Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Павлов Е. А., Жужома Е. В., Осипов Г. В. Альтернативные способы контроля и подавления хаоса спиральных волн в модели сердечной мышцы // Известия вузов. ПНД. 2015. Т. 23, вып. 4. С. 40-57. DOI: 10.18500/0869-6632-2015-23-4-40-57

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 2015no4p040.pdf
(загрузок: 215)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Нелинейная динамика и нейронаука
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.391.01
DOI: 
10.18500/0869-6632-2015-23-4-40-57

Альтернативные способы контроля и подавления хаоса спиральных волн в модели сердечной мышцы

Авторы: 
Павлов Евгений Александрович, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (ННГУ)
Жужома Евгений Викторович, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (ННГУ)
Осипов Григорий Владимирович, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (ННГУ)
Аннотация: 

В работе исследуется динамика в сетях элементов, описываемых уравнениями модели Луо–Руди. Изучается влияние различных параметров на свойства хаоса спиральных волн. Анализируется зависимость длительности отклика потенциала действия от (i) малого постоянного внешнего тока, подаваемого в систему, (ii) проводимости кальциевого канала, (iii) проводимости калиевого канала. Приводятся гистограммы средних частот элементов Луо–Руди в 2D-решетке и способы регуляризации хаоса спиральных волн с помощью изменения этих параметров. Исследуется возможность подавления спирального хаоса с помощью комбинированного воздействия. Изучается возможность подавления хаоса спиральных волн с помощью высокочастотного сигнала с экспоненциальным спаданием его амплитуды (такая форма является более близкой к реально реализуемой).

