| 致谢 | 第1-9页 |
| 摘要 | 第9-11页 |
| ABSTRACT | 第11-14页 |
| 目次 | 第14-21页 |
| 第1章 绪论 | 第21-33页 |
| ·什么是虚拟心脏模型? | 第21-24页 |
| ·心肌细胞模型 | 第21-22页 |
| ·组织模型 | 第22-24页 |
| ·心电场模型 | 第24页 |
| ·为什么要建立虚拟心脏? | 第24-27页 |
| ·为什么要"数学建模"? | 第25页 |
| ·The Physiome Project | 第25-26页 |
| ·虚拟心脏有什么用途? | 第26-27页 |
| ·用于科研 | 第26页 |
| ·用于药物和仪器开发 | 第26-27页 |
| ·用于社会 | 第27页 |
| ·怎样建立虚拟心脏模型? | 第27-28页 |
| ·机制、视图和模型 | 第27页 |
| ·我们需要"数学" | 第27-28页 |
| ·我们离不开"计算" | 第28页 |
| ·选题及意义 | 第28-30页 |
| ·虚拟心脏解剖结构数学建模 | 第29页 |
| ·虚拟心脏电生理学建模 | 第29-30页 |
| ·虚拟心脏仿真关键计算技术研究 | 第30页 |
| ·本文构成及目标 | 第30-33页 |
| 第2章 心脏解剖学基础 | 第33-49页 |
| 引言 | 第33页 |
| ·心脏的位置和外形 | 第33页 |
| ·心包 | 第33-35页 |
| ·心腔的形态结构 | 第35-39页 |
| ·右心房 | 第35页 |
| ·左心房 | 第35-36页 |
| ·右心室 | 第36页 |
| ·左心室 | 第36-37页 |
| ·心脏的间隔 | 第37-38页 |
| ·心脏的纤维支架结构 | 第38-39页 |
| ·心壁的构造 | 第39-41页 |
| ·心内膜和心外膜 | 第39页 |
| ·心肌层 | 第39-41页 |
| ·心肌纤维旋向 | 第41页 |
| ·心脏传导系统 | 第41-48页 |
| ·窦房结 | 第42页 |
| ·房内传导束 | 第42-44页 |
| ·房室结 | 第44页 |
| ·室内传导束 | 第44-48页 |
| ·房室束 | 第44-45页 |
| ·左束支 | 第45页 |
| ·右束支 | 第45页 |
| ·Purkinje纤维网 | 第45-48页 |
| ·本章小结 | 第48-49页 |
| 第3章 心脏解剖结构的数学建模 | 第49-95页 |
| 引言 | 第49-50页 |
| ·心脏解剖结构数学模型的发展 | 第50-51页 |
| ·心脏解剖结构数据源 | 第51-61页 |
| ·医学成像系统 | 第51-58页 |
| ·数字虚拟人工程 | 第58-60页 |
| ·生理组织标本 | 第60-61页 |
| ·材料与方法 | 第60页 |
| ·数据采集 | 第60-61页 |
| ·心脏解剖结构数学模型建立的基本方法 | 第61-69页 |
| ·图像处理 | 第62-63页 |
| ·图像预处理 | 第62页 |
| ·图像分割 | 第62-63页 |
| ·目标分类 | 第63页 |
| ·手动处理 | 第63-65页 |
| ·软件辅助处理 | 第65-69页 |
| ·Simpleware | 第65-66页 |
| ·Mimics | 第66页 |
| ·Amira | 第66-69页 |
| ·构建虚拟心脏解剖结构关键问题研究 | 第69-84页 |
| ·构建虚拟心脏层状结构 | 第69-71页 |
| ·构建虚拟心脏纤维旋向 | 第71-75页 |
| ·心肌纤维旋向的表达 | 第71页 |
| ·心肌纤维旋向的测量 | 第71-73页 |
| ·心肌纤维旋向的构建方法 | 第73-75页 |
| ·构建虚拟心脏兴奋传导系统 | 第75-81页 |
| ·传导组织分类 | 第76页 |
| ·窦房结和房室结 | 第76-79页 |
| ·房间束和室间束 | 第79-81页 |
| ·普肯野纤维网 | 第81页 |
| ·构建虚拟心脏计算网格 | 第81-84页 |
| ·面网格 | 第81-82页 |
| ·体网格 | 第82-84页 |
| ·虚拟心脏解剖结构模型集 | 第84-93页 |
| ·基于DTMIR数据的犬心脏解剖结构数学建模 | 第84-88页 |
| ·数据结构描述 | 第84-85页 |
| ·处理步骤 | 第85页 |
| ·重建结果可视化 | 第85-88页 |
| ·基于VHP数据的人体心脏解剖结构数学建模 | 第88-90页 |
| ·数据结构描述 | 第88页 |
| ·处理步骤 | 第88页 |
| ·重建结果的可视化 | 第88-90页 |
