Медицинская Техника / Медицинская техника №6, 2025 / с. 29-32

Исследование воздействия четырехфазного трапецеидального дефибрилляционного импульса на модель кардиомиоцита

Б.Б. Горбунов, А.Н. Гусев, А.Ю. Герасименко, С.В. Селищев

Аннотация

На основе данных моделирования реакции находящегося в состоянии имитационной фибрилляции кардиомиоцита на деполяризующий и гиперполяризующий четырехфазный трапецеидальный импульс дефибрилляции выполнено сравнение с энергетически оптимальным биполярным трапецеидальным импульсом. Результаты моделирования показали, что четырехфазный дефибрилляционный импульс с длительностью первой фазы 6 мс, остальных фаз – 4 мс, длительностью паузы между фазами 2 мс и коэффициентом амплитуды второй фазы 0,5 имеет значимо более высокую энергетическую эффективность по сравнению с биполярным импульсом с одинаковой формой первых двух фаз. По сравнению с формированием биполярного трапецеидального импульса формирование четырехфазного импульса требует лишь добавления еще двух циклов переключения мостового переключателя полярности.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Борис Борисович Горбунов, ведущий инженер, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, инженер, Дизайн-центр гибкой биоэлектроники, Институт бионических технологий и инжиниринга, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), г. Москва,

Алексей Николаевич Гусев, Head of R&D, Metrax GmbH, Rottweil, Germany, г. Москва,

Александр Юрьевич Герасименко, д-р техн. наук, профессор, зам. директора по научной работе, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, зав. лабораторией, лаборатория биомедицинских нанотехнологий, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), г. Москва,

Сергей Васильевич Селищев, д-р физ.-мат. наук, профессор, директор, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,

e-mail: boris.b.gorbunov@org.miet.ru

Список литературы

1. Горбунов Б.Б., Гусев А.Н., Селищев С.В., Востриков В.А. Оценка энергетической эффективности первых импульсных дефибрилляторов // Медицинская техника. 2024. № 5. С. 42-45.

2. Jones J.L., Jones R.E. Improved safety factor for triphasic defibrillator waveforms // Circulation Research. 1989. Vol. 64. № 6. PP. 1172-1177.

3. Huang J., KenKnight B.H., Rollins D.L, Smith W.M., Ideker R.E. Ventricular defibrillation with triphasic waveforms // Circulation. 2000. Vol. 101. № 11. PP. 1324-1328.

4. McDaniel W.C., Magin T., Madsen R.W., Bonagura J.D., Schuder J.C., Curtis J.J. Transthoracic defibrillation of dogs with Edmark, biphasic, and quadriphasic waveforms // Journal of Electrocardiology. 2002. Vol. 35. № 1. 45-52.

5. Zhang Y., Ramabadran R.S., Boddicker K.A., Bawaney I., Davies L.R., Zimmerman M.B., Wuthrich S., Jones J.L., Kerber R.E. Triphasic waveforms are superior to biphasic waveforms for transthoracic defibrillation: Experimental studies // Journal of the American College of Cardiology. 2003. Vol. 42. № 3. PP. 568-575.

6. Mischke K., Zarse M., Brehmer K., Stellbrink C., Hanrath P., Schauerte P. Comparative efficacy of triphasic and biphasic internal defibrillation // Progress in Biomedical Research. 2003. Vol. 8. № 4. РР. 224-228.

7. Zhang Y., Boddicker K.A., Davies L.R., Jones J.L., Kerber R.E. Surgical open-chest ventricular defibrillation: Triphasic waveforms are superior to biphasic waveforms // Pacing and Clinical Electrophysiology. 2004. Vol. 27. № 7. PP. 941-948.

8. Zhang Y., Rhee B., Davies L.R., Zimmerman M.B., Snyder D., Jones J.L., Kerber R.E. Quadriphasic waveforms are superior to triphasic waveforms for transthoracic defibrillation in a cardiac arrest swine model with high impedance // Resuscitation. 2006. Vol. 68. № 2. PP. 251-258.

9. Tang C., Wang P., Gong Y., Wei L., Li Y., Zhang S. The effects of second and third phase duration on defibrillation efficacy of triphasic rectangle waveforms // Resuscitation. 2016. Vol. 102. PP. 57-62.

10. Krasteva V., Matveev M., Mudrov N., Prokopova R. Transthoracic impedance study with large self-adhesive electrodes in two conventional positions for defibrillation // Physiological Measurement. 2006. Vol. 27. № 10. PP. 1009-1022.

11. Li Y., Quan W., Freeman G., Tang W. Abstract 118: Distribution of transthoracic impedance measured in pre-hospital sudden cardiac arrest // Circulation. 2010. Vol. 122. Suppl. 21. P. A118.

12. Ten Tusscher K.H.W.J., 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.

13. 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. Art. e0172292.

14. BeatBox – HPC Environment for Biophysically and Anatomically Realistic Cardiac Simulations / https:// empslocal.ex.ac.uk/people/staff/vnb262/software/BeatBox/ (дата доступа: 10.07.2024).

15. Fedora Linux | The Fedora Project / https://fedoraproject.org/ (дата доступа: 07.09.2025).

16. Oracle VM VirtualBox / https://www.virtualbox.org/ (дата доступа: 10.07.2024).

17. Горбунов Б.Б. Оценка влияния длительности паузы между фазами деполяризующих биполярных полусинусоидального и трапецеидального импульсов дефибрилляции на их энергетическую эффективность // Медицинская техника. 2024. № 2. С. 42-46.

18. GNU Octave: Scientific Programming Language / https:// www.gnu.org/software/octave/ (дата доступа: 07.09.2025). 19. Study of the effect of a quadriphasic truncated exponential defibrillation pulse on a cardiomyocyte model: Supplementary resources / https://www.researchgate.net/publication/395335217 (дата доступа: 07.09.2025).