《不均勻媒質中螺旋波的動力學及螺旋波的控制》是依託河北師範大學，由袁國勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：不均勻媒質中螺旋波的動力學及螺旋波的控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：袁國勇
- 依託單位：河北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
螺旋波的內容是非線性科學中有關時空結構與演化的一個典型研究對象。考慮到不均勻媒質的普遍存在及其在螺旋波形成、演化中的重要作用，本項目將系統地研究不均勻媒質中螺旋波的動力學行為，了解不均勻媒質與心肌中螺旋波或折返波的形成、演化及破碎。考慮到大多數抗心律失常藥物是用來阻斷離子通道的與它們在許多臨床中的負面作用（抗心律失常藥物的致心律失常作用）以及一些實際系統中螺旋波與時空混沌的危害性，本項目將通過離子模型研究門變數控制參數對螺旋波易損期（Vulnerable Period）的影響,研究如何利用來自系統本身幾個或十幾個點的反饋信號以及外加低振幅信號來控制螺旋波的移動、阻止螺旋波的破碎以及消除螺旋波與時空混沌。作為理論物理專款項目工作的延續，本項目也將進一步研究複雜外力驅動下螺旋波的動力學行為，在周期力與噪聲驅動下螺旋波理論分析的基礎上，完善複雜外力驅動的理論。
結題摘要
研究媒質局部不均勻、複雜外擾動、模型參數等對螺旋波動力學行為的影響以及發展低振幅控制方案不僅具有重要的理論意義，而且也對心臟疾病的治療與預防等實際套用有著重要的指導作用。本項目按照申請書的研究內容與計畫對此進行了系統的研究，在國內、國際學術期刊發論文13篇（其中SCI收錄論文10篇，EI收錄論文3篇），另有多篇論文正在投稿中，作為主要撰寫者完成專著一部，已完成了原定指標。在介質局部不均勻對螺旋波動力學影響的研究中，主要結果有：（1）發現存在著兩種不同的相互作用——吸引與排斥，即不均勻局部可以將螺旋波波頭吸引到不均勻區內部、也可以將其排斥走，發生哪種作用依賴於不均勻局部可激性與其它部分的比較；（2）引入了小抑制變數（SV）區域，通過對SV區域尺寸與位置變化的分析給出了兩種作用的發生機制，並給出了兩種作用隨不均勻局部面積、數量以及不均勻程度等的變化規律。在複雜外擾動對螺旋波動力學影響的研究中，主要結果有：（1）指出各種不同形式的外周期擾動會使波頭運動出現更多的頻率成份，這些頻率成份的出現遵從鎖頻與固定的線性組合關係，在隨外擾動周期改變中這些關係的維護決定著共振夾帶的形成與消亡，也給出了周期擾動不同形式的影響；（2）給出了雙態噪聲、Lévy噪聲等噪聲形式對螺旋波動力學的影響，指出當周期與噪聲共同驅動時存在著隨機共振行為；（3）給出了螺旋波作為外擾動時受擾螺旋波的動力學隨擾動強度、擾動螺旋波中心以及可激性參數改變的規律，指出在擾動與受擾系統可激性參數相同的情況下外擾動螺旋波的中心對近鄰的受擾螺旋波中心具有吸引作用，吸引作用的強弱受擾動強度的影響，當兩螺旋波互相驅動時它們的波頭運動是相關的、存在著反映對稱性的整體吸引子；（4）指出在兩點反饋下螺旋波的動力學依賴反饋兩測量點間的距離，螺旋波的動力學隨此距離的變化分三個區域呈現規律性，通過反饋信號與波頭運動頻率譜的研究可以發現它們之間維持著1：1與2：1鎖頻行為。本項目發展了多個低振幅消除螺旋波的方案，主要包括移動局部不均勻區域法、外周期擾動法、波擾動法，雙態噪聲擾動法以及反饋法等，同時也給出了這些消除方法的機制與所需條件。在離子模型門控制參數對可激媒質動力學影響的研究中，採用了最新的、描述人心室心肌細節的離子模型——ORd模型，給出了鉀、鈉等離子控制參數對膜電位與動作電位回歸線的影響，並討論了它們對心臟中螺旋波形成及破碎的影響。
