Zakład Fizyki Układów Złożonych

Pracownia Fizyki Ukłądu Krążenia

Badania teoretyczne

• Nasza uwaga skupia się przede wszystkim na badaniu niestacjonarnych układów dynamicznych. Zajmujemy się też zagadnieniami na styku procesów stochastycznych i stanów chaotycznych oraz zagadnieniami związanymi z nierównowagową fizyką statystyczną i teorią przejść fazowych w układach złożonych. Aktualnie badamy:
  • własności lokalnych miar złożoności, w tym miar statystycznych i dynamiki symbolicznej oraz własności rekurencji.
  • własności intermitencji w niestacjonarnych układach dynamicznych
  • przejścia chaotyczne w układach dynamicznych metodą ukrytych łańcuchów Markowa.
  • przyczyny występowania potęgowego skalowania się fluktuacji w różnych układach złożonych i szeregach czasowych.
  • przejścia fazowe w sieciach złożonych i grafach przypadkowych.

Badania teoretyczno-doświadczalne

• Badania teoretyczno-doświadczalne prowadzone są we współpracy z ośrodkami medycznymi w oparciu o kliniczny materiał doświadczalny. Celem badań jest otrzymanie nowych oraz weryfikacja istniejących metod diagnostyki nieinwazyjnej stanu układu krążenia człowieka. Kierunki badań to:
  • Analiza niestacjonarnych szeregów czasowych danych doświadczalnych metodami dynamiki nieliniowej
    • analiza metodami diagramów rekurencyjnych, estymatorów entropii metrycznej oraz metodami dynamiki symbolicznej.
    • wykrywanie prekursorów arytmii (dane zapisane w defibrylatorach wszczepialnych)
    • badanie zjawisk towarzyszących omdleniom w trakcie klinicznych testów pionizacyjnych
    • Analiza wieloczynnikowa danych medycznych z testów pionizacyjnych i zapisów polisomnograficznych:
      • analiza synchronizacji (sprzężenia) rytmu serca z rytmem oddechu i dynamiką ciśnienia tętniczego
      • badanie kierunku przepływu informacji w układzie krążenia
    • Analiza multifraktalna rytmu serca w tym w krótkich odcinkach czasu
  • Tworzenie deterministycznych jaki i stochastycznych modeli rozmaitych zjawisk w układzie krążenia:
    • regulacji autonomicznej układu krążenia (związek rytmu serca, oddechu i ciśnienia krwi)
    • rytmu serca:
      • za pomocą zmodyfikowanych oscylatorów van der Pola
      • jako procesu stochastycznego przy niepomijalnych wyższych wyrazach rozwinięcia Kramersa-Moyala
    • przedsionka serca wraz z węzłami zatokowym i przedsionkowo-komorowym za pomocą równań FitzHugh-Nagumo oraz zmodyfikowanego równania van der Pola
    • modele czynności elektrycznej w naczyniach krwionośnych jako ośrodkach aktywnych

Współpracujemy z Instytutem Kardiologii w Aninie (kardiolodzy: doc. dr hab. n.med. Rafał Baranowski; 15 lat współpracy; dr n.med. Andrzej Przybylski, lek. med. Aleksander Prejbisz), Wojskowym Instytutem Medycznym w Warszawie (kardiolodzy: doc. dr hab. n.med. Grzegorz Gielerak wraz z zespołem, 5 lat współpracy) oraz Samodzielny Publiczny Dziecięcy Szpital Kliniczny-ul Litewska (anastezjolog dziecięcy: doc. dr hab. n.med. Bogumiła Wołoszczuk-Gębicka, od 2008). Nasi współpracownicy z ośrodków medycznych dysponują unikatową aparaturą diagnostyczną oraz bogatymi zbiorami danych zapisów holterowskich (24 i 48 h), zapisami testów pionizacyjnych pacjentów tych ośrodków oraz innymi danymi medycznymi.