运算量大,绘制速度慢的缺点。针对这一问题,本文使用着色语言对基于GPU的可编程图形管线进行控制,利用较为复杂的光照模型进行绘制。同时对于利用各种硬件加速办法对绘制流程优化,在不降低绘制质量的同时,得到较快的绘制速度。　　基于上述研究,本文实现了基于GPU的心室电生理仿真计算,并实现了在线可视化。为了方便灵活的地对仿真过程控制,本文实现了在线仿真程序的交互设计和解剖数据实时可视化与交互,并对功能模型及解剖数据的融合可视化做了进一步的研究。在此基础上,本文设计开发了基于GPU的虚拟心脏的交互式可视化平台。