Российские и бельгийские ученые обнаружили, что электрические волны возбуждения клеток миокарда подчиняются эффекту Доплера. Это поможет предсказывать направление дрейфа аномальных волн в сердце и эффективнее купировать их при помощи низковольтной терапии — щадящего метода лечения серьезных аритмий. Статья опубликована в журнале Chaos, Solitons and Fractals.
Любые отклонения сердечного ритма от нормального синусового называются аритмией. Некоторые опасные аритмии сердца связаны с появлением в миокарде особых волн электрического возбуждения клеток — спиральных волн, распространяющихся от точки возникновения по спирали.
Основные подходы к лечению аритмии: прижигание проблемного участка, прием специальных препаратов и электротерапия. Последний метод набирает все большую популярность, так как он щадящий и эффективный. Во время электротерапии кардиостимулятор имплантируется под кожу на груди пациента, а отходящие от него электроды проводят по сосудам в сердце и размещают их концы в миокарде. Прибор реагирует на аномалии сердечного ритма и пускает электрический разряд. Для пациентов важно обеспечить безболезненность такого импульса.
«Сейчас обычно используют стимуляцию с фиксированным периодом — 80% от периода спиральной волны, но этот метод имеет эффективность лишь около 70%. Наши расчеты показывают, что целесообразно подавать импульсы с периодами от 70% до 95% от периода спиральной волны. Мы предлагаем метод, который позволит быстро определять, результативна ли стимуляция. Он основан на эффекте Доплера — изменении характеристик волны в зависимости от того, где находится наблюдатель или измеряющий прибор», — говорит руководитель проекта по гранту РНФ Сергей Правдин, сотрудник Института математики и механики имени Н.Н. Красовского УрО РАН.
С помощью методов моделирования коллектив российских и бельгийских ученых выяснил, как в миокарде распространяются спиральные волны. Они создавали стабильно вращающуюся волну, которая возникает при аритмии, а затем заставляли ее дрейфовать по компьютерному сердцу с помощью виртуальной стимуляции с электрода.
Оказалось, что период дрейфующей волны зависит от места его измерения, причем он подчиняется эффекту Доплера, связывающему период волны и скорость ее дрейфа. Если измерять периоды во множестве точек, то можно предсказать наличие дрейфа волны и его направление — именно это и удалось исследователям в экспериментах с трехмерной моделью желудочка сердца. При этом достаточно было всего двух-трех оборотов волны. Также авторы смогли по периоду колебаний электрического потенциала клеток предсказывать скорость дрейфа.
Авторы вывели простые критерии эффективности стимуляции, которые охватывают и такие диагнозы, как желудочковая тахикардия, при которой очаги возбуждения находятся в желудочках и ускоряют сердцебиение. В этом случае может произойти неожиданная остановка сердца, и кардиостимулятор обычно выполняет роль дефибриллятора, подающего высоковольтный импульс.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
