心肌细胞电脉冲作用下电场分布仿真结果与分析

目的细胞电脉冲刺激仿真是研究心脏电脉冲消融的一种仿真方式,本文建立椭球形细胞电脉冲刺激仿真模型,模拟心肌细胞受到电脉冲刺激下的情况,研究电场入射方向和细胞长度对其电场分布和跨膜电位的影响。方法通过COMSOL5.5软件进行仿真,以球形细胞模型为基础,在边长60μm的立方体空间中建立椭球形细胞模型。于垂直于Z轴的两面施加2.4 V电压,用以模拟心肌细胞在外加匀强电场作用下的电压分布情况。改变脉冲电场与细胞长轴的夹角,研究0°、30°、60°、90°的不同电场入射角度对心肌细胞电压分布和跨膜电位的影响。保持入射角为0,研究跨膜电位最大值与细胞长轴直径的关系。结果对于椭球形的心肌细胞,电场的入射角从0°增大到90°时,跨膜电位从1.068 V减小至0.373 V,同时最大跨膜电位的位置也发生改变。入射角为0°时,跨膜电位最大值V与细胞长轴直径D的线性回归方程为V=81.1916+38.6079D,r2=0.9981。结论电场入射角越大,细胞跨膜电位越低;细胞长轴直径越长,跨膜电位最大值越大。该研究对后续心肌细胞电脉冲刺激实验及心脏电脉冲消融的临床试验具有参考意义。