临床与实验心脏病学
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抽象的

缺血性心脏病三维数值模型中单次异位搏动引发心室颤动：突然转变为混沌

查尔斯·F·巴布斯

背景：为了探索出现持续性室性心动过速或心室颤动 (VT/VF) 最危险的条件，创建了一种新的心室心肌计算模型，其中包括 2592 个三维有限元。

方法：使用左右心室肌肉的完整三维模型来模拟电激活的传播和由此产生的心电图。局部缺血肌肉组织的特点是传导速度降低和不应期缩短，VT/VF 由单次异位搏动引发。还计算了模拟体表心电图（ECG）。

结果：在该系统中，单次刺激很容易产生临床真实的 VT/VF。局部异常肌肉的传导速度降低和有效不应期缩短容易发生 VT/VF。向混乱的过渡是突然的。无法识别出任何一种特定的重返大气层、螺旋波或涡流模式，这些模式后来会分解为 VT/VF。相反，存在多种导致混乱的激活模式，这些模式敏感地取决于初始条件。尽管如此，稳定行为与混沌行为之间的清晰界限是由局部缺血组织中的临界阈值脉冲波长（传导速度和不应期 γ* 的乘积）定义的。该阈值用于区分稳定和混沌状态，可以精确地指定为 γ*=FV1/3 ，其中 V 是患病组织的局部体积，0 γ F γ 1 是形状因子，对于紧凑的体积，接近 1；对于扁平的体积，该值逐渐变小。当脉冲波长≤γ*时，发生VT/VF。γ* 的典型值范围为 1 至 3 cm。这种行为是经典混沌系统的特征。

结论：在三维患病心脏中观察到的导致自我维持 VT/VF 的肌肉激活模式比传统的二维折返更加复杂和多变。相反，应用第一原理心脏电生理学、真实的心室解剖学和缺血心肌的病理生理学，出现了一个突然转变为混沌的模型。这种现象可能代表了比之前研究的更高阶的数学混沌形式。