骨骼肌快肌纤维是骨骼肌肌纤维的一种,与慢肌纤维相比,快肌纤维具有更高的离子通道密度、更快的2Ca+释放与回收、更快的横桥循环、更快的收缩响应和更容易疲劳等生理特性。因此,基于骨骼肌快肌纤维的生理特性,建立相应的模型来模拟骨骼肌快肌纤维兴奋收缩的生理过程,为康复、肌肉相关疾病的诊断和体育运动提供理论指导具有十分重要的意义。首先,根据两室模型建立了快肌纤维膜动作电位和横管膜动作电位。利用Hodgkin-Huxley电生理模型描述了快肌纤维膜和横管膜上的Na+电流、延迟整流K+电流、内向整流K+电流、Cl-电流和Na+-K-泵电流。使用Goldman-Hodgkin-Katz驱动力方程作为离子穿过膜的动力。分析了由于Na+、K+通道慢失活和K+在横管中积累引起的膜疲劳。其次,建立了10态模型来模拟横管膜上的二氢吡啶电压传感器(DHPR)与终池上雷诺定通道(RYR)之间的偶联,进而控制终池上2Ca+的释放。根据肌小节对称的生理几何结构,将半肌小节几何空间划分为6个区域,模拟各个区域2Ca+的浓度变化。再次,根据粗细肌丝的相对位置,在完全非重合区域建立6态模型来模拟2Ca+与肌钙蛋白的结合,在完全重合区域和部分重合区域建立6态模型和8态模型来模拟2Ca+与肌钙蛋白的结合和横桥循环。建立在横桥循环过程中新陈代谢产生的疲劳模型。最后,利用MATLAB中Simulink对建立的骨骼肌快肌纤维兴奋、收缩模型进行仿真分析及验证。分析在单次收缩收缩下粗细肌丝三种不同相对位置中2Ca+循环、横桥动力和疲劳。