用低通濾波和調(diào)控鈉電流門變量方法控制心臟中的螺旋波和時空混沌.pdf

1、螺旋波是非線性反應擴散系統(tǒng)中最常見的一種斑圖，它廣泛的存在于各種生物、物理、化學等系統(tǒng)，因此對螺旋波動力學研究具有重要意義。近幾十年來科學工作者們對各種反應擴散系統(tǒng)的螺旋波動力學行為進行了廣泛的研究，并取得了許多研究成果。研究表明:有些心動過速是與心臟存在螺旋波電信號有關，螺旋波電信號破碎形成時空混沌會導致室顫，危及生命，因此探索如何消除心臟組織中的螺旋波和時空混沌具有重要的應用價值。目前，人們采用各種模型研究了螺旋波和時空混沌的控制，

2、提出了許多控制方法，但是臨床上最普遍除顫方式還只是用體外電擊方式，但是這種除顫成功率并不高，有時需要多次電擊，而每次電擊都會給病人帶來極大的痛苦，還存在其它副作用，因此需要探索低能除顫方法。本文采用Luo-Rudy相Ⅰ心臟模型，研究了如何調(diào)控心肌細胞鈉電流的門變量來控制心臟中的螺旋波和時空混沌。發(fā)現(xiàn)調(diào)控電流的門變量可以改變介質(zhì)行為，使介質(zhì)具有低通濾波作用，從而改變螺旋波和時空混沌的行為，所以能有效控制螺旋波和時空混沌。本文內(nèi)容安排如下:

3、
　　第一章是綜述部分，簡要介紹了斑圖動力學的基礎知識、相關的心臟電生理學知識、部分心臟模型、螺旋波和時空混沌的產(chǎn)生、人們提出的部分控制螺旋波和時空混沌的方法等。
　　第二章是介紹低通濾波方法控制心臟中的螺旋波和時空混沌。通過讓心肌細胞鈉離子通道的觸發(fā)門變量延遲打開，使介質(zhì)具有激發(fā)延遲能力，介質(zhì)延遲激發(fā)時間隨控制電壓和刺激頻率增加而增加，當控制電壓超過一個閾值時，延遲激發(fā)介質(zhì)具有低通濾波作用:低頻波可以連續(xù)通過，而高頻波不能

4、連續(xù)通過，本文用Luo-Rudy相Ⅰ模型研究了介質(zhì)延遲激發(fā)對螺旋波和時空混沌的影響，數(shù)值模擬結果表明:當控制電壓超過閾值時，介質(zhì)的延遲激發(fā)可有效消除螺旋波和時空混沌;從小逐漸增大控制電壓，在鈣最大電導率較小情況下，延遲激發(fā)會導致介質(zhì)激發(fā)性降低，使螺旋波漫游幅度增大，直至傳導障礙導致螺旋波消失;當鈣最大電導率較大時，延遲激發(fā)會導致螺旋波失穩(wěn)變?nèi)?，這樣當控制電壓增加到一定值時，時空混沌可以演化成漫游螺旋波，當控制參數(shù)被適當選取時，觀察到漫游

5、幅度大的螺旋波漫游出系統(tǒng)邊界消失現(xiàn)象，繼續(xù)增大控制電壓將導致時空混沌直接消失。
　　第三章是介紹用調(diào)控鈉電流門變量方法控制心臟中的螺旋波和時空混沌。通過讓鈉電流觸發(fā)門變量的弛豫時間常數(shù)增大ρ倍，同時讓其慢失活門變量始終不關閉，來控制鈉電流增加和消失的快慢，數(shù)值模擬結果表明:逐漸增加ρ將導致鈉電流的觸發(fā)門變量更慢達到最大值，并且其振幅也逐漸減少，從而使心肌細胞動作電位的幅度和持續(xù)時間都逐漸減少。在ρ足夠大的情況下，螺旋波和時空混沌不