考虑心房详细解剖结构的房颤建模仿真及其应用研究

房颤是临床上最常见的心律失常，是二十一世纪心脏学领域需要攻克的二大难题之一，对房颤机理和诊治方法研究具有重要意义。基于虚拟心脏模型仿真是研究房颤机理的重要方法，但是以往的研究都是基于简化心房模型的，没有考虑心房内的特殊传导通路，也没有考虑心肌纤维旋向，其仿真研究具有很大的局限性。本项目基于具有详细解剖结构的心房模型上对房颤进行仿真研究，主要研究内容：首次研究心房内特殊传导通路和心肌纤维旋向对房颤发生和维持机制的影响；首次研究肌袖细胞等对房颤触发和维持机制的作用和影响；创新性研究心房表面积、心房肌电重构和心脏波长对房颤维持机制的影响；房颤射频消融手术治疗方案的评价与优化。这些研究有可能产生新观点或有别于前人的创新成果，对于加深房颤诱发和维持机制的理解具有重要的科学意义。房颤射频消融手术治疗方案的评价与优化，则有可能提高临床消融手术的成功率和简化消融路线，具有很高的实际应用价值。

以往的房颤仿真研究都是基于简化心房模型的，没有考虑心房内的特殊传导通路，也没有考虑心肌纤维旋向，其仿真研究具有很大的局限性。本项目按计划基于具有详细解剖结构的心房模型上对房颤进行仿真研究，主要研究内容：研究心房内特殊传导通路和心肌纤维旋向对房颤发生和维持机制的影响；研究肌袖细胞等对房颤触发和维持机制的作用和影响；研究心房肌电重构和心脏波长对房颤维持机制的影响；房颤射频消融手术治疗方案的评价与优化。主要研究结果总结如下。.（1）心房内传导通路的仿真研究：心房内除Bachmann束、卵圆窝和冠状窦之外是否还存在快速传导通路，这个问题一直以来存在争议，没有确切的结论。我们基于详细解剖结构的心脏模型，通过对比仿真研究存在和不存在另外的快速通路，并与实验心房兴奋传导次序比较，结果表明心房内存在另外的快速通路可能性较大。.（2）肌袖细胞和心房肌电重构建模以及房颤机制仿真研究：我们重点仿真研究了肌袖细胞对房颤触发和维持机制的作用和影响，以及心房肌电重构、心房组织异质性和异向性等对房颤触发和维持机制的作用和影响。仿真结果表明，肌袖细胞和心房肌电重构对于房颤触发和维持机制产生重要影响，其主要原因是肌袖细胞相比普通心房肌细胞的动作电位APD缩短，心房肌电重构也同样会使其相比正常心房肌细胞的动作电位APD缩短，从而更容易在兴奋传导过程中产生二相折返，因而更有利于房颤的触发和维持。另外，心房组织异质性和异向性等对房颤触发和维持机制也有重要作用，如果象前人仿真研究那样不考虑心房组织的异质性和异向性，则房颤不易被触发和维持，而考虑心房组织异质性和异向性后房颤更易被触发和维持。该结果说明了在今后的房颤仿真研究中考虑心房组织异质性和基于心房纤维旋向等心房组织异向性的重要性。.（3）房颤射频消融手术治疗方案的评价与优化：外科手术和射频消融常用于临床治疗房颤，但是其术式是基于经验的，并不一定是最佳的，可能需要进一步优化。我们仿真比较了8种房颤外科消融Cox-Maze Ⅲ术式，包括临床金标准的Cox-Maze III术式，不完整Maze-III术式，迷你Maze，和5种改良的Maze-Ⅲ术式。仿真结果表明消融连接上下腔静脉和房间隔之间的连线是很重要的。另外，仿真研究还表明相比标准的Cox-Maze Ⅲ术式，我们改良的术式同样能消融房颤，而且消融线更少。该研究表明虚拟心脏模型可用于评价和优化临床手术