心脏记忆对螺旋波动力学的影响

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2017.02.001

摘要/Abstract

摘要： 如何消除心脏螺旋波和防止螺旋波破碎是目前的一个研究热点,但关于心脏记忆对螺旋波的作用方面的研究则很少。本文建立了带记忆的心脏二维元胞自动机模型,研究激发概率和记忆时长对心脏螺旋波的影响。数值模拟结果发现:在GH模型产生的规则螺旋波上加入记忆和随机激发概率以后一般会出现螺旋波漫游、破碎甚至消失等现象。系统的激发性在一定条件下会随记忆时长的增大而增加,随激发概率的增大而增大。在一定的条件下,若控制随机激发概率在一定范围内,或者控制记忆时长,可达到消除心脏螺旋波的目的,为防治心脏病提供一定的理论依据。

关键词: 元胞自动机, 激发介质, 螺旋波, 心脏记忆, 心脏病

Abstract: How to eliminate the spiral wave of the heart and prevent the spiral wave is a hotspot, but there is little research on the role of heart memory in the spiral wave. A two-dimensional cellular automata model for a heart with memory is presented. The effects of excitation probability and the length of memory time are studied.The computer simulations show that when cardiac memory and the excitation probability apply to the stable spiral wave formed by a GH model, the spiral wave will meander, breakup or disappear. The excitability of the system will be increased with the increase of the length of memory time and the excitation probability. Under certain conditions, if the excitation probability and the length of memory time are controlled within proper values, the goal to eliminate spiral wave will be reached. The study provides a theoretical basis for the prevention and treatment of heart disease.

Key words: cellular automata, excitable media, spiral wave, cardiac memory, heart disease

中图分类号:

O411.3

黄雯, 谭惠丽. 心脏记忆对螺旋波动力学的影响[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2017, 35(2): 1-8.

HUANG Wen,TAN Huili. Effect of Cardiac Memory on Spiral Wave[J]. Journal of Guangxi Normal University(Natural Science Edition), 2017, 35(2): 1-8.

参考文献

[1] 余承高,白融,陈栋梁,等.心脏电生理学基础与临床[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2008:273-286.
[2] 丁达夫,冯祖康.心脏猝死的杀手:螺旋波[J]. 物理,1992,21(1):19-24.
[3] 袁国勇, 杨世平, 张广才,等. 螺旋波动力学及其控制[J]. 力学进展, 2007,37(1):9-23.
[4] 潘飞,王小艳,汪芃,等. 通过放慢钠通道开闭控制心脏中的螺旋波和时空混沌[J]. 物理学报,2016,65(19):198201.
[5] 冯霞.用圆极化电场去除心脏组织中的螺旋波及螺旋波湍流态[D].杭州:浙江大学,2015.
[6] 钟敏,唐国宁.限制钾离子电流抑制心脏中螺旋波和时空混沌[J].广西师范大学学报(自然科学版),2010,28(2):6-8.
[7] 戴静娱,张学良,邓敏艺,等.位置扰动对激发介质中螺旋波动力学行为的影响[J].广西师范大学学报(自然科学版),2016,34(2):8-14.
[8] ROSENBAUM M B, BLANCO H H, ELIZARI M V. Electrotonic modulation of the T wave and cardiac memory[J]. Am J Cardiol,1982,50(2):213-222.
[9] 张虹, 张镇西, 杨琳,等.心脏记忆现象及其产生机制的研究现状[J].生物医学工程与临床,2004,8(4):240-243.
[10] JOSEPHSON M E, WELLENS H J. A tachycardia showing marked T-wave changes after its termination[J]. Heart Rhythm, 2015, 12(2):458-460.
[11] SHAH A B, KATZ M, MOUNTANTONAKIS S E, et al. Cardiac memory:a rare cause of postoperative deep T wave inversions[J]. Journal of Medical Cases, 2015, 6(11):520-522.
[12] TOLKACHEVAE E G. The rate-and species-dependence of short-term memory in cardiac myocytes[J]. J Biol Phys,2007, 33(1):35-47.
[13] FOX J J,BODENSCHATZ E,GILMOUR R F. Period-doubling instability and memory in cardiac tissue[J].Phys Rev Lett, 2002, 89(13):138101.
[14] ZHANG Hong,UEYAMA T,WANG J,et al. Short-term memory and electrical restitution in the canine transmural ventricle[J]. Physiol Meas,2011,32(2):207-222.
[15] 张虹, 金印彬, 赵炜,等.心室肌细胞数学模型短期记忆特性的研究[J].生物医学工程学杂志, 2010, 27(3):485-489.
[16] 王娟,张虹,杨琳,等.心脏短期记忆对组织电兴奋的影响及其机制[J].生物医学工程学杂志,2012,29(4):764-768.
[17] 吴祥,郑毅雄.心脏记忆现象与电张调整性T波[J].心电学杂志,1999,18(3):181-185.
[18] 谢德,陈灿,黄石安.心脏记忆及其机制的研究进展[J].心血管病学进展,2011,32(2):272-275.
[19] 邝玉兰, 唐国宁.利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌[J].物理学报,2012,61(19):190501.
[20] WOLFRAM S. Statistical mechanics of cellular automata[J]. Reviews of Modern Physics, 1983, 55(3):601.
[21] 张立升,邓敏艺,孔令江,等.用元胞自动机模型研究二维激发介质中的行波[J].广西师范大学学报(自然科学版),2009,27(2):9-12.
[22] 白克钊,罗旭东,孔令江,等.开放边界条件下一种数据传输元胞自动机模型[J].广西师范大学学报(自然科学版),2010,28(3):1-4.
[23] GREENBERG J M,HASTINGS S P. Spatial patterns for discrete models of diffusion in excitable media[J].SIAM J Appl Math,1978,34(3):515-523.
[24] ALONSO-SANZ R, MARTI N M. Three-state one-dimensional cellular automata with memory[J].Chaos, Solitons and Fractals,2004,21(4):809-834.
[25] ALONSO-SANZ R, MARTIN M. Elementary cellular automata with elementary memory rules in cells:the case of linear rules[J].J Cellular Automata,2006,1(1):71-87.

