人体心肌细胞模型与Brugada综合症仿真研究

论文摘要

计算机建模仿真是研究心肌细胞电生理特性的的重要方法之一,但是,目前国际上绝大部分关于细胞仿真的模型都是基于动物实验数据,不是人体心肌细胞的确切数据,当然这些基于动物实验数据建立起来的仿真模型对心肌细胞的仿真研究具有很大的参考价值,可是不得不承认,由于动物心肌细胞和人体心肌细胞无论在心脏大小,心率还是动作电位形态等方面都存在着很大的差异,所以这些模型不能真正反映人体心肌细胞的电生理机制。 本文中,我们将介绍一种人体细胞动作电位的数学模型,该模型包含了足够详尽的人体心肌细胞的电生理机制,可以对各种心脏疾病进行仿真。我们的模型是在LR2000模型和Tusscher模型的基础上,并且加入了目前对人体心肌细胞离子电流（L型钙离子电流,快钠电流,快速外向钾通道电流,延迟整流钾电流,内向整流钾电流等）生理研究的实验数据。利用该模型,我们可以用来仿真研究Brugada综合症的生理机制,并且由于心肌细胞可以分成心内膜,心外膜和M细胞,因此我们的模型也可以分别对Brugada综合症下的这三类细胞进行仿真。根据目前有关对Brugada综合症的描述,我们通过分别改变慢激活延迟整流钾电流,瞬时外向钾通道电流Ito,L型钙离子电流和快钠电流的电导值来实现仿真。 仿真结果表明我们模型的仿真结果与用生理实验所观察到的Brugada综合症数据完全符合,与正常细胞的动作电位相比,我们发现Brugada综合症的心内膜和M细胞的动作电位基本没发生变化,但是心外膜细胞的动作电位却发生了很大的变化,Brugada综合症的心外膜细胞动作电位在形态上表现为切迹和平台期的改变,随着离子电流的改变,最终表现为其动作电位切迹和平台期的消失。 应用我们建立的仿真模型并结合温度敏感因子Q10,可以获得一组随温度变化而改变的心肌细胞动作电位图,该仿真结果正好解释了为什么高烧患者更容易诱发Brugada综合症。并且根据北京阜外医院tangming博士提供的信息,我们仿真了Brugada综合症在不同心率下其心肌细胞动作电位的变化,对Brugada综合症患者常猝死于夜间熟睡时的原因进行了分析。 通过改变我们仿真模型的某些参数,可以用来仿真那些生理和临床上无法正

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 基于离子通道心脏肌细胞仿真研究进展
• §1.1.1 引言
• §1.1.2 基于离子通道心电仿研究的发展
• §1.1.3 讨论
• §1.2 选题及其意义
• §1.3 本文的构成
• 第二章 人体心肌细胞仿真模型的建立
• §2.1 细胞膜离子通道
• §2.1.1 引言
• §2.1.2 离子通道的特征与分类
• §2.1.3 心肌细胞电生理
• §2.2 人体心肌细胞的仿真模型
• §2.2.1 引言
• §2.2.2 人体心肌细胞的建模仿真
• §2.3 本章小结
• 第三章 Brugada综合症的仿真研究
• §3.1 Brugada综合症
• §3.1.1 引言
• §3.1.2 Brugada综合症研究的历史
• §3.1.4 Brugada综合症发生机制
• §3.2 Brugada综合症的仿真模型
• §3.2.1 引言
• §3.2.2 仿真方法
• §3.2.3 仿真结果
• §3.2.4 高烧诱发Brugada综合症
• §3.2.5 Brugada综合症患者易于夜间熟睡时猝死原因分析
• §3.3 本章小结
• 第四章 讨论与展望
• 参考文献
• 致谢