| ·基于生理标本的人体心脏解剖结构数学建模 | 第90-93页 |
| ·数据结构描述 | 第90页 |
| ·处理步骤 | 第90-93页 |
| ·重建结果的可视化 | 第93页 |
| ·本章小结 | 第93-95页 |
| 第4章 心脏电生理基础 | 第95-117页 |
| 引言 | 第95页 |
| ·心脏电生理标测系统 | 第95-102页 |
| ·实验标测系统 | 第95-96页 |
| ·膜片钳 | 第95-96页 |
| ·2 光学标测 | 第96页 |
| ·临床标测系统 | 第96-102页 |
| ·体表电位标测系统 | 第96页 |
| ·心腔内心电图标测系统 | 第96-97页 |
| ·心内电解剖标测 | 第97-99页 |
| ·非接触式心内标测 | 第99-100页 |
| ·心外膜标测 | 第100-102页 |
| ·心肌细胞电生理特性 | 第102-110页 |
| ·离子扩散 | 第102-103页 |
| ·Fick扩散定律 | 第102-103页 |
| ·Nernst电位 | 第103页 |
| ·细胞膜的电特性 | 第103-106页 |
| ·离子通道的基本结构和功能 | 第104页 |
| ·钠通道电流 | 第104-105页 |
| ·钾通道电流 | 第105页 |
| ·钙通道电流 | 第105页 |
| ·氯通道电流 | 第105页 |
| ·交换电流 | 第105-106页 |
| ·泵电流 | 第106页 |
| ·细胞跨膜电位 | 第106-109页 |
| ·静息电位 | 第106页 |
| ·动作电位 | 第106-108页 |
| ·不应期 | 第108-109页 |
| ·兴奋收缩偶联 | 第109-110页 |
| ·缝隙连接 | 第110页 |
| ·心肌组织电生理特异性 | 第110-115页 |
| ·起搏细胞的自律性 | 第110-112页 |
| ·窦房结 | 第110-112页 |
| ·心房的电生理 | 第112页 |
| ·心房肌细胞电生理特异性 | 第112页 |
| ·心房的电兴奋传导 | 第112页 |
| ·心室的电生理 | 第112-115页 |
| ·心室肌细胞电生理特异性 | 第112-115页 |
| ·心室的电兴奋传导 | 第115页 |
| ·本章小结 | 第115-117页 |
| 第5章 心肌细胞电生理数学建模 | 第117-181页 |
| 引言 | 第117页 |
| ·心肌细胞膜电特性数学建模 | 第117-121页 |
| ·膜电路模型 | 第118页 |
| ·膜平衡电位模型 | 第118页 |
| ·离子通道门控机制模型 | 第118-119页 |
| ·离子通道电流模型 | 第119-120页 |
| ·离子泵电流模型 | 第120-121页 |
| ·离子交换电流模型 | 第121页 |
| ·离子浓度 | 第121页 |
| ·心肌细胞兴奋收缩耦联机制数学建模 | 第121-123页 |
| ·心肌细胞动作电位数学建模 | 第123-151页 |
| ·Hodgkin-Huxley数学模型 | 第123-124页 |
| ·心肌细胞动作电位模型的发展 | 第124-127页 |
| ·早期的心肌细胞模型(1960-1988) | 第124-125页 |
| ·详细的心肌细胞模型(1989-2008) | 第125-126页 |
| ·第一代和第二代细胞模型的差异 | 第126页 |
| ·确定性、随机性和马尔科夫模型 | 第126-127页 |
| ·心肌细胞动作电位数学模型的构建方法 | 第127-136页 |
| ·确定细胞模型参数 | 第129-130页 |
| ·选取实验数据分析 | 第130-131页 |
| ·针对门控参数拟合 | 第131-132页 |
| ·再现通道电流属性 | 第132-133页 |
| ·整合的钙循环模型 | 第133-135页 |
| ·细胞离子浓度求解 | 第135页 |
| ·细胞跨膜电位求解 | 第135页 |
| ·模型参数动态调整 | 第135-136页 |
| ·心脏起搏细胞数学建模 | 第136-140页 |
| ·心房肌细胞数学建模 | 第140-147页 |
| ·犬心房肌细胞建模 | 第140-145页 |
| ·人心房肌细胞建模 | 第145-147页 |
| ·心室肌细胞数学建模 | 第147-151页 |
| ·心肌细胞模型计算方法 | 第151-158页 |
| ·数值计算方法 | 第152-157页 |
| ·常微分方程组求解方法 | 第153-155页 |
| ·精度与效率分析 | 第155-157页 |
| ·心肌细胞模型工具包 | 第157-158页 |
| ·免费工具 | 第157-158页 |
| ·商业工具 | 第158页 |