相关文章 13

[1]	邝先验, 陈自如. 考虑礼让行人的交叉口机非混合交通流模型[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(4): 1-15.
[2]	张学良,谭惠丽,白克钊,唐国宁,邓敏艺. 一种体现心肌细胞传导记忆的元胞自动机模型[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2017, 35(4): 1-9.
[3]	戴静娱, 张学良, 邓敏艺, 谭惠丽. 位置扰动对激发介质中螺旋波动力学行为的影响[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2016, 34(2): 8-14.
[4]	蔡美静, 邝华, 白克钊, 陈若航. 电影厅内部布局及出口位置对疏散效率的影响[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2015, 33(3): 1-6.
[5]	邝先验, 吴赟, 曹韦华, 吴银凤. 城市混合非机动车流的元胞自动机仿真模型[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2015, 33(1): 7-14.
[6]	师伟展, 邝华, 白克钊, 孔令江. 固执者对舆论传播动力学的影响研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2014, 32(3): 22-26.
[7]	许钢, 刘海燕, 张超英, 梁振燕. 基于元胞自动机的建构主义理论应用模拟[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2013, 31(4): 7-12.
[8]	邓敏艺, 谭惠丽. 一个双变量元胞自动机模型的定性研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2013, 31(2): 1-6.
[9]	余艳, 白克钊, 孔令江. 行人与机动车相互干扰的元胞自动机模拟研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2013, 31(1): 6-10.
[10]	翟莹, 易忠, 谢正卫, 邓培民, 李王月. 一类特殊规则的二维混合元胞自动机的GOE问题[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2013, 31(1): 37-43.
[11]	覃松, 邓敏艺, 孔令江. 融资融券影响的元胞自动机股票市场模拟研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2011, 29(4): 12-15.
[12]	潘江洪, 白克钊, 邝华, 孔令江. 一种考虑能见度影响的元胞自动机交通流模型[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2011, 29(3): 1-4.
[13]	陈永淇, 白克钊, 邝华, 孔令江, 刘慕仁. 教室内布局对人员疏散影响的研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2011, 29(1): 1-4.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed