基于有限元素方法的心肌细胞电穿孔的过程分析和参数选择
Hao Zhang1, Xingkai Ji1, Lianru Zang1
1Center for Biomedical Engineering, School of Information Science and Technology, Fudan University, Shanghai, 200438, China.
Cardiovascular engineering and technology
|November 3, 2023
概括
这项研究模拟了用于心脏剥离的脉冲电场,揭示了脉冲强度和持续时间如何影响细胞膜毛孔. 结果指导了使用脉冲场切除 (PFA) 治疗心律失常的参数选择.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 心血管科学 心血管科学
- 电穿孔是一种电子穿孔.
背景情况:
- 脉冲场移除 (PFA) 是对心房的有前途的治疗方法.
- 了解电穿孔机制对于优化PFA参数至关重要.
研究的目的:
- 为了研究跨膜电压,孔径和脉冲电场参数之间的关系.
- 阐明微秒和纳秒脉冲对心肌细胞膜的不同影响.
主要方法:
- 开发了一个带有核的3D心肌细胞模型来模拟电穿孔.
- 模拟集中在细胞膜电穿孔在不同的脉冲参数下.
主要成果:
- 一个1kV/cm,100μs脉冲诱导了1.33V的跨膜电位,增加了孔密度和导电性.
- 最大孔径达到43.4nm,孔数与电场强度 (0.56kV/cm) 有正相关.
- 45kV/cm的纳米秒脉冲在核和细胞膜中超过了1V的跨膜潜力.
结论:
- 这项研究提供了基于模拟的对心肌细胞电穿孔的理解.
- 结果为选择PFA在治疗心律失常时的最佳脉冲电场参数提供了基础.
