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(shí)空混沌.pdf

1、螺旋波是非線性反應(yīng)擴(kuò)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(xué)等系統(tǒng)，因此對螺旋波動(dòng)力學(xué)研究具有重要意義。近幾十年來科學(xué)工作者們對各種反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)的螺旋波動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)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(dòng)過速是與心臟存在螺旋波電信號(hào)有關(guān)，螺旋波電信號(hào)破碎形成時(shí)空混沌會(huì)導(dǎo)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(shí)空混沌具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，人們采用各種模型研究了螺旋波和時(shí)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(shí)需要多次電擊，而每次電擊都會(huì)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(xì)胞鈉電流的門變量來控制心臟中的螺旋波和時(shí)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(shí)空混沌的行為，所以能有效控制螺旋波和時(shí)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(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、相關(guān)的心臟電生理學(xué)知識(shí)、部分心臟模型、螺旋波和時(shí)空混沌的產(chǎn)生、人們提出的部分控制螺旋波和時(shí)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(shí)空混沌。通過讓心肌細(xì)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(shí)間隨控制電壓和刺激頻率增加而增加，當(dāng)控制電壓超過一個(gè)閾值時(shí)，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(shí)空混沌的影響，數(shù)值模擬結(jié)果表明:當(dāng)控制電壓超過閾值時(shí)，介質(zhì)的延遲激發(fā)可有效消除螺旋波和時(shí)空混沌;從小逐漸增大控制電壓，在鈣最大電導(dǎo)率較小情況下，延遲激發(fā)會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)激發(fā)性降低，使螺旋波漫游幅度增大，直至傳導(dǎo)障礙導(dǎo)致螺旋波消失;當(dāng)鈣最大電導(dǎo)率較大時(shí)，延遲激發(fā)會(huì)導(dǎo)致螺旋波失穩(wěn)變?nèi)?，這樣當(dāng)控制電壓增加到一定值時(shí)，時(shí)空混沌可以演化成漫游螺旋波，當(dāng)控制參數(shù)被適當(dāng)選取時(shí)，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(dǎo)致時(shí)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(shí)空混沌。通過讓鈉電流觸發(fā)門變量的弛豫時(shí)間常數(shù)增大ρ倍，同時(shí)讓其慢失活門變量始終不關(guān)閉，來控制鈉電流增加和消失的快慢，數(shù)值模擬結(jié)果表明:逐漸增加ρ將導(dǎo)致鈉電流的觸發(fā)門變量更慢達(dá)到最大值，并且其振幅也逐漸減少，從而使心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的幅度和持續(xù)時(shí)間都逐漸減少。在ρ足夠大的情況下，螺旋波和時(shí)空混沌不