| ·心肌细胞模型分析方法 | 第158-162页 |
| ·静态分析方法 | 第158-160页 |
| ·动态分析方法 | 第160-162页 |
| ·疾病相关的心肌细胞模型研究 | 第162-179页 |
| ·短QT综合症 | 第162-170页 |
| ·引言 | 第162页 |
| ·方法 | 第162-164页 |
| ·结果 | 第164-170页 |
| ·讨论 | 第170页 |
| ·Brugada综合症 | 第170-179页 |
| ·引言 | 第170-171页 |
| ·方法 | 第171-175页 |
| ·结果 | 第175-179页 |
| ·讨论 | 第179页 |
| ·本章小结 | 第179-181页 |
| 第6章 心脏电兴奋传导数学建模 | 第181-235页 |
| 引言 | 第181页 |
| ·心电兴奋传导数学建模 | 第181-190页 |
| ·细胞自动机的规则传导模型 | 第181-182页 |
| ·简化的反应扩散兴奋传导模型 | 第182-184页 |
| ·兴奋扩散方程 | 第184-190页 |
| ·双域模型 | 第184-187页 |
| ·单域模型 | 第187页 |
| ·纤维旋向 | 第187-189页 |
| ·边界条件 | 第189-190页 |
| ·兴奋传导模型的数值分析 | 第190-199页 |
| ·问题分析 | 第190-191页 |
| ·离散定义 | 第191-195页 |
| ·时间积分 | 第195-198页 |
| ·求解流程 | 第198-199页 |
| ·兴奋传导模型的并行计算 | 第199-212页 |
| ·并行化策略 | 第200-202页 |
| ·问题分解 | 第200页 |
| ·硬件体系结构 | 第200-202页 |
| ·并行编程模型 | 第202-203页 |
| ·OpenMP共享存储模型 | 第202页 |
| ·MPI消息传递模型 | 第202-203页 |
| ·MPI和OpenMP杂合模型 | 第203页 |
| ·并行算法设计 | 第203-204页 |
| ·区域分解 | 第203-204页 |
| ·数据结构 | 第204页 |
| ·并行程序设计 | 第204-208页 |
| ·并行程序中的剖分 | 第204-206页 |
| ·并行程序中的通讯 | 第206-207页 |
| ·并行程序中的同步 | 第207页 |
| ·并行程序中的I/O | 第207-208页 |
| ·并行程序性能分析指标 | 第208-211页 |
| ·运行时间 | 第208页 |
| ·并行度 | 第208-209页 |
| ·加速比 | 第209页 |
| ·可扩展性 | 第209-210页 |
| ·并行机有效利用率 | 第210页 |
| ·并行效率 | 第210-211页 |
| ·兴奋传导并行性能分析 | 第211-212页 |
| ·兴奋传导模型分析方法 | 第212-225页 |
| ·一维传导模型 | 第212-215页 |
| ·传导速度 | 第213-215页 |
| ·易感窗 | 第215页 |
| ·二维传导模型 | 第215-221页 |
| ·平面兴奋波 | 第216-217页 |
| ·各向异性的兴奋传导 | 第217页 |
| ·心室层状结构兴奋传导 | 第217-219页 |
| ·右心房解剖结构兴奋传导 | 第219-221页 |
| ·三维传导模型 | 第221-225页 |
| ·人心房兴奋传导模型 | 第221-224页 |
| ·犬心室兴奋传导模型 | 第224-225页 |
| ·折返性心律失常兴奋传导机制研究 | 第225-233页 |
| ·折返性心律失常 | 第225-227页 |
| ·折返性心律失常的机制 | 第227-229页 |
| ·折返性心律失常的诱因 | 第229-231页 |
| ·房速和室速 | 第229-230页 |
| ·房颤和室颤 | 第230-231页 |
| ·模型仿真折返波 | 第231-233页 |
| ·折返波的诱发 | 第231-232页 |
| ·折返波的漂移 | 第232-233页 |
| ·本章小结 | 第233-235页 |
| 第7章 Cardiome-CN宏观心脏电生理建模部分结果演示 | 第235-241页 |
| 第8章 总结与展望 | 第241-247页 |
| ·论文工作总结 | 第241-242页 |
| ·论文工作的主要创新点及贡献 | 第242-243页 |
| ·后续研究工作展望 | 第243-247页 |
| 参考文献 | 第247-265页 |
| 附录 作者简历 | 第265-267页 |
| 附录 作者攻读博士学位期间完成的有关论文 | 第267-268页 |