心臟單細(xì)胞電生理建模仿真.pdf

1、為了研究心臟的搏動(dòng)和病理狀態(tài)下生理信號(hào)的傳播，學(xué)者們建立了心臟生物電學(xué)理論。這是基于數(shù)理科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的新興交叉學(xué)科。心臟生物電學(xué)的數(shù)值模擬技術(shù)是業(yè)界近年來(lái)積極研究的課題方向，隨著分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于離子通道學(xué)說(shuō)和Hodgkin-Huxley提出的本構(gòu)方程，陸續(xù)有學(xué)者提出了心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的數(shù)學(xué)模型。而新的通道電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)層出不窮，模型也在一步步的被完善。本文基于Luo-Rudy模型，結(jié)合最近的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了

2、哺乳動(dòng)物心室肌細(xì)胞電生理仿真模型。
　　 論文將C++語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，使用Visual C++6.0編譯器進(jìn)行程序編寫，Microsoft Origin6.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。
　　 文中首先對(duì)造成心源性猝死的主要原因---室顫進(jìn)行了綜述，包括室顫的發(fā)生機(jī)制、觸發(fā)因素、觸發(fā)機(jī)制和維持機(jī)制。其中室顫的發(fā)生機(jī)制分為解剖學(xué)機(jī)制、功能性機(jī)制和誘發(fā)機(jī)制。室顫的觸發(fā)因素列舉了室性早搏、室性心動(dòng)過(guò)速、興奮傳導(dǎo)阻滯等。室顫的觸發(fā)機(jī)制

3、包括浦肯野細(xì)胞的觸發(fā)活動(dòng)和心室流出道的觸發(fā)活動(dòng)。室顫的維持機(jī)制主要有固有異質(zhì)性、動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性及APD恢復(fù)特性、傳導(dǎo)速度恢復(fù)特性、心臟記憶、電緊張電流等動(dòng)態(tài)因素。
　　 建立模型時(shí)，如下通道電流被編入模型中：鈉離子電流、L-型鈣離子電流、時(shí)間依賴型鉀電流、非時(shí)間依賴型鉀電流、平臺(tái)期鉀電流、鈉鈣交換體電流、鈉鉀泵電流、鈣泵電流和肌漿網(wǎng)中的鈣循環(huán)。文中列出了數(shù)學(xué)描述每個(gè)通道電流的主要公式，并進(jìn)行解釋。
　　 程序編寫完成并調(diào)試

4、運(yùn)行成功后，對(duì)哺乳動(dòng)物心肌細(xì)胞的電活動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。重建的動(dòng)作電位曲線與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)測(cè)得的動(dòng)作電位曲線一致。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各種主要離子分別研究了單通道的電生理活動(dòng)，并給出了相應(yīng)的時(shí)間-電流曲線。通過(guò)對(duì)比洗脫單通道電流前后動(dòng)作電位的變化，可以清晰展現(xiàn)生理狀態(tài)下單通道電流對(duì)動(dòng)作電位的形成產(chǎn)生的影響。據(jù)此討論鉀離子通道、鈣離子通道和離子泵在心室細(xì)胞電活動(dòng)時(shí)的開關(guān)時(shí)間及對(duì)動(dòng)作電位時(shí)程的影響；當(dāng)胞內(nèi)外離子濃度異常時(shí)，APD的交替和恢復(fù)現(xiàn)象。鉀離子電流