Les fibrillations auriculaires et ventriculaires sont des arythmies cardiaques dangereuses qui font des millions de morts chaque année. Le traitement actuel pour eux est un choc de défibrillation à haute énergie qui peut être extrêmement douloureux et entraîner d’autres lésions cardiaques. De nouveaux travaux appliquant les principes de la dynamique non linéaire cherchent à trouver des moyens de réinitialiser le cœur avec moins d’effets secondaires.
Grâce à des simulations numériques, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la dynamique et l’auto-organisation, du Centre allemand de recherche cardiovasculaire, de l’Université Georg-August-Gӧttingen et du Centre médical universitaire de Gӧttingen ont démontré une nouvelle façon de chronométrer les impulsions électriques faibles qui peuvent arrêter certaines vies. – arythmies menaçantes. Publier leur travail dans le chaospar AIP Publishing, le groupe montre que les impulsions chronométrées réussissent à mettre fin aux fibrillations auriculaires et ventriculaires.
L’étude fournit des preuves préliminaires qu’une approche théorisée pour contrôler les fibrillations – la stimulation de décélération adaptative – peut améliorer les performances des défibrillateurs.
Dans des simulations numériques, nous étudions comment la dynamique des ondes d’excitation électriques chaotiques, qui régissent la dynamique du cœur pendant les fibrillations, peut être contrôlée plus efficacement. Notre objectif est d’utiliser des simulations numériques pour trouver des stratégies de contrôle qui évitent l’application de chocs à haute énergie et qui peuvent également être testées dans des configurations expérimentales et éventuellement sur des patients pour réduire les effets secondaires. »
Thomas Lilienkamp, auteur
La stimulation de décélération adaptative utilise une série d’impulsions faibles qui sont plus espacées dans le temps pour répondre au cœur et le ramener à un rythme normal en quelques battements.
« Avec notre approche, nous pouvons développer une séquence d’impulsions spécialement conçue pour un patient spécifique et même pour une arythmie spécifique », a déclaré Lilienkamp. « Cela peut être crucial, car même deux arythmies chez le même patient peuvent être différentes en termes de dynamique sous-jacente caractérisée. »
Après avoir démarré une forme d’onde en spirale chaotique caractéristique des arythmies dans quatre modèles cardiaques différents, les auteurs ont testé leur approche en utilisant différentes séquences de stimulation d’impulsions. La grande complexité dimensionnelle de la dynamique et sa dépendance vis-à-vis des paramètres de contrôle font des simulations numériques un outil utile pour gérer un tel volume de calculs.
« Afin d’étudier et de comparer les performances de différentes séquences d’impulsions, un grand nombre de simulations numériques est nécessaire. Le taux de réussite que nous utilisons comme référence pour une séquence d’impulsions spécifique est une quantité statistique moyennée sur le résultat de nombreuses simulations uniques », dit Lilienkamp.
L’adaptation du taux de décélération au spectre des fréquences du signal électrique dans le tissu cardiaque simulé a considérablement augmenté le taux de réussite de l’arrêt des arythmies avec des impulsions relativement faibles. Pour démarrer, la stimulation de décélération adaptative ne nécessite pas un ensemble sophistiqué de paramètres de contrôle, ce qui est prometteur pour une utilisation dans les futurs défibrillateurs.
Le groupe espère poursuivre ses travaux dans des modèles plus complexes et dans des montages expérimentaux avec de vrais tissus cardiaques.
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