基于DT-MRI解剖数据的三维心室组织建模与仿真研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanleifeng222
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进入后基因时代,利用计算模型模拟几体心脏的生理活动,研究心脏的作用机制已成为一个新兴的热门研究领域。研究者利用计算模型,模拟从离子通道到几体心脏的生理活动,建立了心肌细胞与整体心脏的直接联系,可以定量地研究细胞级做观的生理、病理改变对心脏器官级作用机制、生理功能影响。随着心脏实验数据的丰富,近二十年的心脏建模研究中研究者建立了包括兴奋和自律细胞在内的各种心肌细胞计算模型,以及一维纤维、二维组织和三维器官仿真模型。但这些模型还远没有达到完全模拟真实心脏结构和功能的地步,还需要进一步的研究与完善。本文针对心室组织细胞的电生理特性问题开展了研究。首先基于心室肌纤维由内向外的旋转角与心室细胞类型之间近似线性的对应关系,提出一种线性分类方法。其次,利用该方法对所有心室组织D_r_MRI成像切片数据,逐片进行自动地细胞类型划分,并重建了具有细胞分布特异性的三维心室精细解剖结构模型。再次,将不同类型心室单细胞计算模型与本文重建的三维心室解剖模型相结合,建立了一个具有特异性的心室三维计算模型。最后将该模型用于正常与心类疾病的伪心电图仿真研究。仿真结果显示本文模拟的伪心电图在0Rs波群和T波的形态和间期特征上与真实心电图基本一致,根据LQT、sQT、Brugada等病理机制仿真的伪心电图在QRs波群、T波的形态、0T间期和sT段等方面呈现相应临床心电图的特征。因此,可以证明本文提出的心室细胞分类方法和建立的特异性心室三维计算模型是有效的,可以用于心脏生理、病理相关问题的计算、仿真研究。为心脏病研究提供了一个新的、可靠的研究手段。
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