MRI静磁场对心电图T波影响机制的仿真研究

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基于电生理学和细胞水平的静磁场(SMF)对人体心血管系统的研究具有很重要的意义,不仅有助于从理论上找到ECG-T波幅度产生变化的原因,而且能够为实际的临床诊断和治疗提供依据。由于试验条件的限制,获得真实的SMF中人体心血管电生理数据十分困难,故采用计算机仿真求解模型的方法可以得到一些有用的数据和信息。在前人研究的基础上,本文将磁流体动力学模型和心脏模型进行有机结合以研究静磁场对心电图T波的影响。 采用有限元的方法,对磁流体动力学模型进行数值求解,通过改变磁场强度得到对应主动脉血流率,以及感应电流和感应电压的分布情况;然后基于离子通道心室肌细胞模型,加入由于心肌急性缺血而触发的IK(ATP)电流和与[ATP]i浓度相关的ICa(L)电流,通过改变与ATP浓度相关的L型钙通道渗透率来仿真不同程度的心肌缺血情况,仿真得到心内膜、心外膜和M细胞在不同静磁场中的动作电位图。 仿真结果表明在超高静磁场中,人体主动脉的血流率减少可超过10%,将导致一定程度上的急性心肌缺血症,并得到不同强度SMF中的感应电压与电流会在体表产生叠加电位;在不同心肌缺血情况下,心肌动作电位平台期受抑制,动作电位持续时间(APD)缩短,心外膜的APD缩短最大,心内膜最小,即透壁特异性增强。基于动态电生理力学心脏模型,通过改变相应的心肌动作电位波形,发现心电图T波有较大改变。 通过对仿真结果数据分析后得出超高静磁场下主动脉血流率减少导致的心肌缺血会引起心电图T波幅度的明显增长,可能这是超高静磁场对心电图T波影响的重要因素之一,且感应电流作用、附加偶极子源作用、洛伦磁力作用等可能都是强静磁场作用下的心电图T波改变的因素。
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