제세동 장치는 1,000배 적은 전력으로 생명을 구할 수 있습니다

AIP Publishing에서 이번 주 Chaos 에 발표한 논문에서 콜롬비아 보고타의 세르히오 아르볼레다 대학과 애틀랜타의 조지아 공과대학의 연구자들은 심장의 전기 회로에 대한 전기 생리학적 컴퓨터 모델을 사용하여 여러 세동-제세동 시나리오에서 적용된 전압장의 효과를 조사했습니다. 그들은 현재 최첨단 제세동 기술에서 사용되는 것보다 훨씬 적은 에너지가 필요하다는 것을 발견했습니다.

"결과는 우리가 기대했던 것과 전혀 달랐습니다. 우리는 초저에너지 제세동의 메커니즘이 우리가 생각했던 것처럼 여기파의 동기화와 관련이 없다는 것을 알게 되었고, 대신 이전 여기로부터 완전히 회복할 시간이 없었던 조직 영역을 가로질러 파동이 전파되는지 여부와 관련이 있다는 것을 알게 되었습니다." 저자 Roman Grigoriev가 말했습니다.

"저희의 초점은 확장된 시간 간격에 걸쳐 적용된 전기장의 시간적 최적 변화를 찾는 것이었습니다. 시간 간격의 길이는 사전에 알려지지 않았기 때문에 제세동 프로토콜이 발견될 때까지 증가했습니다."

저자는 주어진 전압 입력에 대한 전기 생리학적 모델을 풀고 시간을 거슬러 올라가서 불규칙한 심장 활동을 성공적으로 제세동시키는 동시에 에너지를 최대한 줄이는 전압 프로파일에 대한 교정을 결정하는 것을 목표로 하는 보조 최적화 방법을 적용했습니다. 이 방법의 목적은 원하는 결과, 즉 이 경우에는 제세동을 달성하는 것입니다.

제세동 장치의 에너지 절감은 활발한 연구 분야입니다.

제세동기는 환자의 위험한 부정맥을 끝내는 데 종종 효과적이지만, 통증이 있고 심장 조직을 손상시킬 수 있습니다.

Grigoriev는 "기존의 저에너지 제세동 프로토콜은 조직 손상과 통증을 약간만 줄이는 데 그쳤습니다."라고 말했습니다.

"저희 연구에 따르면 이러한 문제는 완전히 없앨 수 있습니다. 기존 프로토콜은 이식형 제세동기-심장전환기(ICD)에 상당한 전력을 필요로 하며, 교체 수술은 상당한 건강 위험을 초래합니다."

정상적인 리듬에서는 심방 꼭대기에 있는 심장 조율 세포에 의해 유발된 전기화학적 파동이 심장 전체로 전파되어 동기화된 수축을 일으킵니다.

심방세동과 같은 부정맥의 경우, 여기파는 정상적인 리듬처럼 조직을 통과하고 조직에서 빠져나가는 대신 빠르게 회전하기 시작합니다.

"어떤 조건에서는 여기파가 조직을 통해 전파될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 이것을 '취약한 창'이라고 합니다."라고 Grigoriev가 말했습니다.

"결과는 여기파의 타이밍에서 발생하는 매우 작은 변화나 매우 작은 외부 교란에 따라 달라집니다.

"우리가 발견한 초저에너지 제세동의 메커니즘은 이러한 민감성을 활용합니다. 비교적 긴 시간 간격에 걸쳐 전기장 프로파일을 변화시키면 회전하는 여기파가 조직의 '민감한' 영역을 통과하는 전파를 차단하여 심장의 불규칙한 전기 활동을 성공적으로 종료할 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241105113825.htm