發(fā)布時(shí)間：2021-04-16 21:07

　　心血管疾病是一種嚴(yán)重威脅人類健康的疾病。房顫是最常見的心血管疾病之一,可能引起多種并發(fā)癥,其中最嚴(yán)重的是腦血栓栓塞,俗稱中風(fēng)。因此全面認(rèn)識(shí)房顫的發(fā)病機(jī)理具有重要的價(jià)值。電動(dòng)勢(shì)交替現(xiàn)象,即心臟細(xì)胞動(dòng)作電位波形的周期性交替現(xiàn)象,是房顫發(fā)生的前兆。而且研究表明,氧化應(yīng)激與電動(dòng)勢(shì)交替及房顫都存在緊密的聯(lián)系。因此,本研究將以氧化應(yīng)激為切入口探索房顫的發(fā)病機(jī)制和預(yù)防方法。基于一種改進(jìn)的人心房細(xì)胞計(jì)算模型,本文聚焦于探究導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)交替的底層機(jī)制和氧化應(yīng)激對(duì)電動(dòng)勢(shì)交替的影響。首先,本文利用計(jì)算機(jī)技術(shù)重現(xiàn)了現(xiàn)有的人心房細(xì)胞計(jì)算模型。從細(xì)胞模型的電生理特征和交替現(xiàn)象的刺激周期依賴性兩方面著手,本文針對(duì)現(xiàn)有模型仿真結(jié)果中存在的不足進(jìn)行了改進(jìn),獲得了一種更符合生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理想心房細(xì)胞計(jì)算模型。然后,本文仿真了改進(jìn)后模型在不同氧化應(yīng)激程度下的電動(dòng)勢(shì)交替現(xiàn)象,得到了電動(dòng)勢(shì)交替易感窗。根據(jù)仿真試驗(yàn)的結(jié)果,本文分析了電動(dòng)勢(shì)交替的特點(diǎn)以及各電生理變量在電動(dòng)勢(shì)交替過程中扮演的角色,發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激條件下肌漿網(wǎng)（SR）鈣離子釋放的交替是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)交替的關(guān)鍵因素,而活性氧族（ROS）對(duì)心肌肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶（SERCA）... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

