模拟显示微弱的电脉冲可以治疗心房颤动和心室颤动
房颤和心室颤动是危险的心律失常，每年夺去数百万人的生命。目前对他们的治疗是高能除颤电击，这种电击会引起剧烈疼痛并导致进一步的心脏损伤。应用非线性动力学原理的新工作旨在寻找副作用更少的心脏复位方法。
通过数值模拟，来自马克斯普朗克动力学和自组织研究所、德国心血管研究中心、Georg-August-Universitӓt Gӧttingen 和哥廷根大学医学中心的研究人员展示了一种新的方法来计时可以停止某些生命的微弱电脉冲-威胁性心律失常。该小组在混沌：非线性科学的跨学科期刊中发表了他们的工作，表明定时脉冲可以成功地结束心房和心室颤动。
该研究提供了早期证据，证明一种控制颤动的理论方法——自适应减速起搏——可以提高除颤器的性能。
作者 Thomas Lilienkamp 说：“在数值模拟中，我们研究了如何更有效地控制颤动期间控制心脏动力学的混沌电激发波的动力学。” “我们的目标是使用数值模拟来找到避免应用高能冲击的控制策略，并且还可以在实验装置中进行测试，并最终在患者身上进行测试，以减少副作用。”
自适应减速起搏使用一系列随着时间的推移间隔更远的微弱脉冲来响应心脏并在几次跳动后将其恢复到正常节律。
“通过我们的方法，我们可以开发出专门为特定患者甚至特定心律失常设计的脉冲序列，”Lilienkamp 说。“这可能是至关重要的，因为即使是同一位患者的两种心律失常，其潜在动力学特征也可能不同。”
在启动四种不同心脏模型心律失常特征的混沌螺旋波形后，作者使用不同的脉冲起搏序列测试了他们的方法。动力学的高维复杂性及其对控制参数的依赖使得数值模拟成为处理如此大量计算的有用工具。
“为了研究和比较不同脉冲序列的性能，需要进行大量数值模拟。我们用作特定脉冲序列基准的成功率是对许多单个模拟结果进行平均的统计量，”利连坎普说。
使减速率适应模拟心脏组织中电信号频率的频谱，显着提高了用相对较弱的脉冲停止心律失常的成功率。启动时，自适应减速起搏不需要一组复杂的控制参数，显示出在未来除颤器中的应用前景。
该小组希望继续在更复杂的模型和真实心脏组织的实验装置中开展工作。
文章“驯服心律失常：通过自适应减速起搏终止螺旋波混沌”于 2022 年 12 月 13 日发表在Chaos上。
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