基于计算心脏模型的遗传性短QT综合征发病机制的研究

心脏是人体的重要器官，心脏病研究取得了长足的发展，但是人们对心脏更深层次上的认识以及心脏病预防和治疗远没有达到理想地步。为了更深入地研究目前靠生理实验手段无法有效解释的基因变异导致SQTS并诱发的房颤、室颤发病机制的问题，本课题拟利用计算模型模拟和假设分析的优势，来开展"基于计算心脏模型的遗传性短QT综合征发病机制的研究"。首先基于SQTS基因变异、通道功能改变和临床心电图等相关生理实验数据，建立从亚细胞到体表心电图的多尺度计算模型，通过仿真、分析SQTS基因变异对细胞动作电位、有效不应期、传导速率、仿真心电图等电生理特征，来研究、解释SQTS基因变异产生致命性房颤、室颤的发病机制。本研究将为SQTS病人的临床治疗和抗心律失常药物筛选研究提供前期的理论依据。

本项目以短QT综合征（SQTS）疾病为主要研究对象，利用虚拟心脏技术手段，从亚细胞、细胞、组织和器官等不同层次开展研究，系统阐明了基因突变导致短QT综合征并诱发室颤发生的机制。主要内容包括：1）基于SQTS基因变异对钾离子通道功能影响建立数学模型，并集成到1D、2D、3D模型中，仿真分析了SQTS基因变异对细胞动作电位、有效不应期、传导速度、仿真心电图等电生理特性，解释了SQTS基因变异产生室颤的发病机制；2）建立电力耦合的人体心室模型研究了SQTS的发病机制；3）基于药物实验数据，通过药物对离子通道阻断理论建模，仿真研究了不同剂量的药物对SQTS的治疗效果。本研究成果为SQTS病人的临床治疗和抗心律失常药物筛选提供前期理论依据，并且对于理解更普遍意义紊乱状态的心律失常也有很大价值。