9 мая 2021, воскресенье, 06:54
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

14 декабря 2020, 16:00

Появилась возможность лечить аритмию сердца без электрошока

Компьютерная модель квадратного фрагмента сердечной мышцы. Взаимодействие волн от электрода, расположенного в левом нижнем углу квадрата, со спиральной волной. Начало спирали помечено черной точкой. Цветом показан потенциал клеток: желтые и зеленые клетки
Компьютерная модель квадратного фрагмента сердечной мышцы. Взаимодействие волн от электрода, расположенного в левом нижнем углу квадрата, со спиральной волной. Начало спирали помечено черной точкой. Цветом показан потенциал клеток: желтые и зеленые клетки
РНФ

Сегодня основным методом купирования опасных аритмий сердца остается дефибрилляция — приложение высоковольтного электрического разряда. Метод работает, но высоковольтный импульс очень болезненный и может повредить сердце человека. Новое исследование показало, что эффективность более щадящего метода — серии низковольтных стимулов — может быть повышена, если комбинировать электротерапию с антиаритмическими лекарствами. Разрабатываемые алгоритмы могут быть в перспективе использованы в клинической медицине для лечения опасных для жизни нарушений ритма сердца. Работа выполнена при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), результаты опубликованы в журнале Scientific Reports, кратко о них  рассказывает пресс-служба РНФ.

Когда сердце перекачивает кровь, очень важно, чтобы все его части работали согласованно и ритмично. Частота пульса задается водителем ритма — скоплением особых клеток в сердечной мышце, расположенных в правом предсердии. Эти клетки самостоятельно меняют свой электрический потенциал, обмениваясь ионами (натрия, кальция и калия) с жидкостью, находящейся между клетками. Если потенциал повышен, водитель ритма возбуждается. Возбуждение передается всем остальным клеткам сердечной мышцы. Мышечная клетка сокращается, автоматически расслабляется и приходит в состояние электрического покоя. В конечном итоге каждая клетка переключается между возбуждением и покоем с той же частотой, что и водитель ритма. Если посмотреть на состояние клеток в сердце в целом, мы увидим волны, которые появляются, охватывают всё сердце и угасают. При некоторых нарушениях ритма, например, фибрилляции сердца, возникают волны другой формы — спиральные, которые живут по своим «законам» и не имеют связи с волнами от водителя ритма. В области, охваченной спиральной волной, всегда часть клеток покоится, а часть — возбуждена. Из-за этого сердце может даже перестать перекачивать кровь, хотя каждая отдельная клетка работает очень интенсивно.

По статистике, 10–15 % болезней сердца приходится именно на долю аритмий. В экстренных случаях, чаще всего, используют высоковольтную, или шоковую, электротерапию, при которой через сердце пропускают ток при напряжении порядка сотен вольт в течение нескольких миллисекунд. Такое лечение не всегда эффективно и иногда требует серии импульсов нарастающей энергии, что сильно повреждает мышцу сердца. В последние годы набирает популярность щадящий метод лечения — низковольтная кардиоверсия-дефибрилляция: с вживленного под кожу пациента устройства на сердце подают серии импульсов небольшого напряжения, порядка 10 вольт. Но этот метод не всегда успешно работает, эффективность составляет около 70 %.

Ученые Института математики и механики им. Н. Н. Красовского УрО РАН (Екатеринбург) и Гентского университета (Бельгия) выяснили, что мешать лечению могут динамические нестабильности. Они и порождают новые спиральные волны. Эти нестабильности исследователи разделили на три группы. В одной группе случаев волна от электрода постепенно теряла скорость и частично прекращала движение далеко от начала спирали. В других случаях контуры спиральной волны вблизи ее начала деформировались из-за влияния волн от электрода. Наконец, были случаи, когда вместо обычного медленного дрейфа спираль «прыгала» в другое место ткани.

В работе ученые использовали компьютерное моделирование. Оно позволило детально исследовать, как электрические импульсы действуют на сердечную мышцу. Кроме того, компьютерные модели помогли увидеть влияние разных лекарств на ионные каналы, через которые клетка получает сигналы о том, что пора сокращаться.

«Важно знать, можно ли дать шанс даже "трудным" пациентам, которым низковольтная терапия не помогает. Один из вариантов — использовать какие-либо лекарства перед электролечением. Мы провели исследование нескольких препаратов и выяснили, что на модели лучше всего действуют антиаритмические препараты 1-го класса — блокаторы натриевых каналов, — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник и заведующий сектором математического моделирования в кардиологии Института математики и механики им. Н. Н. Красовского УрО РАН Сергей Правдин. — Вычисления показали, что эффективность низковольтной кардиоверсии-дефибрилляции может быть значительно повышена, если использовать блокаторы натриевых каналов. В то же время блокаторы калиевых и кальциевых каналов снижают эффективность такой терапии. Кроме того, мы предложили вычислительно экономный способ предсказания эффективности электротерапии при заданных параметрах модели клетки и заданном действии лекарств».

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.