心血管疾病是一種嚴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,其中最嚴重的是腦血栓栓塞,俗稱中風。因此全面認識房顫的發(fā)病機理具有重要的價值。電動勢交替現(xiàn)象,即心臟細胞動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,氧化應激與電動勢交替及房顫都存在緊密的聯(lián)系。因此,本研究將以氧化應激為切入口探索房顫的發(fā)病機制和預防方法�；谝环N改進的人心房細胞計算模型,本文聚焦于探究導致電動勢交替的底層機制和氧化應激對電動勢交替的影響。首先,本文利用計算機技術重現(xiàn)了現(xiàn)有的人心房細胞計算模型。從細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,本文針對現(xiàn)有模型仿真結果中存在的不足進行了改進,獲得了一種更符合生理實驗結果的理想心房細胞計算模型。然后,本文仿真了改進后模型在不同氧化應激程度下的電動勢交替現(xiàn)象,得到了電動勢交替易感窗。根據(jù)仿真試驗的結果,本文分析了電動勢交替的特點以及各電生理變量在電動勢交替過程中扮演的角色,發(fā)現(xiàn)氧化應激條件下肌漿網(wǎng)（SR）鈣離子釋放的交替是驅動電動勢交替的關鍵因素,而活性氧族（ROS）對心肌肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶（SERCA）... 

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

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

簡化的心肌細胞幾何尺寸[38]

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

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-8-2.1.2細胞膜細胞最外層是由雙層膦脂分子和球狀蛋白質聚合體構成的半透明細胞膜，厚約7~8nm。細胞膜作為一道屏障將細胞內的液體和細胞器與細胞外的液體隔絕開來，是細胞與外界環(huán)境交換物質的主要場所。細胞膜的主要功能包括選擇性交換物質、吸收營養(yǎng)物質、排出代謝廢物和分泌和運輸?shù)鞍踪|等。細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細胞膜結構示意圖[38]心肌細胞內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胞正常活動所需的電化學環(huán)境，它們的典型濃度如表2-1所示。表2-1心肌內外離子濃度（溫度T=37℃）細胞內液體離子濃度[X]e細胞外液體離子濃度[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，細胞膜對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胞內外液體中的濃度差，另一方面使得各類離子在細胞內外的液體中均勻分布，保持了細胞膜靜息電位的穩(wěn)定。當心肌細胞受到外界電流刺激時，膜電位發(fā)生變化，導致細胞膜對離子的通透性發(fā)生變化，細胞內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)作用使得細胞膜電位發(fā)生變化，形成動作電位。其中，少量鈣離子內流導致細胞內鈣離子濃度增大，觸發(fā)肌漿網(wǎng)大量釋放鈣離子，引起肌原纖維收縮。細胞內多余的離子隨后被載體蛋白轉運至細胞外，細胞內液體各離子的濃度逐漸恢復到靜息水平。

【參考文獻】：
期刊論文
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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 2017
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碩士論文
[1]心房細胞氧化應激模型的構建及其對電動勢影響的分析[D]. 隋海波.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]心房二維組織電傳導的仿真研究[D]. 趙娜.東北大學 2014
[3]心電信號提取及處理電路的設計[D]. 王威.吉林大學 2006



本文編號：3142175