Концептуальные и детальные математические модели электрической активности миокарда

• Автор: Алиев, Рубин Ренатович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 215 с. : ил.

Оглавление

Список основных терминов и сокращений, использованных в данной работе.

Обозначения мембранных ионных токов.

Геометрия клетки

Концентрации ионов

Равновесные реверсные потенциалы

Внутриклеточная динамика кальция

Буферизация ионов кальция

Введение.

Актуальность темы

Цель и задачи исследования.

Научная новизна
Научнопрактическое значение.
Апробация работы.
Структура работы.
Глава 1. Литературный обзор
Концептуальные модели автоволновых сред
Детальные модели кардиоцитов.
Модель ХоджкинаХаксли.
Математическое моделирование кардиоцитов
Фазы потенциала действия кардиоцита
Моделирование клеток синусового узла.
Модели связности и геометрия среды.
Моделирование электрической активности миокарда
Современные методики экспериментального исследования миокарда оптическое
картирование миокарда
Глава 2. Концептуальные модели исследование автоволновых сред.
Автоволновые среды.
Форма вращающегося вихря.
Глава 3. Двухкомпонентная модель миокарда и свойство реституции
Анализ нульизоклин
Динамика рсентри с учетом реститу ции.
Глава 4. Динамика автоволновых вихрей в миокарде.
О Модели и методе интегрирования
Результаты
Г лава 5. Динамика взаимодействующих вихрей
Изучение динамики взаимодействующих вихрей на больших расстояниях
Изучение динамики квадрупольного реен гри
Методы.
Результаты
Глава 6. Детальная модель клеток синоатриального узла.
Мембранные токи
Внутриклеточная динамика ионов.
I лава 7. моделирование электрической активности клеток синоатриального узла
Исследование хронотропного эффекта в клетках истинных и латентных водителей ритма
Влияния ацегилхолина на внутриклеточный ионный гомеостаз.
Преавтомагическая пауза
Моделирование вагусной стимуляции. Зависимость отклика от фазы приложения
стимула.
Влияние флуктуаций потенциала на активность клеток синусового узла.
Ограничения моделей
Основные результаты и выводы.
Приложение
Список цитируемой литературы


Впервые оценено характерное время установления внутриклеточного ионного гомеостаза и показано, что это время в десятки раз выше для ионов натрия и калия, чем для ионов кальция. Впервые продемонстрирована решающая роль АЦХ в формировании преавтоматической паузы. Показано, что преавтоматическая пауза при отсутствии АЦХ составляет доли секунды, а при АЦХ может длиться десятки секунд. Проведено моделирование межклеточного взаимодействия на примере истинного водителя ритма СУ. Получены как отрицательный, так и положительный хронотропные эффекты при влиянии блуждающего нерва, характер реакции клетки зависел от фазы стимуляции. Исследовано воздействие флуктуаций трансмембранного потенциала, создаваемых стохастической работой каналов и влиянием окружающих клеток, на генерацию ПД. Показано, что эффект флуктуаций возрастает с увеличением концентрации АЦХ и наиболее заметен на границе потери спонтанной активности и после потери активности. При приложении и отмывании АЦХ обнаружен эффект гистерезиса. Научнопрактическое значение. Полученные данные и развиваемые методы могут быть использованы для выявления причин и механизмов нарушения ритма в синоатриальном узле, способствующих блоку проведения при проектировании имплантируемых кардиостимуляторов для определения наиболее эффективною расположения электродов и режимов стимуляции и дефибрилляции для изучения и выявления средств лечения сердечных аритмий различной природы и др. Апробация работы. Публикации. По теме диссертации опубликовано статей в российских и зарубежных рецензируемых журналах. Структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, приложения, заключения, выводов, списка цитируемой литературы, списка публикаций по теме диссертации. Глава 1. Концептуальные модели авто вол новых сред. Идея о том, что клетки сердца могут генерировать потенциал действия ПД в ответ на электрическое раздражение была известна ещ до того, как сами ПД были зарегистрированы. В году Г. Боудиц установил, что при стимуляции сердечная ткань отвечает по принципу всилиничего, т. Эта идея была использована Винером и Розенблютом, которые в г. Модель была задумана как инструмент для исследования фибрилляции, т. Эта модель способствовала созданию в с годы понятийного аппарата для качественного описания автоволновых процессов в сердце и во многих других активных средах. В частности, феномен возникновения вращающихся спиральных волн особенно удобно описывать в аксиоматической модели Винера и Розенблюта. Более полное описание генерации и распространения потенциала действия возможно при использовании дифференциальных уравнений. Одной из наиболее эффективных простых моделей, используемых для описания динамики потенциала действия в возбудимых средах, стала модель ФитцХьюПагумо 5 и с вариации. Эта модель включают два уравнения, первое из которых имеет Шобразную нульизоклину и описывает быструю динамику трансмембранного потенциала Формально, эту модель, подразумевающую, что клетка может находиться в одном из трех состояний возбуждения, рефрактерности и покоя, стали рассчитывать на компьютерах не сами авторы, а их последователи. Рис. Нулывок. ФХН. Изначально модель была предложена ФитцХью, как упрощение уравнений ХоджкинаХаксли, описывающих распространения нервного импульса в аксоне кальмара. Формально, ФитцХью, используя редукцию Тихонова, устранил из оригинальной модели ХоджкинаХаксли воротные переменные И и т, сохраняя лишь одну медленную переменную с динамикой, схожей с динамикой воротной переменной п динамика этой медленной переменной описывается вторым уравнением ФХН. Результатом сделанных упрощений стала модель, схожая с моделью ВандерПоля , использовавшейся для описания автоколебаний. Немного позже японский инженер Нагумо предложил электрическую схему на туннельном диоде, которая хорошо описывалась уравнениями ФитцХью. Таким образом, эту модель из двух уравнений обычно называют моделью ФитцХьюНагумо. Следует также отметить, что первое уравнение системы ФХН по сути эквивалентно уравнению Зельдовича и ФранкКаменецкого 7.