华盛顿[美国]，9月11日(ANI):电信号导致心脏跳动，当它们以螺旋波向外旋转时，会引起严重的心脏事件，如心动过速和纤颤。人类心室中稳定螺旋波的第一张高分辨率图像帮助研究人员对这些复杂的情况有了新的认识。
根据物理学院教授弗拉维奥·芬顿的说法，“几十年来，临床医生已经知道，螺旋波的电活动可以发生在心脏中，研究人员之前已经在动物和人类心脏中进行了研究。”然而，人类心脏心室中相当稳定的电压和钙螺旋波的形成，以前从未被以如此精细的空间和时间分辨率绘制出来。
对心脏移植受者的活心脏的研究为研究心脏在纤颤等挑战性疾病中复杂的功能提供了一个独特的视角。因此，医学专业人员将更好地掌握螺旋波是如何开始和继续的，这可能会导致新的治疗方法的发展。
乔治亚理工物理学院和埃默里医学院在目前的项目上已经合作了十年。“利用电压和钙的光学测图直接观察整个人类心脏心室的稳定螺旋波再入”和“螺旋波破裂:外植心脏的光学测图显示从室性心动过速到心室纤颤和自我终止”是研究人员分别在《心脏节律》和《心脏节律》杂志上发表的最新发现。
研究人员对心脏进行定时电击，为产生螺旋波创造条件。然后，他们在人造血液中引入荧光钙和电压染料，使心脏保持跳动，以便观察和记录螺旋波。他们能够通过光学测绘来捕捉心脏组织的信号，这一过程是通过光强度的变化实现的。
乔治亚理工学院的物理学研究科学家伊利亚·乌泽拉克(Ilija Uzelac)说:“通过监测光强度的变化，即心肌细胞中钙和电压的直接变化，我们可以同时看到心脏中的钙和电波。”这种方法的伟大之处在于，我们可以用高分辨率的摄像机在非常高的时空分辨率下监测电压和钙，这是用遍布心脏的数千个记录电极都无法做到的。
研究人员可能会研究各种类型和严重疾病的螺旋波动力学，因为每颗心脏都有一些不同的疾病，需要进行移植。
20多年来，芬顿的团队一直在研究心脏中的螺旋波。螺旋波是非线性动力学的一个强有力的竞争者，在非线性动力学中，看似不可预测的系统实际上是混乱的，而不是随机的。就像芬顿的团队在今年早些时候从理论上证明的那样，技术可以被设计出来管理和终止螺旋波，以减少颤动的能量。
该团队之前曾研究过某些哺乳动物、鱼类、爬行动物和两栖动物的心脏。然而，由于他们与埃默里大学的合作，他们能够研究最近心脏移植接受者的10颗人类心脏。
为了进行这些测试，埃默里大学和佐治亚理工大学有着牢固的关系，芬顿称这是相当幸运的。除了治疗病人之外，很少有医生愿意和物理学家一起研究心律失常。
从医学角度来说，这项研究也让人大开眼界。
参与这项研究的埃默里大学心脏病专家Shahriar Iravanian说:“根据我在诊所看到的和我读到的，我对心室纤颤的看法过于简单。但实际上，通过这些实验直接观察心室纤维性颤动给了一个不同的视角来观察它的复杂性以及动态的变化。
哈佛a . Paulson工程与应用科学学院疾病生物物理组病理学教授Andre G. Kleber博士说:“在孤立的人类心脏中同时测绘电和化学波提供了一个独特的机会，在新的功能水平上研究心脏猝死的机制，并将恶性心律失常的动态电变化与患者的特定和个体病理学联系起来。”
正在进行的心脏移植研究的目标是更好地了解它们的功能，并开发治疗方法。例如，大多数心律失常都是通过电击或烧蚀来治疗的，烧蚀包括烧毁故障电路的基底。这项研究可能会使消融和消融治疗更加精确，甚至个性化。心律失常是美国人死亡的主要原因之一，这些进展可能会对未来如何治疗心律失常产生重大影响。
据团队成员、埃默里大学医学副教授尼尔·巴蒂亚(Neal Bhatia)称，由于患者的不稳定性和信号的复杂性，描画心室颤动是一项挑战。“我们的研究可能会产生严重的临床后果。通过精确测绘，我们可以更好地了解螺旋波动力学，这将有助于我们决定是否以及何时使用更有效的导管消融技术来治疗心脏。(ANI)