心律失常的動力學機制及控制策略研究

《心律失常的動力學機制及控制策略研究》是依託杭州電子科技大學，由陳江星擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：心律失常的動力學機制及控制策略研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳江星
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

從動力學角度研究心律失常時心肌動作電位的傳導性質和相關控制策略,是非線性和心臟病研究交叉領域非常重要的研究課題,將給臨床實踐和電生理實驗提供重要參考,具有很強的實際意義和重要的學術價值。本項目以心律失常時折返波和湍流態的動力學性質為研究對象,採用數值模擬和理論解析相結合、並聯合分析相關臨床表現和電生理實驗的研究方法.主要研究內容有：（1）設計旋轉電場在心肌缺陷上激發興奮波的新方法，高效地消除折返波和湍流態，並用電生理實驗驗證;(2)各類電場控制三維回卷波動力學行為(阻止破裂、消除湍流態、誘導漂移等),拓展電場的控制理論；各類回卷波動力學性質與臨床心電圖表現的關聯分析;(3)研究振盪缺陷對心肌動作電位傳導的影響和自律性心肌組織在抗心律失常過程中的影響。本項目的研究目標是加深對心律失常時動作電位的動力學性質和作用機理的理解，提出抗心律失常的新思路，拓展控制理論和策略,為心臟臨床實踐提供幫助。

結題摘要

項目以心律失常時折返波和湍流態的動力學性質為研究對象，從非線性動力學角度研究了心肌動作電位的傳導性質和相關控制策略，通過採用數值模擬和理論解析相結合的研究方法，並注意聯繫研究內容在心臟醫學中的實際套用。通過課題組成員們努力，順利地完成了申請書的研究內容，發表了SCI論文9篇，取得了有原創性的一點成果：1、按照申請書中擬開展的核心內容，提出了通過旋轉電場在心肌缺陷上激發興奮波（WEH）的新控制方法，通過與現有的脈衝電場的比較，表明此方法能高效地消除折返波和湍流態。由於旋轉電場的控制具有一些優勢，並且在最近的實驗中已經實現，可能給存在缺陷的心肌組織中折返螺旋波和湍流態的控制帶來潛在的套用。我們相信新提出的控制方法能引起較大關注以及後續實驗研究的跟進；、提出了局域起搏(ATP)聯合輻射電場的新控制策略，消除不均勻介質中的湍流態，明顯地提高了ATP的效率，並且闡述了控制機理；3、系統地研究了旋轉電場驅動螺旋波動力學性質，發現了驅動角度同步，壓制漫遊螺旋波到穩定以及阻止螺旋波破裂三個效應；4、研究了介質的收縮擴張同步性對螺旋波漂移行為的調製，發現當形變頻率3倍於螺旋波頻率相等時,完全同步形變能鎖定螺旋波,而最大程度的不同步形變能導致螺旋波快速漂移.基於弱形變近似的解析結果很好地驗證了數值模擬結果；5、提出了一種計算外場頻率和受此外場激發的靶波頻率之間關係的算法，檢驗了此種方法的套用：消除自由和受釘扎的螺旋波；6、研究了神經元膜片溫度參數對神經元網路中螺旋波演化的影響；7、研究了通電螺旋管對螺旋波動力學性質的控制，研究表明：渦旋電場能有效消除湍流態,實現斑圖轉變；8、改進了反應多粒子碰撞動力學方法，模擬了快速反應的雙穩負反饋系統；9、研究了長程排斥短程吸引膠體系統的驅動動力學性質。通過本項目的研究，加深對心律失常時動作電位的動力學性質和作用機理的理解，特別是提出了一些抗心律失常的新思路，拓展了控制理論和策略。最後，受益於項目的資助，培養畢業了研究生3名，進行了活躍的學術交流活動。