Дрейф волн при аритмии подчиняется эффекту Доплера

Антон Тальский – 26 января 2022

Бельгийские и российские исследователи выяснили, что электрические волны при возбуждении миокарда подчиняются эффекту Доплера. Это открытие значимо для медицины: оно поможет предугадывать направление дрейфа аномальных волн в сердце и купировать их при помощи низковольтной терапии.

Существует три подхода к лечению аритмии. Первый состоит в прижигании проблемного участка, второй заключается в приёме специальных препаратов, а третий — в терапевтическом воздействии электричества. Последний наиболее актуален, так как не предполагает нанесение сильных травм сердечным тканям. Электротерапия предполагает имплантирование кардиостимулятора и электродов. Прибор реагирует на аномалии и запускает электрические разряды — сильные или слабые. Важно обеспечить безболезненность этих импульсов для пациента, и именно поэтому учёные развивают низковольтную электротерапию.

«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», — отмечает Сергей Правдин, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник и заведующий сектором математического моделирования в кардиологии Института математики и механики имени Н. Н. Красовского УрО РАН.

При поддержке Российского научного фонда (РНФ) учёные выяснили, как в миокарде распространяются спиральные волны. Оказалось, что их период зависит от места его измерения и подчиняется правилам эффекта Доплера. Поэтому эффективным является измерение сразу во множестве точек. К этим выводам исследователи пришли в ходе экспериментов с трёхмерной моделью желудочка сердца. Кроме того, авторы смогли предугадать скорость дрейфа аномальных волн по периоду колебаний электрического потенциала клеток.

«По результатам исследования мы вывели простые критерии эффективности стимуляции. Они 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. Наша цель — разработать алгоритмы, которые позволили бы обойтись без такой шоковой терапии», — пояснил Сергей Правдин.

Фото: Сергей Правдин