【摘要】：心臟組織主要由心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞組成,衰老以及心肌缺血、心力衰竭等病理狀態(tài)可導(dǎo)致細(xì)胞死亡、成纖維細(xì)胞增殖和心肌細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的電耦合(M-F耦合),M-F耦合和心臟出現(xiàn)螺旋波電信號(hào)都會(huì)致心律失常,當(dāng)螺旋波破碎成時(shí)空混沌時(shí),還會(huì)導(dǎo)致心室纖維性顫動(dòng),這是一種危及生命的心律失常,如何有效地控制心律失常以及心臟中的螺旋波和時(shí)空混沌是科學(xué)家一直在關(guān)注的問(wèn)題。本文主要采用Luo-Rudy相Ⅰ心臟模型和被動(dòng)成纖維細(xì)胞模型,研究了心臟中螺旋波和時(shí)空混沌的控制,以及M-F耦合對(duì)螺旋波的形成和控制效果的影響,所得結(jié)果為心臟病的治療提供了新思路。本文的內(nèi)容安排為:第一章為綜述部分,我們簡(jiǎn)單介紹了螺旋波存在的普遍性、幾種反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)、兩個(gè)心臟模型、螺旋波和時(shí)空混沌的控制方法等內(nèi)容。第二章介紹了我們的第一個(gè)研究工作。我們采用Luo-Rudy相Ⅰ模型研究如何調(diào)控心肌細(xì)胞鈉電流變化來(lái)控制心臟中的螺旋波和時(shí)空混沌,我們提出了這樣的鈉電流調(diào)控方案:規(guī)定一個(gè)鈉電流控制閾值,當(dāng)細(xì)胞將被激發(fā)時(shí)啟動(dòng)鈉電流調(diào)控,若由模型方程得到的鈉電流的絕對(duì)值小于鈉電流控制閾值的絕對(duì)值,就讓鈉電流等于鈉電流控制閾值,其它情況下則限制鈉電流的絕對(duì)值不能高于一個(gè)設(shè)定的最大值;當(dāng)膜電位上升超過(guò)-5mV時(shí),讓鈉電流自然演化。這種調(diào)節(jié)鈉電流方式保證了所有細(xì)胞幾乎具有相同的鈉電流幅值,從而使所有細(xì)胞具有相同的激發(fā)性,數(shù)值模擬結(jié)果表明:只要鈉電流控制閾值達(dá)到一定臨界值,就可以有效抑制螺旋波波頭的旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致螺旋波運(yùn)動(dòng)出系統(tǒng)邊界消失以及時(shí)空混沌演化為螺旋波后消失,如果鈉電流控制閾值的大小足夠大,螺旋波和時(shí)空混沌還可通過(guò)傳導(dǎo)障礙消失。第三章介紹了我們的第二個(gè)研究工作。我們采用心臟Luo-Rudy相Ⅰ模型和被動(dòng)成纖維細(xì)胞模型研究了M-F耦合對(duì)螺旋波形成的影響,以及在由心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞組成的雙層復(fù)合介質(zhì)中螺旋波和時(shí)空混沌的控制,我們提出用提高細(xì)胞之間的耦合強(qiáng)度方案來(lái)控制螺旋波和時(shí)空混沌,數(shù)值模擬結(jié)果表明:隨著成纖維細(xì)胞密度的增加,M-F耦合會(huì)導(dǎo)致螺旋波漫游和螺旋波破碎成時(shí)空混沌,甚至產(chǎn)生從時(shí)空混沌(或螺旋波)到無(wú)波的相變,因?yàn)镸-F耦合會(huì)降低介質(zhì)激發(fā)性。通過(guò)提高細(xì)胞之間耦合強(qiáng)度消除復(fù)合介質(zhì)中的螺旋波和時(shí)空混沌只在大部分情況下有效,依賴(lài)于成纖維細(xì)胞所起的作用,而且控制效果存在反常情況,即相鄰的初態(tài),控制效果卻有很大不同。當(dāng)成纖維細(xì)胞起到電流吸收器的作用時(shí),有些情況下無(wú)法通過(guò)提高細(xì)胞之間耦合強(qiáng)度消除螺旋波和時(shí)空混沌,大部分情況下,通過(guò)提高細(xì)胞之間耦合強(qiáng)度使之超過(guò)臨界值,就可以消除螺旋波和時(shí)空混沌,但是可控區(qū)較小,提高心肌細(xì)胞之間耦合強(qiáng)度是控制螺旋波和時(shí)空混沌控制的關(guān)鍵因素。當(dāng)成纖維細(xì)胞起到電流源的作用時(shí),提高細(xì)胞之間耦合強(qiáng)度使之超過(guò)臨界值都可以有效控制螺旋波和時(shí)空混沌,可控區(qū)比前者大為增加。螺旋波和時(shí)空混沌的消失方式有兩種,一是通過(guò)傳導(dǎo)障礙直接消失,二是通過(guò)將被控制的初態(tài)轉(zhuǎn)變成靶波或新螺旋波后消失。第4章是總結(jié)和展望。
【圖文】：

瑞利-貝納德對(duì)流(a)和液晶(b)中的螺旋波（引自文獻(xiàn)[19,20]）

一氧化碳在Pt(110)表面上的催化氧化反應(yīng)(a)和BZ化學(xué)反應(yīng)(b)中的螺旋波（引自文獻(xiàn)[21,22]）
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：R541;O415.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2646053