心力衰竭（简称心衰）和心房颤动（简称房颤）经常合并发生,具有较高的发病率、致残率和死亡率。流行病学研究指出心衰可以促进房颤的发生,但其病理机制尚不完全明确。心衰合并房颤的预后较差,心衰和房颤的动态演化及相互影响很大程度上限制了治疗的长期有效性,因此需要更全面地理解心衰促进房颤发生的机制。生理实验发现心衰会诱导心房发生重构,且其因素众多,而目前生理实验方法很难完成不同物理尺度电生理实验数据的同时观测。虚拟生理心脏计算模型可以有效克服这种困难,能够整合心脏多物理尺度的生理病理信息,在不同层级剖析影响心脏功能的因素,并仿真心脏系统的动态演化过程。因此,基于虚拟生理心脏计算模型的优势,本文致力于应用心房多尺度计算模型来研究心衰诱导的心房多因素重构促进房颤的潜在机制,主要工作包括以下四个方面:（1）生理实验数据显示犬类动物短期心衰会诱导心房细胞发生电生理重构,但是目前并不清楚这种重构是否会促进致房颤的电交替发生。基于此,本文构建了仿真心衰状态的犬心房细胞电生理计算模型,通过模型仿真发现了心衰诱导的心房细胞电生理重构能够增强心房细胞发生电交替的易感性。通过参数敏感性分析,确定了受磷蛋白磷酸化增强和瞬时外向K+电流减小是增强电交替易感性的重要重构因素。通过分析动作电位、离子通道电流和钙循环之间的关联,揭示了这两个重构因素导致心衰的心房细胞发生电交替的内在机制。（2）心衰会促进心房成纤维细胞增殖和纤维化,成纤维细胞与心房细胞之间的电耦合会影响心房细胞的电生理特性,然而,目前并没有犬心房的成纤维细胞计算模型。因此,本文构建了首个犬心房的成纤维细胞计算模型,应用遗传算法自动优化了模型参数,使其符合生理实验数据。然后,将此模型与犬心房细胞计算模型耦合,提出了基于傅里叶变换频谱和交替比率限定的动作电位时程（Action potential duration,APD）交替判定方法。仿真发现了成纤维细胞增殖增强了心房细胞发生电交替的易感性,并解释了其具体原因。（3）生理实验数据表明心衰情况下心房组织的间隙连接会发生重构（即心房组织电重构）,影响心房的电传导。如果心肌组织上发生空间不一致的电传导交替现象,则可能引起心律失常。然而,目前尚不清楚心衰是否会引起心房电传导发生空间不一致交替。针对此问题,本文构建了心衰的犬心房一维组织计算模型,分析了心衰诱导的心房多因素重构（心房细胞的电生理重构、心房纤维化/成纤维细胞增殖、心房组织电重构/间隙连接重构）对心房组织电传导的影响,揭示了心衰促进心房电传导发生空间不一致交替的机制以及间隙连接重构增加心房电传导空间异质性的机制。（4）在心房组织上,折返波是房颤发生和维持的重要机制之一。心衰情况下一维组织电传导在发生空间不一致交替的过程中引起了传导阻滞,然而在心房二维组织上其是否会进一步发展为致房颤的折返波仍不明确。因此,本文构建了心衰的犬心房二维组织计算模型,通过模型仿真验证了心衰情况下的心房空间不一致交替电传导可以转化为折返波,其中,间隙连接重构和成纤维细胞增殖发挥着决定性作用;进一步揭示了,心衰情况下的空间不一致交替电传导通过增大APD的空间梯度和增强APD节点线的复杂性,促使功能性传导阻滞区域的形成,为折返波提供合适基质。本文以心脏电交替为切入点,从细胞层级到一维和二维组织层级,系统地研究了心衰诱导的心房多因素重构是如何促进电交替以及致房颤折返波发生的,为心衰促进房颤发生和维持的机制提供了新的见解,对预防心衰患者并发房颤以及改进和开发有效治疗方法具有重要的科学意义和潜在临床应用价值。