基于離子通道的短QT病理仿真研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、心臟是人體循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力源，是人體的重要器官之一。目前心臟疾病已經(jīng)成為影響人類生命健康的常見(jiàn)疾病，而與心臟相關(guān)的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)開(kāi)銷大，操作困難，且存在道德上的壓力。為了更好地診斷和治療各種心臟病，更好、更安全地開(kāi)發(fā)治療心臟病藥物，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)心臟的結(jié)構(gòu)與電生理活動(dòng)進(jìn)行模擬，可以為經(jīng)濟(jì)、安全地研發(fā)心臟病治療藥物提供保障。目前，通過(guò)心肌細(xì)胞微觀離子通道級(jí)的變化來(lái)仿真整個(gè)心臟功能的變化，已成為對(duì)心臟病發(fā)病機(jī)制與治療依據(jù)的主要研究對(duì)象，它已經(jīng)具備

2、了穩(wěn)定的模型方法。短QT綜合征是基因變異引起心肌細(xì)胞離子通道改變，使發(fā)病率和死亡率增加，但心臟不僅是一種電生理器官，也是一種力學(xué)機(jī)械器官。以往的研究主要用電生理模型，而沒(méi)考慮力學(xué)屬性。本文采用國(guó)際上最新公布的人心室心肌細(xì)胞電學(xué)-力學(xué)耦合模型初步探討短QT綜合征病理對(duì)[Ca2+]i的影響，從而便于研究心臟力學(xué)功能的潛在變化。
　　本文采用TNNP(Tusscher Noble Noble Panfilov，TNNP)人心室細(xì)胞模型，

3、首先對(duì)單個(gè)心室肌細(xì)胞的動(dòng)作電位和1D心肌纖維電興奮傳導(dǎo)進(jìn)行研究，獲取體表測(cè)定得到的心電圖心室成分。然后將仿真結(jié)果與最新公布的ORD(O'Hara-Rudy Dynamic，ORD)人心室細(xì)胞模型獲取的結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證TNNP模型為目前最適合仿真研究的模型。最后將TNNP模型計(jì)算的屬性結(jié)果與臨床結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)心中間細(xì)胞計(jì)算的動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間與臨床結(jié)果不一致，本文基于此提出了一種改進(jìn)的一維人心室肌細(xì)胞模型。
　　在短QT病理方面，本

4、文主要研究與快速延遲整流鉀電流IKr有關(guān)的短QT變異1（SQT1）和與內(nèi)向整流鉀電流IKI有關(guān)的短QT變異3（SQT3）兩種短QT情況，分別采用Markov-chain IKr離子通道模型和Hodgkin-Huxley IKI離子通道模型耦合到改進(jìn)的模型方法進(jìn)行仿真研究，獲取SQT1和SQT3病理情況下的動(dòng)作電位、QT間隔、[Ca2+]i等仿真結(jié)果，并與正常生理?xiàng)l件下比較分析，驗(yàn)證短QT病理使心室復(fù)極化提前，有可能減少心室的力學(xué)功能。<