[發明專利]一種心臟細胞模型動作電位模擬方法

有效

• 申請號: 202010941601.8
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112216392B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 陳醒基;羅錦興
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;麥小嬋

1.一種心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，包括：

在數據初始化后，根據當前模擬時間，基于廣義Trotter算子分裂法構建得到MC模型的四類完全解耦的漸進解，并根據所述四類漸進解計算得到鈉離子通道電流；

根據當前模擬時間配置不同的固定時間步長，并根據所述鈉離子通道電流和心臟細胞模型中其他離子通道電流計算出所有新的離子濃度；

根據所有離子電流的總和計算出動作電位；同時，當前模擬時間自增長一個步長并判斷增長后的模擬時間是否超過預設心跳周期，當確定沒有超過預設心跳周期時，將增長后的模擬時間作為當前時間重新計算鈉離子通道電流以及其他離子通道電流、所有離子濃度和動作電位，直到增長后的模擬時間確定超過預設心跳周期時，輸出動作電位結果，完成模擬；

所述根據當前模擬時間配置不同的固定時間步長的步驟中，具體為：

判斷當前模擬時間是否存在于預設的刺激時間范圍內，當確定當前模擬時間存在于預設的刺激時間范圍內時，配置固定時間步長為第一預設時間步長；否則，配置固定時間步長為第二預設時間步長。

2.如權利要求1所述的心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，所述根據當前模擬時間，基于廣義Trotter算子分裂法構建得到MC模型的四類漸進解，并根據所述四類漸進解計算得到鈉離子通道電流的步驟中，包括：

在當前模擬時間為第一個心跳周期時，將MC模型狀態系數矩陣分解為多個子矩陣，并通過廣義Trotter公式構建得到MC模型的四類漸進解，根據需要任選一類漸進解得到新的狀態；當判斷達到收斂條件時，遍歷求出最大截斷階的p值；

在當前模擬時間超過第一個心跳周期時，將所述最大截斷階的p值在第二個心跳周期開始使用求解MC模型的四類漸進解，得到新的狀態，直至整個模擬結束；

在得到新的狀態之后，計算MC模型的反轉電勢，最后計算鈉離子通道電流。

3.如權利要求2所述的心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，所述MC模型狀態系數矩陣分解為14個子矩陣。

4.如權利要求2所述的心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，所述四類漸進解為：

1-order GTOS:

2-order GTOS:

3-order GTOS:

4-order GTOS:

其中，p為截斷階，Δt為固定時間步長，和均為模型的狀態占有率的中間過程量，所述F1、F2、F3、F4分別為1階算子分裂公式、2階算子分裂公式、3階算子分裂公式、4階算子分裂公式。

5.如權利要求2所述的心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，所述收斂條件為：當狀態占有率的相對誤差向量的所有元素的絕對值中的最大值小于0.01時，則認為模型的數值解達到了收斂解。

6.如權利要求1所述的心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，所述預設心跳周期為3000個心跳周期。

7.如權利要求1所述的心臟細胞模型動作電位模擬方法，其特征在于，所述第一預設時間步長為0.01毫秒，所述第二預設時間步長為0.1毫秒。