Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №4, 2020 / с. 31-34

Оценка влияния длительности фронта и среза дефибрилляционного монополярного трапецеидального импульса на его энергетическую эффективность на модели кардиомиоцита ten Tusscher-Panfilov

Б.Б. Горбунов, В.А. Востриков, И.В. Нестеренко, С.В. Селищев, Д.В. Телышев


Аннотация

На модели кардиомиоцита ten Tusscher-Panfilov 2006, находящейся под воздействием имитационной фибрилляции, были построены зависимости пороговой энергии гарантированной дефибрилляции трапецеидального импульса с пологими фронтом и срезом от его длительности при различных длительностях фронта и среза. Согласно гипотезе гарантированной дефибрилляции, длительность текущего рефрактерного периода всех миоцитов миокарда после воздействия дефибрилляционным импульсом должна быть не менее длительности периода волн фибрилляции. Это может привести к прекращению распространения волн фибрилляции по миокарду. Результаты компьютерного моделирования показали, что пороговая энергия гарантированной дефибрилляции уменьшается только при увеличении длительности фронта трапецеидального импульса вплоть до пороговой энергии энергетически оптимального импульса полусинусоидальной формы. Увеличение длительности среза импульса уменьшает разброс значений пороговой энергии дефибрилляции в диапазоне энергетически эффективных длительностей импульса. При этом диапазон энергетически эффективных длительностей импульса сдвигается в сторону увеличения их значений.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Борис Борисович Горбунов, ведущий инженер, Институт биомедицинских систем, Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Зеленоград, г. Москва,
Вячеслав Александрович Востриков, д-р мед. наук, медицинский соисполнитель, ООО «Зеленоградский инновационно- технологический центр медицинской техники», г. Зеленоград, г. Москва,
Игорь Валерьевич Нестеренко, ведущий инженер,
Сергей Васильевич Селищев, д-р физ.-мат. наук, профессор, директор, Институт биомедицинских систем, Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Зеленоград, г. Москва,
Дмитрий Викторович Телышев, канд. техн. наук, доцент, директор, Институт бионических систем и инжиниринга, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва,

Список литературы

1. Gorbunov B.B. Study of the impact of rectangular current pulses on the ten Tusscher-Panfilov model of human ventricular myocyte // Journal of Biomedical Science and Engineering. 2017. Vol. 10. № 7. PP. 355-366.
2. Gorbunov B.B., Vostrikov V.A., Nesterenko I.V., Telyshev D.V. Areas of effectiveness of defibrillating pulse in the energy/phase diagram for the fibrillation cycle on the cardiomyocyte model // International Journal of Bioelectromagnetism. 2018. Vol. 20. № 1. PP. 1-4.
3. Gorbunov B.B., Vostrikov V.A., Galyastov A.A., Telyshev D.V. The dependence of the fibrillation cycle fraction on which the defibrillation pulse is effective on the pulse energy / 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St. Petersburg and Moscow, Russia. 2020. PP. 2486-2489.
4. Gorbunov B.B., Vostrikov V.A., Galyastov A.A., Nesterenko I.V., Telyshev D.V., Denisov M.V. Guaranteed defibrillation on a cardiomyocyte model / 2020 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT), Yekaterinburg, Russia. 2020. PP. 0058-0061.
5. Гасюнас В.-К.К. Значение вида дефибриллирующих импульсов в терапевтическом и повреждающем действии тока на сердце / Автореф. дис. канд. биолог. наук. – Вильнюс, 1973. 28 с.
6. Ten Tusscher K.H., Panfilov A.V. Alternans and spiral breakup in a human ventricular tissue model // American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 2006. Vol. 291. № 3. PP. H1088-H1100.
7. Antonioletti M., Biktashev V.N., Jackson A., Kharche S.R., Stary T., Biktasheva I.V. BeatBox – HPC Simulation Environment for Biophysically and Anatomically Realistic Cardiac Electrophysiology // PLoS One. 2017. Vol. 12. № 5. Р. e0172292.
8. Горбунов Б.Б., Востриков В.А., Нестеренко И.В., Телышев Д.В. Сравнительное моделирование дефибрилляционных биполярных импульсов: квазисинусоидального и трапецеидального с пологими фронтом и срезом // Медицинс- кая техника. 2020. № 1. С. 43-46.
9. Vostrikov V.A., Gorbunov B.B., Selishchev S.V. Construction of energy-optimal smooth monophasic defibrillation pulse waveforms using cardiomyocyte membrane model // Journal of Biomedical Science and Engineering. 2015. Vol. 8. № 9. PP. 625-631.
10. Gorbunov B.B., Vostrikov V.A., Nesterenko I.V., Selishchev S.V., Telyshev D.V. Evaluation of the influence of the rise and fall duration of a defibrillation monophasic trapezoidal pulse on its energy efficiency on a ten Tusscher-Panfilov cardiomyocyte model: Supplementary resources / https://www.researchgate.net/ publication/342392614 (дата обращения: 2020).
11. Kidwai B.J., McIntyre A., Anderson J., Adgey A.A. Optimization of transthoracic ventricular defibrillation- biphasic and triphasic shocks, waveform rounding, and synchronized shock delivery // Journal of Electrocardiology. 2002. Vol. 35. № 3. PP. 235-244.