心脏正常起搏功能的维持依赖于冠状动脉源源不断的血液供给。当冠状动脉因粥样硬化出现狭窄时,供血不足会造成心肌缺血。随着缺血时间的演化,心肌细胞的电生理功能会发生不同的变化,不同状态心肌细胞的电生理特性存在显著差异。按照心肌细胞电生理特性的不同,缺血性心脏疾病被划分为不同的病理阶段:缺血1a阶段（0-15分钟）、缺血1b阶段（15-45分钟）、短期心梗阶段（几天内）和长期心梗阶段（几周内）。本文基于电生理建模与仿真的技术,量化研究缺血期间发生的电生理重构和空间分布重构诱发心律失常的机制,并筛选有效的作用靶点,揭示药物治疗的作用机制,为缺血性心脏疾病的预防和治疗提供新的研究思路和理论指导。本文的主要研究内容如下:（1）心肌单细胞模型是电生理仿真研究的基础,而现有的人类心室缺血细胞模型存在不符合生理实验数据、某些缺血阶段下的模型尚未构建等问题。为此,本文搜集整理了不同缺血阶段下人类及其他哺乳动物心室在亚细胞级、细胞级及组织级的各项生理实验数据,基于这些生理实验数据,构建出四种缺血阶段下的人类心室单细胞模型。并通过与相应实验数据进行对比,验证了模型的有效性。最后通过对模型进行参数敏感性分析发现,前三个短期缺血阶段细胞模型的动作电位对IKATP和[K+]o的变化最为敏感,而长期心梗细胞的动作电位主要受IKs、ICa L和INa的影响。（2）目前缺血相关的电生理仿真研究只关注单一病理阶段,然而有研究发现在缺血发生的几天内,同一心肌组织上可能发展出多种缺血状态（缺血1a,1b,及短期心梗）。多种缺血状态共存对组织上引起折返易感性的影响尚不清楚。针对此问题,本文基于上述心肌缺血单细胞模型,构建了两种不同分布的多种缺血状态并存的组织模型,分别模拟在二维平面内沿血流方向和垂直于血流方向的多种缺血状态的空间分布。仿真结果表明,两种不同的空间分布下诱发心律失常的机制有所不同:一种是由兴奋波前动作电位时程和传导速度的差异共同导致的不应期的空间异质性分布引起的,其中,兴奋波前缺血1b和心梗区域传导速度的差异起主要作用;另一种是由于短期心梗区兴奋阈值的升高及组织边缘处耦合电流的下降引起的,两者的共同作用诱发了折返波,从而引起心律失常。（3）长期心梗阶段,纤维化细胞的数量大大增加,而心肌纤维化会导致兴奋波在组织上的传导减慢,是形成心律失常的重要基质。为了研究长期心梗阶段,纤维化细胞的空间分布以及梗塞区域的空间分布重构对组织上电兴奋波传导的影响,本文首先基于前文构建的长期心梗单细胞模型,设计了随机纤维化组和梯度纤维化组的对比实验,并分析了这两种不同的纤维化分布下长期心梗组织上诱发折返的机制。同时,量化研究了心梗区域的长、宽及位置的空间分布对组织上电兴奋波传导的影响。结果表明,当梗塞区域长度占心室周长的比例超过25%,宽度接近心室壁厚度的一半,或者心梗区域贴心室内壁或外壁时,长期心梗组织上更加容易诱发折返。（4）目前在缺血性心脏病的治疗过程中,有效的作用靶点尚不明确,此外,用于修复受损心肌细胞电生理功能药物的作用机制仍待揭示。因此,本文基于前文构建的不同缺血阶段的单细胞模型和组织模型,首先筛选出治疗缺血性心脏病的作用靶点,之后通过模型来仿真针对这些特定靶点药物的治疗效果,并分析这些药物的作用机制。仿真结果表明对于短期缺血性心脏病,格列苯脲能从不同方面恢复受损心肌细胞的电生理特性,其中,抑制钾离子的外排起主要的抗心律失常作用。长期心梗阶段的药物仿真结果表明,替米沙坦和硝苯地平能够从不同方面恢复受损细胞的电生理功能,两者一起使用时治疗效果显著。