{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:802"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:802","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Ein dynamisches Modell des kardialen Aktionspotentials : Simulation frequenzabhängiger Effekte von Klasse-III-Antiarrhythmika","abstract":"Es wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das Aktionspotentiale von Herzmuskelzellen entsprechend der in der Literatur beschriebenen Membran-Ströme, Zellkompartimente und Ionenkonzentration unter vom Benutzer gewählten Bedingungen simulieren kann. Dabei wurden einerseits Module schon bestehender Modelle weiterentwickelt, andererseits aber auch vollkommen neue Komponenten implementiert. <br>Mit dieser Entwicklung wurden zwei Ziele verfolgt: 1. der Einsatz des AP-Modells bei wissenschaftlichen Fragestellungen und 2. der Einsatz des Modells in der Ausbildung von Studenten in Vorlesungen, Seminaren und Praktika. <br>Betreffend wissenschaftliche Fragestellungen konnte mit Hilfe des Modells folgendes gezeigt werden: i) Die physiologische Anpassung der APD an höhere Herzfrequenzen ist in erster Linie durch frequenzabhängige Veränderungen der intrazellulären Ionenkonzentrationen bedingt, die Kinetik von Ionen-Strömen gewinnt erst bei sehr hohen Frequenzen an Bedeutung. ii) Die inverse Frequenzabhängigkeit der Klasse-III-Wirkung von Antiarrhythmika kann mit einer Reduktion der Kalium-Kanal-Blockade durch frequenzbedingte Zunahme der extrazellulären Kaliumkonzentration erklärt werden. iii) Die Entstehung von frühen Nachdepolarisationen (EADs) kann ausschließlich durch die Reaktivierung von L-Typ-Calciumkanälen erklärt werden. Die unterschiedliche Neigung von Herzmuskelzellen, EADs zu entwickeln, beruht auf minimalen Unterschieden in der Aktivierungskinetik der L-Typ-Calciumkanäle. <br>Betreffend den Einsatz in der Lehre ist folgendes zu sagen: Durch Entwicklung bezüglich der Ausführungsgeschwindigkeit optimierter Algorithmen, kann das Modell auf heute üblichen Standard-PCs in Echtzeit laufen, so dass der praktischen Anwendung keine Zeitverzögerung im Wege steht. Die selbsterklärenden Benutzeroberfläche erlaubt eine ad hoc Veränderung aller wichtigen Simulations-Parameter mit sofortiger Darstellung der Ergebnisse, so dass ein interaktiver Einsatz im Unterricht gewährleistet ist.","abstract_html":"Es wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das Aktionspotentiale von Herzmuskelzellen entsprechend der in der Literatur beschriebenen Membran-Ströme, Zellkompartimente und Ionenkonzentration unter vom Benutzer gewählten Bedingungen simulieren kann. 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In the process, modules of existing models were developed further and completely new components were implemented. Finally the model was optimized in order to reproduce our own experimental data from the papillary muscle of the guinea pig concerning rate dependent action potential duration. <br>There were two main objectives for the use of the model: 1. Using it for solving scientific problems. 2. Using it for the training of medical students in lectures and seminars. Concerning scientific problems, the following could be shown: i) The physiological adaptation of action potential duration to stimulation frequency is mainly caused by the change in intracellular ion concentrations. The kinetics of ion channels are important for very high frequencies only. ii) The reverse rate dependence of the effect of class III antiarrhythmic drugs can be explained by a reduction of potassium channel block due to rising extracellular potassium at higher frequencies. iii) Emergence of early afterdepolarisations (EAD) can be explained solely by reactivation of L-type calcium channels. According to the model, the varying tendency of different heart muscle cells to develop EAD depends on minimal differences in the activation kinetics of L-type calcium channels. <br>Concerning the use in the training of students the following can be stated: Using algorithms optimized for maximum execution speed, the model runs in real time on a standard PC, making experiments possible without unacceptable delay. A self-explanatory user interface makes it easy to change all main parameters of the simulation. The effects are displayed instantaneously, making an interactive use possible."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Ein dynamisches Modell des kardialen Aktionspotentials : Simulation frequenzabhängiger Effekte von Klasse-III-Antiarrhythmika","A dynamic model of the cardiac action potential : simulations of frequency dependent effects of class III antiarrhythmic drugs"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Weirich, Jörg"],"dc:creator":["Wenzel, Werner"],"dc:description.abstract":["Es wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das Aktionspotentiale von Herzmuskelzellen entsprechend der in der Literatur beschriebenen Membran-Ströme, Zellkompartimente und Ionenkonzentration unter vom Benutzer gewählten Bedingungen simulieren kann. 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The kinetics of ion channels are important for very high frequencies only. ii) The reverse rate dependence of the effect of class III antiarrhythmic drugs can be explained by a reduction of potassium channel block due to rising extracellular potassium at higher frequencies. iii) Emergence of early afterdepolarisations (EAD) can be explained solely by reactivation of L-type calcium channels. According to the model, the varying tendency of different heart muscle cells to develop EAD depends on minimal differences in the activation kinetics of L-type calcium channels. <br>Concerning the use in the training of students the following can be stated: Using algorithms optimized for maximum execution speed, the model runs in real time on a standard PC, making experiments possible without unacceptable delay. A self-explanatory user interface makes it easy to change all main parameters of the simulation. 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