Исследование процесса распространения возбуждения в среде, имитирующей кластерную структуру миокарда

• Автор: Коновалова, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Строение и электрические характеристики миокарда

1.2. Экспериментальные данные о фибрилляции сердечной мышцы .

1.3. Обзор математических моделей возбудимых сред

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СЕРДЕЧНОЙ ТКАНИ.

2.1. Назначение и основные особенности модели

2.2. Формальная модель кластера, сердечной ткани и процесса распространения возбуждения

2.2.1. Кластер

2.2.2. Геометрия проводящей среды .

2.2.3. Вероятности перехода между соргНбянияии
2.2.4. Моделирование процесса распространения возбуждения.
2.3. Количественное выражение уровня фибрилляции.
2.4. Пространственная неоднородность.
ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СЕРДЕЧНОЙ ТКАНИ.
3.1. Принцип построения, возможности и особенности программы
3.1.1. Назначение програлшы.
3.1.2. Дополнения к математической модели.
3.2. Описание программы
3.2.1. Раздел главного меню ФАЙЛ
3.2.2. Раздел главного меню ПАРАМЕТРЫ.
3.2.3. Раздел главного меню ЭКСПЕРИМЕНТ.
ГЛАВА 4. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА.
4.1. Экспериментальные данные о трансмембранных потенциалах кардиомиоцитов сердца в норме и при фибрилляции
4.1.1. Общая характеристика опытов на интактном сердце
4.1.2. Регистрация трансмембранных потенциалов кардиомиоцитов интактного сердца
4.1.3. Электрическая активность клеток сердца морских свинок
4.1.4. Электрическая активность кардиомиоцитов сократительного миокарда желудочков интактного сердца крысы
4.2. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЦИИ
Наблюдение
4.2.1. Нарушения в единичном кластере.
4.2.2. Нарушения в одном слое.
4.2.3. Нарушения в одной трубке.
4.2.4. Пример пространственной неоднородности сложной геометрической формы.
4.2.5. Наличие случайного фактора.
4.2.6. Минимальный объем среды, в котором возможна фибрилляция .
4.2.7. Воздействие одиночного импульса
4.3. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЦИИ Гетерогенность
4.3.1. Зависимость уровня фибрилляции от периода рефрактерности .
4.3.2. Зависимость уровня фибрилляции от неоднородности по периоду рефрактерности.
4.3.3. Зависимость уровня фибрилляции от порога возбуждения
4.3.4. Зависимость уровня фибрилляции от случайного фактора от степени неоднородности по порогу возбуждения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Всего диссертация содержит 3 машинописные страницы, состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов. Основное содержание работы распределено следующим образом. Глава 1 посвящена обзору литературы, касающейся темы диссертации. В разд. Разд. В разд. В главе 2 помещено формальное описание модели. Разд. В разд. В разд. В разд. Глава 3 является описанием прикладной программы, предназначенной для имитации процесса распространения возбуждения в сердечной ткани и проведения вычислительных экспериментов по выявлению зависимости аритмии от степени гетерогенности среды. Глава 4 заключает в себе некоторые результаты натурных и компьютерных экспериментов и их сравнения, а также демонстрирует методику изучения проблемы фибрилляции посредством работы с компьютерной моделью. Список литературы содержит 1 наименование. Работа иллюстрирована рисунками и 3 таблицами. Глава 1. При рассмотрении электрических свойств миокарда необходимо учитывать основные черты его строения. Сердечная ткань представляет собой гетерогенную структуру, которая состоит из нескольких типов клеток, отличающихся по морфологическим и электрофизиологическим признакам , , , , , , 5. В работах 9, , , , , сформулированы представления о структурнофункциональной организации сердечной мышцы, имеющей клеточную структуру. Клетки сердечной мышцы желудочков сердца у млекопитающих имеют цилиндрическую форму длины 0 мкм, диаметра 1 мкм, и контактируют друг с другом, главтгым образом, в торцевых участках преимущественно контактами типа конец в конец. Щель между контактными мембранами 0А. Структура и ультраструктура вставочного диска описаны в работах , , , , 5. В зоне контакта кардиомиоцитов различают три области, специализированные по структуре и функциям миофибрилляторный мостик, десмосома, нексус область плотного контакта. Именно нексус проводит возбуждение от клетки к клетке 9, , , , , 9, 4. Для вставочных дисков характерна сильная складчатость, поэтому общая площадь мембраны в контакте примерно в раз больше площади поперечного сечения клетки , 2, 3, 3. Большая поверхность мембраны дисков уменьшает межклеточное сопротивление, узкая щель в контакте уменьшает утечку тока . Расстояния между боковыми поверхностями клеток тоже обычно не велики около 0А, и такая плотная упаковка клеток характерна для организации сердечной мышцы. При этом отдельные клетки группируются сначала в мелкие пучки, разделенные коллагеновыми прослойками и содержащими в поперечном сечении до клеток. Эти первичные пучки соединяются и ветвятся через короткие интервалы несколько клеточных длин и сами группируются в большие пучкитрабекулы. В настоящее время нет единой точки зрения на вопрос электрической непрерывности сердечной мышцы. В работах 9, , , показано отсутствие электрической непрерывности между клетками миокарда и делается вывод о разделенности мышцы сердца на электрически обособленные мелкие клеточные элементы. Однако общепринятой является точка зрения, в которой сердечная мышца характеризуется как электрический синцитий. Прямое доказательство электрической синцитиальности сердечной мышцы дают измерения распределения потенциала. Наиболее распространенной является методика с использованием препаратов изолированных трабекул, когда в качестве токового применяется макроэлектрод и измеряется продольное распределение потенциала, как по одномерной структуре. В первых подобных экспериментах были получены сравнительно небольшие величины характеристической длины Л 00 мкм 7, но измерения усовершенствованными методиками 1, 1, 1 дают величины Л 0 мкм, которые примерно на порядок больше длины клеток. Потенциал, создаваемый одиночным внутриклеточным микроэлектродом, спадает более круто и в этом случае вдоль оси трабекулы Л 00 мкм, а в поперечном направлении Л мкм 7, 8, т. Сильное различие в крутизне спада потенциала от макро и микроэлектродных источников показаны в исследованиях Сакамото 1, папиллярная мышца собаки для макроэлектродного источника Л 1, мм, а для микроэлектродного источника Л 0,1 мм.