检索结果-内蒙古大学图书馆

生物化学与生物物理进展 2016年第2期43卷 128-140页

作者：白杰云王宽全张恒贵哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨150001 Biological Physics Group School of Physics and AstronomyUniversity of Manchester

揭示发病机制是心律失常诊断、治疗、药物研发和设备设计的关键.整合当前在心脏分子生物学、生物化学、生理学及解剖学方面的最新成果,构建从离子通道、心肌细胞、心肌纤维、心肌组织、心脏器官到躯体各个层次的多尺度多模态心脏电生理... 详细信息

揭示发病机制是心律失常诊断、治疗、药物研发和设备设计的关键.整合当前在心脏分子生物学、生物化学、生理学及解剖学方面的最新成果,构建从离子通道、心肌细胞、心肌纤维、心肌组织、心脏器官到躯体各个层次的多尺度多模态心脏电生理模型,用于系统研究微观局部变化发生、发展、转化为宏观心律失常表现的过程,将彻底改变传统从基因突变、蛋白质表达、细胞电生理、临床表现单独研究心律失常的方式,实现微观与宏观研究的统一,使心脏电生理模型成为系统研究心律失常发病机制的有力手段.本文综述了心脏电生理模型的构建方法和研究进展,讨论了多尺度心脏电生理模型在揭示心律失常机制研究中的作用和地位,给出了基于心脏电生理模型心律失常研究的挑战和重要发展方向.

关键词：系统生物学生理组学计算心脏学虚拟心脏心律失常心脏电生理模型建模与仿真

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虚拟心脏电生理模型并行计算方法

虚拟心脏电生理模型并行计算方法

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作者：王连清哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

心脏电生理建模和仿真有助于人类掌握心脏组织中电传导规律和心脏疾病的发病机制及预防方法,已被成功应用到科学研究、疾病诊断和预防、药物研发等领域。随着心脏几何数据的分辨率越来越大,心肌细胞模型越来越精细,对虚拟心脏电生理模... 详细信息

心脏电生理建模和仿真有助于人类掌握心脏组织中电传导规律和心脏疾病的发病机制及预防方法,已被成功应用到科学研究、疾病诊断和预防、药物研发等领域。随着心脏几何数据的分辨率越来越大,心肌细胞模型越来越精细,对虚拟心脏电生理模型的高精度、高效率的仿真计算成为一项新的计算挑战,庞大的存储和计算需求使得使用高性能计算机并行求解电生理模型成为一种主流趋势。采用高效稳定的数值方法、高精度的边界处理方式和合理的并行设计方案,提高虚拟心脏电生理模型并行仿真效率,降低时间消耗具有重大意义。\n 本文基于虚拟心脏ten Tusscher-Noble-Noble-Panfilov(TNNP)电生理模型,采用大规模左心室数据进行电生理并行仿真,并在保证算法的精度和收敛、稳定的条件下,致力于加快模型并行仿真速度,降低时间消耗,具体内容如下:\n (1)针对TNNP模型中的传导扩散方程,设计显式、适合并行,并且计算误差相对于常规方法较小,收敛范围广能取得大时间步长的数值差分格式,用于提高并行电生理仿真速度。\n (2)提出高精度整体边界处理法,用于无通量边界条件的计算,方法在计算过程中无需对每个节点进行跟踪,能在每次迭代之前实现自动赋值,效率和精度较高,更适合并行计算和不规则边界的处理。并设计算法对左心室几何数据的边界噪声点进行预处理。\n (3)对本文提出的数值方法进行合理的并行设计。针对机群系统的特点,合理设计数据区域分解、内存分配以及通信方案,并提出负载均衡衡量方法和动态负载平衡算法,使得计算过程中的负载能达到动态平衡。\n (4)对实验结果进行可视化输出,并分别对单细胞动作电位和电位在左心室组织上的传导仿真结果从仿真精度、时间效率和加速比的角度进行分析。本文设计的并行仿真方案使用32个CPU(主频均为2.53GHz)仿真400ms,在保证精度和收敛性的情况下仅需要6.08小时,将时间消耗减小到对比实验方案的1/6,并且加速比达到12.83。\n 本文的研究能够加快虚拟心脏电生理模型仿真速度,使得对其的仿真研究更具有实际应用价值。

关键词：心脏电生理模型并行计算方法动态负载平衡无通量边界处理

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心脏建模研究现状及发展趋势

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中国医疗器械杂志 2011年第1期35卷 58-63页

作者：庞亚飞杨明上海交通大学仪器系上海200240

心脏建模对于心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。随着生物医学技术、材料及计算机科学的发展,心脏建模仿真在心脏数据的获取、建模方法的研究以及临床应用方面提出了新的要求。该文从几何/解剖学、电生理学和机械动力学角度对心脏模型... 详细信息

心脏建模对于心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。随着生物医学技术、材料及计算机科学的发展,心脏建模仿真在心脏数据的获取、建模方法的研究以及临床应用方面提出了新的要求。该文从几何/解剖学、电生理学和机械动力学角度对心脏模型进行了介绍,并综合分析了心脏建模中存在的问题及今后的发展趋势。

