虛擬心臟正常電生理的仿真及房顫的研究.pdf

1、虛擬心臟建模仿真工作是對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的模擬，基于虛擬心臟模型有助于提高心臟病的診治水平和創(chuàng)新藥物的開發(fā)。本文首先介紹了心臟解剖結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)建模的發(fā)展歷史及其對(duì)心臟仿真的重要性，隨后重點(diǎn)討論了利用ScanIP軟件來進(jìn)行心臟CT圖像的分割和重建步驟及方法，最后對(duì)重建后的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了定量的分析，并和臨床的解剖結(jié)果進(jìn)行了比較。對(duì)于完整的心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的建模，到目前為止還沒有完全基于圖像的重建，由于分辨率的限制，我們使用Mimics軟件并結(jié)合已發(fā)表

2、的心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的解剖知識(shí)首次建立了完整的虛擬心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)，其包括竇房結(jié)、界嵴、右房梳狀肌、Bachmann束、左房梳狀肌、肺靜脈、卵圓窩、冠狀竇、房室結(jié)、慢速通路、快速通路、上腔靜脈、下腔靜脈、纖維環(huán)，房室束、左HIS束，右HIS束、左Purkinje纖維網(wǎng)、右Purkinje纖維網(wǎng)。
　　 在虛擬心臟建模仿真中，纖維旋向?qū)Ψ抡娼Y(jié)果的準(zhǔn)確性起著很大的影響，因此本文采用肌絲分離方法得到了整個(gè)心臟的心內(nèi)膜和心外膜的纖維旋向，然后對(duì)心

3、室采用線性插值的方法重建了心室透壁每個(gè)細(xì)胞的纖維旋向，對(duì)于心房采用最短路徑方法插值重建了心房透壁的細(xì)胞的纖維旋向，這些數(shù)據(jù)為以后的心臟電生理和力學(xué)仿真提供了很好的仿真平臺(tái)。
　　 如果對(duì)心臟的電生理及力學(xué)仿真使用有限元，那么就先要對(duì)心臟的解剖模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。而網(wǎng)格劃分的好壞決定著計(jì)算結(jié)果的精確度，太差的網(wǎng)格可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果，因此設(shè)計(jì)出好的網(wǎng)格是必要的。大多數(shù)的商用軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分都是基于實(shí)體的，很少是基于離散的點(diǎn)數(shù)據(jù)直接進(jìn)

4、行網(wǎng)格劃分的。此外，不同的商用軟件之間還存在輸出數(shù)據(jù)格式兼容性的問題。本文提出了采用約束Delaunay四面體網(wǎng)格劃分算法，并在Visual C++編程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)心臟解剖模型有限元分析的網(wǎng)格劃分。
　　 有了心臟的解剖模型再加上單細(xì)胞的動(dòng)作電位模型就可以進(jìn)行心臟的電生理仿真，我們實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了34種不同的細(xì)胞模型，然后使用單域模型來仿真心臟電興奮的擴(kuò)散，最后在并行機(jī)上面仿真了全心臟的電興奮傳導(dǎo)。為了進(jìn)一步研究心臟的電生理特性，我們