Ключевые слова: 
Cердечная динамика
модель Луо–Руди
спиральные волны
фибрилляция
высокочастотное воздействие
спиральный хаос
Список источников: 
  1. Jalife J., Gray R.A. Drifting vortices of electrical waves underlie ventricular fibrillation in the rabbit heart // Acta. Physiol. Scand. 1996. Vol. 157. P. 123.
  2. Jalife J., Gray R.A., Morley G.E., Davidenko J.M. Self-organization and the dynamical nature of ventricular fibrillation // Chaos. 1998. Vol. 8. P. 79.
  3. Panfilov A.V. Spiral breakup as a model of ventricular fibrillation // Chaos. 1998. Vol. 8. P. 57.
  4. Witkowski F.X., Leon L.J., Penkoske P.A., Giles W.R., Spano M.L., Ditto W.L., Winfree A.T. Spatiotemporal evolution of ventricular fibrillation // Nature. 1998. Vol. 392. P. 78.
  5. Guo W., Quio C., Zhang Z., Ouyang Q., Wang H. Spontaneous suppression of spiral turbulence based on feedback strategy // Phys. Rev. E. 2010. Vol. 81. 056214.
  6. Sakurai T., Mihaliuk E., Chirila F., Showalter K. Design and control of wave propagation patterns in excitable media // Science. 2002. Vol. 296. P. 2009.
  7. Vilas C., Garcia M.R., Banga J.R., Alonso A.A. Robust feedback control of distributed chemical reaction systems // Chem. Eng. Sc. 2007. Vol. 62. P. 2941.
  8. Yoneshima H., Konishi K., Kokame H. Symposium on Nonlinear Theory and its applications // Chaos. 2008. Vol. 21. 023101.
  9. Alonso S., Sagues F., Mikhailov A.S. Taming Winfree turbulence of scroll waves in excitable media // Science. 2003. Vol. 299. P. 1722.
  10. Ковалева Н.А., Лоскутов А.Ю. Стабилизация диффузионно индуцированных хаотических процессов // Доклады РАН. 2004. Vol. 396. P. 68.
  11. Stamp A.T., Osipov G.V., Collins J.J. Suppressing arrhythmias in cardiac models using overdrive pacing and calcium channel blockers // Chaos. 2002. Vol. 12. P. 931.
  12. Osipov G.V., Collins J.J. Using weak impulses to suppress traveling waves in excitable media // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 60. P. 54.
  13. Zhang H., Hu B., Hu G. Suppression of spiral waves and spatiotemporal chaos by generating target waves in excitable media // Phys. Rev. E. 2003. Vol. 68. 026134.
  14. Лоскутов А.Ю., Черемин Р.В., Высоцкий С.А. Стабилизация турбулентной динамики возбудимых сред внешним точечным воздействием // Доклады РАН. 2005. Vol. 404. P. 1.
  15. Лоскутов А.Ю., Высоцкий С.А. Новый подход к проблеме дефибрилляции: подавление спирально-волновой активности сердечной ткани // Письма в ЖЭТФ. 2006. Vol. 84. P. 616.
  16. Allessie M., Kirchhof C., Scheffer G.J., Chorro F., Brugada J. Regional control of atrial fibrillation by rapid pacing in conscious dogs // Circulation. 1991. Vol. 84. P. 1689.
  17. Capucci R.A., Ravelli F., Nollo G., Montenero A.S., Biffi M., Villani G.Q. Capture window in human atrial fibrillation // J. Cardiovasc. Electrophysiol. 1999. Vol. 10. P. 319.
  18. Daoud E.G., Pariseau B., Niebauer M., Bogun F., Goyal F., Harvey M., Man K.C., Strickberger S.A., Morady F. Response of type I atrial fibrillation to atrial pacing in humans // Circulation. 1996. Vol. 94. P. 1036.
  19. Kalman J. M., Olgin J. E., Karch M. R., Lesh M. D. Regional entrainment of atrial fibrillation in man // J. Cardiovasc. Electrophysiol. 1996. Vol. 7. P. 867.
  20. Kirchhof C., Chorro F., Scheffer G.J., Brugada J., Konings K., Zetelaki Z., Allessie M. Regional entrainment of atrial fibrillation studied by high-resolution mapping in open-chest dogs // Circulation. 1993. Vol. 88. P. 736.
  21. KenKnight B.H., Bayly P.V., Gerstle R.J., Rollins D.L., Wolf P.D., Smith W.M., Ideker R.E. Regional capture of fibrillating ventricular myocardium: evidence of an excitable gap // Circ. Res. 1995. Vol. 77. P. 849.
  22. Bassett A.L., Chakko S.,Epstein M. Are calcium antagonists proarrhythmic? // J. Hypertens. 1997. Vol. 15. P. 915.
  23. Chay T.R. Why are some antiarrhythmic drugs proarrhythmic? Cardiac arrhythmia study by bifurcation analysis // J. Electrocardiol. 1995. Vol. 28. P. 191.
  24. Sakaguchi H., Nakamura Y. Sample entropy of GPi neurons dependence on the level of alertness in 6OHDA rats // J. of the Phys. Soc. Jap. 2010. Vol. 79. 074802.
  25. Tandri H., Weinberg S.H., Chang K.C., Zhu R., Trayanova N.A., Tung L., Berger R.D. Reversible cardiac conduction block and defibrillation with high-frequency electric field // Sc. Trans. Med. 2011. Vol. 102. 102ra96.
  26. Luther S., Fenton F. H., Kornreich B.G., Squires A., Bittihm P. Low-energy control of electrical turbulence in the heart // Nature. 2011. Vol. 7355. P. 235.
  27. Sridhar S., Duy-Manh L., Yun-Chieh M., Sinha S., Pik-Yin L., Chan C.K. Suppression of cardiac alternans by alternating-period-feedback stimulations // Phys. Rev. E. 2013. Vol. 87. 042712.
  28. Luo C.H., Rudy Y. A model of the ventricular cardiac action potential // Circ. Res. 1991. Vol. 68. P. 1501.
  29. Krinsky V.I., Agladze K.I.Interaction of rotating waves in an active chemical medium // Physica D. 1983. Vol. 8. P. 50.
  30. Lee K.J. Wave pattern selection in an excitable system // Phys. Rev. Let. 1997. Vol. 79. P. 2907.
  31. Xie F., Qu Z., Weiss J.N., Garfinkel A. Interactions between stable spiral waves with different frequencies in cardiac tissue // Phys. Rev. E 1999. Vol. 59. P. 2203.
  32. Zykov V.S. Spiral waves in two-dimensional excitable media // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1990. Vol. 591. P. 75.
Поступила в редакцию: 
24.07.2015
Принята к публикации: 
09.10.2015
Опубликована: 
31.03.2016
Краткое содержание:
Иконка PDF a2015no4p040.pdf
(загрузок: 112)
  • 1755 просмотров