プロバイオティクスと健康に関するジャーナル
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概要

虚血性心疾患の3次元数値モデルにおける単一の異所性拍動による心室細動の開始：突然のカオスへの移行

チャールズ・F・バブス

背景:持続性心室頻拍または心室細動 (VT/VF) の発生に最も危険な条件を調査するために、3 次元の 2592 個の有限要素を含む心室筋の新しい計算モデルが作成されました。

方法:右心室筋と左心室筋の完全な 3 次元モデルを使用して、電気的活動の広がりとその結果生じる心電図をシミュレートしました。虚血性筋組織の局所領域は伝導速度の低下と不応期の短縮によって特徴付けられ、VT/VF は単一の異所性拍動によって開始されました。シミュレートされた体表面心電図 (ECG) も計算されました。

結果:このシステムでは、臨床的にリアルな VT/VF が単一の刺激によって容易に生成されます。局所的な異常筋肉における伝導速度の低下と有効不応期の短縮は、VT/VF の原因となります。カオスへの移行は突然でした。後に VT/VF に分解される再突入、螺旋波、渦の特定のパターンは特定できませんでした。代わりに、初期条件に敏感に依存して、カオスにつながるさまざまな活性化パターンがありました。それでも、安定した動作とカオス的な動作の明確な境界は、局所虚血組織における伝導速度と不応期の積 γ* である臨界閾値インパルス波長によって定義されました。安定した状態とカオス的な状態を分けるこの閾値は、γ* = FV1/3 として正確に指定できます。ここで、V は病変組織の局所的な体積、0 γ F γ 1 は形状係数で、コンパクトな体積では 1 に近く、平坦な体積では徐々に小さくなります。インパルス波長が ≤γ* の場合、VT/VF が発生します。γ* の一般的な値は 1 ～ 3 cm の範囲です。このような動作は、古典的なカオス システムの特徴です。

結論: 3 次元の病的心臓で観察される、持続性 VT/VF につながる筋肉活性化のパターンは、2 次元での従来の再突入よりもはるかに複雑で多様です。代わりに、第一原理心臓電気生理学、現実的な心室解剖学、虚血性心筋の病態生理学を適用することで、突然のカオスへの移行のモデルが浮かび上がります。この現象は、これまで研究されてきたものよりも高次の数学的カオスを表している可能性があります。