Fibrillazioni atriali e ventricolari-Immagine Credit Public Domain-
Le fibrillazioni atriali e ventricolari sono pericolose aritmie cardiache che mietono milioni di vite ogni anno. L’attuale trattamento per loro è uno shock di defibrillazione ad alta energia che può essere intensamente doloroso e portare a ulteriori danni cardiaci. Un nuovo lavoro che applica i principi delle dinamiche non lineari, cerca di trovare modi per resettare il cuore con meno effetti collaterali.
Con simulazioni numeriche, i ricercatori del Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization, German Center for Cardiovascular Research, Georg-August-Universitat Gottingen e University Medical Center Gottingen, hanno individuato un nuovo modo di cronometrare impulsi elettrici deboli che possono fermare la vita – aritmie minacciose. Pubblicando il loro lavoro su Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, il gruppo mostra che gli impulsi temporizzati riescono a porre fine alle fibrillazione atriali e ventricolari.
Lo studio fornisce le prime prove che un approccio finalizzato al controllo delle fibrillazioni, il pacing di decelerazione adattativo, può migliorare le prestazioni dei defibrillatori.
“Nelle simulazioni numeriche, indaghiamo su come la dinamica delle onde di eccitazione elettrica caotiche, che governano la dinamica del cuore durante le fibrillazioni, possa essere controllata in modo più efficiente“, ha affermato l’autore Thomas Lilienkamp. “Il nostro obiettivo è utilizzare simulazioni numeriche per trovare strategie di controllo che evitino l’applicazione di shock ad alta energia e che possano anche essere testate in configurazioni sperimentali ed eventualmente sui pazienti per ridurre gli effetti collaterali”.
La stimolazione di decelerazione adattiva utilizza una serie di impulsi deboli che vengono distanziati nel tempo per rispondere al cuore e riportarlo a un ritmo normale in pochi battiti.
“Con il nostro approccio, possiamo sviluppare una sequenza di impulsi specificamente progettata per un paziente specifico e persino per un’aritmia specifica “, ha affermato Lilienkamp. “Questo può essere cruciale, dal momento che anche due aritmie nello stesso paziente possono essere diverse in termini di dinamiche sottostanti caratterizzate”.
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Dopo aver avviato una forma d’onda a spirale caotica che è caratteristica delle aritmie in quattro diversi modelli cardiaci, gli autori hanno testato il loro approccio utilizzando diverse sequenze di stimolazione del polso. L’elevata complessità dimensionale della dinamica e la sua dipendenza dai parametri di controllo rende le simulazioni numeriche uno strumento utile per gestire un volume così elevato di calcoli.
“Per studiare e confrontare le prestazioni di diverse sequenze di impulsi, è necessario un gran numero di simulazioni numeriche. Il tasso di successo che utilizziamo come parametro di riferimento per una specifica sequenza di impulsi è una quantità statistica mediata sul risultato di molte singole simulazioni”, disse Lilienkamp.
L’adattamento del tasso di decelerazione allo spettro delle frequenze del segnale elettrico nel tessuto cardiaco simulato ha aumentato significativamente il tasso di successo dell’arresto delle aritmie con impulsi relativamente deboli. Per l’avvio, la stimolazione di decelerazione adattiva non richiede un set sofisticato di parametri di controllo, mostrando la promessa per l’uso nei futuri defibrillatori.
Immagine: esemplare tentativo di terminazione riuscito utilizzando il protocollo di decelerazione, che mostra (a) la defibrillazione dinamica dell’onda elettrica e (b) l’elettrocardiogramma (pseudo) corrispondente. Gli impulsi della sequenza di impulsi di decelerazione sono contrassegnati da linee verticali grigie. Credito: Thomas Lilienkamp-
Il gruppo spera di continuare il suo lavoro in modelli più complessi e in configurazioni sperimentali con vero tessuto cardiaco.
L’articolo, “Domare le aritmie cardiache: terminare il caos delle onde a spirale mediante la stimolazione della decelerazione adattiva“, è stato pubblicato su Chaos il 13 dicembre 2022.
Fonte: Chaos
