【摘 要】
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CDG能早期快速诊断心肌缺血/猝死,多中心临床试验表明其检测准确率大于85％,而其发生机制尚未明确。虚拟心脏通过对心脏状态和功能等的仿真,可以定量再现心脏疾病诊治极为有用的各种参数,有效解释CDG的发生机制。我们利用人体心脏CT扫描体数据和三维激光扫描肌纤维旋向数据,基于离子通道模型,采用单域模型的心肌兴奋传播并行算法和有限元法建立了人体全心脏Cardiome-CN模型。具体研究内容有：(1)心肌
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CDG能早期快速诊断心肌缺血/猝死,多中心临床试验表明其检测准确率大于85％,而其发生机制尚未明确。虚拟心脏通过对心脏状态和功能等的仿真,可以定量再现心脏疾病诊治极为有用的各种参数,有效解释CDG的发生机制。我们利用人体心脏CT扫描体数据和三维激光扫描肌纤维旋向数据,基于离子通道模型,采用单域模型的心肌兴奋传播并行算法和有限元法建立了人体全心脏Cardiome-CN模型。具体研究内容有：(1)心肌缺血电生理心肌缺血细胞电力耦合模型构建：心肌缺血时会出现高钾、多酸症和缺氧症,其动作电位相应变化。基于Greenstein模型和Rice肌丝力学模型进行心肌缺血细胞电力耦合模型的构建。心肌缺血局部力学特性改变仿真：在Cardiome-CN模型中,通过设置相应区域心肌细胞为缺血心肌细胞,计算得出心肌缺血局部力学特性改变的相关参数,进行相应的体表心电图(BSPM)仿真,并由影像结果验证。(2)心肌缺血心电图的仿真基于心肌缺血细胞模型和Cardiome-CN模型及躯干模型,通过心电场方程进行心肌缺血情况下BSPM仿真,计算过程中考虑心脏跳动和心肌缺血局部力学特性的改变,即心动周期中每个时刻均考虑传递矩阵的变化。(3) TWA心电图仿真细胞层次电交替现象仿真：在原有心室肌细胞模型基础上,通过改变相关钙循环离子流参数,特别是钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)所调控的参数变化,实现细胞层次电交替现象仿真。心肌缺血情况下TWA心电图仿真：在病理条件下电交替更容易发生,因而更易形成心律失常。结合前述心肌缺血细胞模型和电交替细胞模型,再加上Cardiome-CN虚拟心脏模型和躯干模型即可仿真心肌缺血情况下TWA心电图,再通过设置不同区域的交替相位可以仿真空间协调交替和空间不协调交替。(4) CDG验证心肌缺血情况下BSPM变化主要体现在ST段和T波,而CDG的实质正是通过检测T波变异程度来实现早期心肌缺血的诊断。基于前述的不同缺血部位和程度的心肌缺血BSPM,及心肌缺血情况下TWA体表心电图的一系列仿真结果,可作为CDG的输入数据进行早期心肌缺血诊断的仿真试验。
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