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高翔
职称/职务: 讲师
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传真:
电子信箱: gaoxiang.gnaixoag@snnu.edu.cn
出生年月:
办公地点: 长安校区致知楼3518

2014年底,医学世界顶级期刊《柳叶刀》发布了《全球疾病负担报告2013》,该研究评估了1990~2013年间188个国家的死亡情况,在中国,最致命的三种疾病是脑卒中、冠心病以及交通事故。而排列前二的两项都属于心血管疾病。脑卒中,即中风,其最主要病因之一是由于心脏颤动导致的脑部供血不足。冠心病的发作也常伴有心颤。另外,近期频现报端的过劳死事件,其直接致死原因也是心颤导致的突然死亡。

那么产生心颤的根源是什么,如何治疗和预防?当前的医学研究表明,从右心房上端的节律器(图a中的SA node)发射出的心电信号,通过心肌细胞间的扩散作用和由神经细胞构成的传导系统(包括图a中的AV node及黄色延伸线),依次经过心房和心室,从而控制心脏整体节律性的收缩和舒张,将血液有效地吸入和挤出,形成正常的血液循环。心电图上表现为图b中的正常窦性节律(Normal Sinus Rhythm)。但当发生图c标示出的心动过速(Tachycardia)和心颤(Fibrillation)时,心电图显示心脏搏动加快,甚至变得混乱。因为此时心电信号在心脏上的分布变为了螺旋波和湍流态的斑图(图de)。它们将导致心脏无规律性的颤动,而无法有效推动血液循环,从而导致大脑等重要器官供血不足。

以上的解释只从表象上解释了心脏正常工作和发生心颤的过程。但却无法解释大量心肌细胞如何相互作用从而自组织为节律性收缩?不同病患的生理特征不同,如何给出定量的预防和治疗方案?以上问题都要求我们从基本的原理出发(比如心电信号如何传导,心肌细胞的收缩特性等),利用和创新统计物理的方法手段,从而给出一个大家长期寻求的答案:how we keep your heart beating? like forever?

我们目前通过与浙江大学张宏教授研究组、德国马克斯普朗克动力学与自组织研究所Eberhard Bodenschatz教授研究组合作,以理论和数值仿真为手段,定量解释了螺旋波和心脏中固有缺陷相互作用的机制,临床上抗心动过速起搏器的治疗机理,新型心脏起搏器的工作原理和优化方法等一系列问题。

主持项目:

2018年1月--2020年12月,利用反应扩散系统理论研究干细胞疗法治愈心力衰竭面临的瓶颈问题,国家自然科学基金委青年科学基金项目

2016年7月--2017年6月,作为guest scientist在德国马克思普朗克动力学和自组织研究所访学,国家留学基金委访问学者项目

2015年1月--2017年12月,圆极化电场对螺旋波的控制及钉扎螺旋波的动力学行,国家自然科学基金委理论物理专款合作研修项目

已发表文章:

Xiang Gao, Xia Feng, Teng-Chao Li, Shixian Qu, Xingang Wang, and Hong Zhang, Dynamics of spiral waves rotating around an obstacle and the existence of a minimal obstacle, Phys. Rev. E 95, 052218 (2017)

De-Bei Pan, Xiang Gao (共同第一作者), Xia Feng, Jun-Ting Pan, and Hong Zhang, Removal of pinned scroll waves in cardiac tissues by electric fields in a generic model of three-dimensional excitable media, Scientific Reports 6, 2187 (2016)

Teng-Chao Li, Xiang Gao(共同第一作者), Fei-Fei Zheng, Mei-Chun Cai, Bingwei Li, Hong Zhang, and Hans Dierckx, Phase-locked scroll waves defy turbulence induced by negative filament tension, Physical Review E 93, 012216 (2016)

Xia Feng, Xiang Gao (共同第一作者), Juan-Mei Tang, Jun-Ting Pan, and Hong Zhang, Wave trains induced by circularly polarized electric fields in cardiac tissues, Scientific Reports 15, 13349 (2015)

Xiang Gao and Hong Zhang*, Mechanism of unpinning spirals by a series of stimuli, Physical Review E 89, 062928 (2014)

Xia Feng, Xiang Gao(共同第一作者), De-Bei Pan, Bingwei Li, and Hong Zhang*, Unpinning of rotating spiral waves in cardiac tissues by circularly polarized electric fields, Scientific Reports 4, 4831 (2014)

Xiang Gao, Hong Zhang, Vladimir Zykov* and Eberhard Bodenschatz, Stationary propagation of a wave segment along an inhomogeneous excitable stripe, New Journal of Physics 16, 033012 (2014)

Xiang Gao, Xia Feng, Mei-chun Cai, Bingwei Li, Heping Ying, and Hong Zhang*, Inwardly rotating spirals in non-uniform excitable media, Physical Review E 85, 016213 (2012)

Bingwei Li, Xiang Gao, Zhigang Deng, Heping Ying, Hong Zhang*, Circular interface selected wave patterns in the complex Ginzburg-Landau equation, Europhysics Letters 91, 34001 (2010)

Bingwei Li*, Heping Ying, Jiansong Yang, Xiang Gao, Heterogeneity selected target waves and their competition: Outgoing or ingoing? Physics Letters A 374, 3752 (2010) 

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