簡(jiǎn)化的心肌細(xì)胞幾何尺寸[38]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-7-第2章心肌細(xì)胞電生理基礎(chǔ)和建模2.1心肌細(xì)胞電生理基礎(chǔ)2.1.1心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)心肌細(xì)胞是組成心臟的基本單位，通常呈短柱狀。心肌細(xì)胞之間存在由相鄰心肌細(xì)胞的細(xì)胞膜特化而成的閏盤結(jié)構(gòu)，閏盤一方面保證肌原纖維的緊密連接，另一方面便于細(xì)胞之間的物質(zhì)交換和興奮傳導(dǎo)。為了計(jì)算的方便，心肌細(xì)胞的形狀通常被粗略簡(jiǎn)化為圓柱形。理想的哺乳動(dòng)物心肌細(xì)胞的幾何尺寸為直徑10至15微米，長(zhǎng)70至100微米的圓柱體，如圖2-1所示。圖2-1簡(jiǎn)化的心肌細(xì)胞幾何尺寸[38]心肌細(xì)胞主要由細(xì)胞膜、線粒體、肌漿網(wǎng)、肌絲、T管和其他細(xì)胞器構(gòu)成，其解剖結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。從圖中可以看出心肌細(xì)胞具有較規(guī)則的結(jié)構(gòu)：肌原纖維占據(jù)細(xì)胞的大部分體積，并沿著細(xì)胞縱向分布。線粒體則廣泛分布于細(xì)胞膜下和肌原纖維構(gòu)成的各種間隙之間，為細(xì)胞內(nèi)的各種活動(dòng)提供充足的能量。細(xì)胞核位于細(xì)胞中心，形狀似橢圓或長(zhǎng)方形，其長(zhǎng)軸與肌原纖維的方向一致。T管增大了細(xì)胞膜與細(xì)胞外液的接觸面積，有利于物質(zhì)交換。圖2-2心肌細(xì)胞解剖結(jié)構(gòu)圖[39]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-8-2.1.2細(xì)胞膜細(xì)胞最外層是由雙層膦脂分子和球狀蛋白質(zhì)聚合體構(gòu)成的半透明細(xì)胞膜，厚約7~8nm。細(xì)胞膜作為一道屏障將細(xì)胞內(nèi)的液體和細(xì)胞器與細(xì)胞外的液體隔絕開來，是細(xì)胞與外界環(huán)境交換物質(zhì)的主要場(chǎng)所。細(xì)胞膜的主要功能包括選擇性交換物質(zhì)、吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、排出代謝廢物和分泌和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)等。細(xì)胞膜中存在許多充滿液體的小孔和蛋白組成的通道，可供離子通過，如圖2-3所示。圖2-3細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)示意圖[38]心肌細(xì)胞內(nèi)外的液體中包含大量的離子，包括鈉離子、鉀離子、氯離子和鈣離子等，這些離子共同維持細(xì)胞正常活動(dòng)所需的電化學(xué)環(huán)境，它們的典型濃度如表2-1所示。表2-1心肌內(nèi)外離子濃度（溫度T=37℃）細(xì)胞內(nèi)液體離子濃度[X]e細(xì)胞外液體離子濃度[X]i[K+]e=5.4mM[K+]i=5.4mM[Na+]e=140mM[Na+]i=10mM[Ca2+]e=1.8mM[Ca2+]i=0.12×10-3mM[Cl-]e=120mM[Cl-]i=5.4mM在平衡狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)不同離子的通透性有所區(qū)別，這一方面能維持相同離子在細(xì)胞內(nèi)外液體中的濃度差，另一方面使得各類離子在細(xì)胞內(nèi)外的液體中均勻分布，保持了細(xì)胞膜靜息電位的穩(wěn)定。當(dāng)心肌細(xì)胞受到外界電流刺激時(shí)，膜電位發(fā)生變化，導(dǎo)致細(xì)胞膜對(duì)離子的通透性發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)外的離子在濃度差的作用下形成跨膜離子流�？缒るx子流的持續(xù)作用使得細(xì)胞膜電位發(fā)生變化，形成動(dòng)作電位。其中，少量鈣離子內(nèi)流導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增大，觸發(fā)肌漿網(wǎng)大量釋放鈣離子，引起肌原纖維收縮。細(xì)胞內(nèi)多余的離子隨后被載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞外，細(xì)胞內(nèi)液體各離子的濃度逐漸恢復(fù)到靜息水平。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]《中國(guó)心血管病報(bào)告2018》概要[J]. 胡盛壽,高潤(rùn)霖,劉力生,朱曼璐,王文,王擁軍,吳兆蘇,李惠君,顧東風(fēng),楊躍進(jìn),鄭哲,陳偉偉.  中國(guó)循環(huán)雜志. 2019(03)
[2]SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)在Qt5開發(fā)環(huán)境中的應(yīng)用[J]. 龍灝.  電子世界. 2017(24)
[3]浦氏纖維對(duì)心室電傳導(dǎo)系統(tǒng)影響的仿真研究[J]. 宋俊雅,袁永峰,王寬全.  智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用. 2014(01)
[4]基于虛擬細(xì)胞的膜片鉗實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)[J]. 袁永峰,王寬全,鄒傳毅.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2009(S1)
[5]一種新的心肌細(xì)胞電生理模型的描述方法[J]. 杜佳菲,王寬全,袁永峰.  計(jì)算機(jī)工程. 2007(10)
[6]基于單細(xì)胞動(dòng)作電位仿真心電圖的模型與算法[J]. 朱浩,尹炳生,朱代謨.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2001(04)

博士論文
[1]基于虛擬心臟的短QT綜合征建模與分析[D]. 羅存金.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]虛擬心臟解剖及電生理數(shù)學(xué)建模[D]. 張宇.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]心房細(xì)胞氧化應(yīng)激模型的構(gòu)建及其對(duì)電動(dòng)勢(shì)影響的分析[D]. 隋海波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]心房二維組織電傳導(dǎo)的仿真研究[D]. 趙娜.東北大學(xué) 2014
[3]心電信號(hào)提取及處理電路的設(shè)計(jì)[D]. 王威.吉林大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3142175