房性心律失常 AFIB

心房颤动

Guillermo Nimubona Castrillo
医学学士 · 人工智能顾问
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计算模型技术文档。未经心血管专科医师独立审校。

最近技术审阅:

亦称为: 心房颤动 · 心房颤动 · 房颤 · FA · ACxFA · 心房颤动伴完全性心律不齐 · 心房颤动 · AF · afib

本页面文档说明

本页面详细阐述了MioAtlas三维心脏模拟器中针对心房颤动所参数化的生物电学架构、心房混沌去极化的数学常数以及房室结传导行为。本文档的唯一目的是公开其计算建模及生物物理学基础;并不构成临床实践指南、急诊救治流程或医学诊断工具。关于12导联数学积分的深入描述,请参阅技术方法章节。

模型参数

在模拟引擎中控制心房激动运动学和心室反应的定量数值来源于传导系统目录中的 AFIB 实体配置:

参数 引擎数值 单位 计算生物物理学描述
mechanism reentrada — 双心房内相互碰撞与碎裂的多个无序波前。
origin.focus FOCUS_LA_PV — 解剖定位于左肺静脉开口处的触发性异位起搏点。
atrialRate 450 bpm 心房微颤动的固有频率(高频振荡性f波)。
chaos.waveletCount 7 wavelets 在心房网格上模拟的同时存在的独立折返微小波数量。
rate.default 125 bpm 未经药物控制心室率时的基线平均心室率。
rate.range 90 – 170 bpm 模拟器中支持交互式调节的生理性变异范围。
regularity irregular — 绝对心律不齐;房室结的随机激动节律。
rrVariationPercent 40 % 相邻周期R-R间期计算中引入的伪随机离散百分比。
pWave fibrillatory — 缺乏离散清晰的P波;持续合成低振幅基线颤动波。
prMs null ms 因QRS波群前缺乏统一的窦性去极化,PR间期无法测定。
qrsMs 90 ms 希氏-浦肯野系统传导正常时的窄QRS心室去极化时限。
qrsMorphology normal — 无合并束支传导阻滞的生理性心室向量心电图形态。
avConduction.type variable — 取决于相对功能不应期的房室结概率性滤波过滤机制。
keyLeads V1, II — 观察f波振幅及R-R节律敏感度最高的关键诊断导联。

各参数数值的文献来源

MioAtlas中实现的生物电学参数化基于以下经同行评审的科学文献:

  1. 异位触发灶的解剖定位(FOCUS_LA_PV): 将初始触发点定位于肺静脉心肌袖符合 Anderson et al. (2009) 描述的经典心房微解剖结构。
  2. 12导联心电图描记生成与校准标准: 走纸速度25 mm/s、电压校准10 mm/mV以及窄QRS波群时限(90 ms)均遵循 Kligfield et al. (2007) 中的AHA/ACCF/HRS标准化指南。
  3. 电偶极子动力学与3D心电图合成: 利用投影到合成躯干上的多个空间电偶极子模拟波前传导,基于 Sovilj et al. (2013) 的全心电活动模型。
  4. 动态QT间期自适应: 尽管R-R间期绝对不齐,心室复极的理论时限仍根据 Fridericia (1920) 的立方根公式按周期动态自适应调整。

建模机制与实现方法

在心脏交互式冠状剖面中,模拟器将窦房结的窦性节律解耦,并在左心房和右心房上实例化多频噪声发生器。该发生器将心房活动分解为7个微折返小波(waveletCount = 7),以不均匀的传导速度在心肌网格中传导扩散。

在房室交界区,房室结被建模为概率性不应期状态滤波器。当折返微波到达房室结时,算法评估自上一次心室去极化以来所经过的时间:若房室结处于绝对不应期,则冲动被阻滞;若处于相对不应期,则在激动沿希氏束向下传导前引入可变延迟。最终生成的12导联心电图表现为P波消失,代之以低振幅f波(0.05 – 0.15 mV)和完全不规则、离散度高达40%的R-R间期。

未复现的内容与生物物理简化

为确保在浏览器中以每秒120帧流畅渲染且不造成过高CPU开销,模型采用了经深思熟虑的生物物理简化:

  • 心腔内血流动力学与心房辅助泵血功能丧失: 模拟器不实时计算因失去协调的心房机械收缩而导致的心输出量下降或左心室舒张末期压力波动。
  • 血栓形成与血液淤滞风险: 未引入左心耳淤血的计算流体动力学(CFD)模拟及自动化栓塞风险评分。
  • 自适应自主神经张力: 交感神经与副交感神经张力的波动不会随体位变化或应激状态动态重新计算,而是维持在用户选定的静态边界内。
  • 搏动间Ashman现象: 尽管R-R间期不规则,除非用户显式配置,否则模拟器不会在长-短周期序列后自动产生一过性右束支传导差传。
  • 详细的细胞电生理学: 省略了通过高密度Hodgkin-Huxley公式计算的各单个膜离子通道电流(IKur、INa、ICaL)。

交互式预设变异

您可以通过以下深度链接在模拟器中直接观察不同的生物电学配置和相关状态:

可在模拟器中对比的相关病变

在3D环境中探索室上性节律异常与激动传导通路:

相关临床对比

文献来源与参考文献

  1. Anderson RH, Yanni J, Boyett MR, Chandler NJ, Dobrzynski H (2009). "The anatomy of the cardiac conduction system". Clin Anat.
  2. Kligfield P, Gettes LS, Bailey JJ, et al. (2007). "Recommendations for the standardization and interpretation of the electrocardiogram: Part I: The electrocardiogram and its technology". Circulation.
  3. Sovilj S, Magjarević R, Lovell NH, Dokos S (2013). "A simplified 3D model of whole heart electrical activity and 12-lead ECG generation". Comput Math Methods Med.
  4. Fridericia LS (1920). "Die Systolendauer im Elektrokardiogramm bei normalen Menschen und bei Herzkranken". Acta Med Scand.