关键词：心脏建模心脏几何/解剖学模型心脏电生理模型心脏机械动力学模型

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基于心电研究进展完善心电模型构建和心律失常研究的策略

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中国科学基金 2022年第2期36卷 255-261页

作者：刘文娟刘建平龚昊辰刘杰深圳大学医学部基础医学院病理生理学系

心律失常是一类严重威胁人类生命安全的心血管疾病，其机制复杂，临床治疗亟待改进。当前虚拟电生理仿真模型整合离子通道电生理特性、动作电位、体表心动图等基础研究数据，对心电活动和心律失常机制的阐释有了长足的进步，但与真实人... 详细信息

心律失常是一类严重威胁人类生命安全的心血管疾病，其机制复杂，临床治疗亟待改进。当前虚拟电生理仿真模型整合离子通道电生理特性、动作电位、体表心动图等基础研究数据，对心电活动和心律失常机制的阐释有了长足的进步，但与真实人体心电活动仍存在一定差异。本文结合基础与临床最新研究进展，提出将离子通道β亚基、细胞器和亚细胞结构等调节心电活动的数据以及基于人类iPS衍生的心脏类器官获取的心电数据纳入心电模型构建的策略，从微观和宏观多尺度更新、完善和验证虚拟心脏电生理模型，并提出通过分子对接结合心电仿真模型筛选、评估靶向治疗心律失常药物的思路。

关键词：虚拟心脏建模仿真心脏电生理模型心律失常离子通道

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心律失常电生理机制的理论研究

心律失常电生理机制的理论研究

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作者：韩晓东复旦大学

学位级别：博士

折返性心律失常，临床上常常表现为心房颤动和心室颤动等，是人类生命的严重威胁之一。充分了解和掌握这些心律失常的基本电生理特性和发生、发展过程，对于提高临床治疗水平，挽救患者生命等，具有十分重要的意义。由于临床和实验中可... 详细信息

折返性心律失常，临床上常常表现为心房颤动和心室颤动等，是人类生命的严重威胁之一。充分了解和掌握这些心律失常的基本电生理特性和发生、发展过程，对于提高临床治疗水平，挽救患者生命等，具有十分重要的意义。由于临床和实验中可采用的实验工具和检测设备仍然非常有限，关于心脏纤颤机制的研究一直没有取得很大的进展。本文以心肌纤维的动作电位时程(action potential duration，APD)恢复特性为研究主线，以理论计算的形式探讨了以心室颤动为代表的心肌纤颤的起源、维系和治疗终止等机制，主要包括以下几方面研究内容。\n 首先概要介绍了心脏电生理研究中所需要了解的基本概念和基本理论，为以后各个章节的详细描述奠定基础；强调指出心肌组织中存在固有的APD恢复特性非均匀分布；同时对目前世界上关于心室纤颤等的基本治疗和理论研究进行了简单回顾。\n 接下来介绍了心脏电生理标测技术的基本原理和实际应用。标测技术是近年来出现的关于心脏电活动研究的有力工具，虽然还有很多不能解决的问题，但毕竟在一定程度上使心脏病学家对心肌纤颤的发生、发展等有了一个初步的概念性的认识，而不象以前那样完全停留在各种假说的水平上；通过对标测数据的进一步分析，初步验证了心肌纤颤中的混沌特性，为将来各种心脏控制技术的科研发展提供了依据；强调了心肌组织中存在的APD恢复特性的不均匀分布对于折返性心律失常的诱发和维系具有十分重要意义。\n 第三章主要以一维心肌组织模型为基础，理论上证实了除了心肌组织中固有的APD恢复特性不均匀分布外，心肌组织中的动态APD恢复特性在心肌纤颤诱发等过程中也具有十分重要的意义，从而试图解释正常健康心脏中突发猝死的基本理论，并进一步强调了APD恢复特性研究在心脏纤颤机制探讨中的重要地位。\n 接下来对APD恢复特性进一步深入地进行了研究，根据APD恢复特性的各种实验测量协议，理论推导出了心肌纤维电活动的稳定性判据，为心脏控制技术的研究提供借鉴。\n 第五章主要研究除颤电击脉冲的各种相关参数对除颤效果的影响，主要对比了单相波和双相波在心肌纤维APD扩展上的不同作用，根据前面的论述，试图证实双相波在临床应用上优于单相波的主要原因，未必就是单相波对APD的扩展大于双相波，更重要的可能是双相波对APD的扩展具有远优于单相波的均匀性。\n 由于APD恢复特性的复杂性，目前提出的各种数学描述都有各种缺陷。根据人工神经网络，尤其是BP网络在描述复杂非线性函数关系上的优势，第六章研究中尝试采用BP网络来描述复杂的APD恢复特性。理论证明BP网络可以在很高精度上描述APD恢复特性的复杂函数关系。\n 心力衰竭是造成心室纤颤的主要原因，将近一半的心力衰竭患者由于心室纤颤而猝死。最后一章根据最近创建的人类心室细胞电生理模型，结合近年来关于心力衰竭的基础研究成果，建立了人类心力衰竭心室细胞的电生理模型，基于这个模型，研究了最近提出的心脏收缩调节技术对心肌纤维内钙离子活动的积极影响，从而提出了心脏收缩调节技术治疗心力衰竭的理论依据，为未来把心脏收缩调节技术融合在心脏起搏器等植入式设备中造福心力衰竭患者提供了理论支持。

关键词：心律失常心脏电生理模型心室纤颤心力衰竭除颤

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