Complex Structure and Dynamics of the Heart

این پایان‌نامه برنده جایزه مکانیسم‌های ایجاد و خاتمه آریتمی قلبی را از دیدگاهی کاملاً جدید بررسی می‌کند. با مشاهده قلب به عنوان یک سیستم پیچیده، نویسنده از ابزارهای نظری از دینامیک غیرخطی همراه با شبیه‌سازی‌های عددی و آزمایش‌ها برای دستیابی به بینش‌هایی در مورد رابطه بین ساختار و دینامیک آن استفاده می‌کند و در نتیجه راه را به سوی استراتژی‌های نوآورانه دفیبریلاسیون کم انرژی هموار می‌کند. این کار، از جمله موارد دیگر، به تأثیر ناهمگنی بستر بر دینامیک مکانی-زمانی آریتمی‌های قلبی و روش‌هایی می‌پردازد که در آنها می‌توان از میدان‌های الکتریکی پالسی ضعیف برای کنترل این پویایی‌ها در بافت ناهمگن قلب استفاده کرد. چشم‌انداز بلندمدت این تحقیق جایگزینی استراتژی فعلی استفاده از شوک الکتریکی دردناک و گاهی آسیب‌رسان به بافت - در حال حاضر تنها راه قابل اعتماد برای پایان دادن به فیبریلاسیون تهدیدکننده زندگی - با مداخله‌ای ظریف‌تر اما به همان اندازه مؤثر است. این کتاب تعدادی از جهت‌های تحقیقاتی امیدوارکننده را برای بیوفیزیکدانان و محققان پزشکی که روی منشأ و درمان آریتمی‌های قلبی کار می‌کنند، ترسیم می‌کند.

This award-winning thesis investigates the mechanisms underlying cardiac arrhythmia development and termination from an entirely new perspective. By viewing the heart as a complex system, the author uses theoretical tools from nonlinear dynamics combined with numerical simulations and experiments to achieve insights into the relationship between its structure and dynamics, thereby paving the way towards innovative low-energy defibrillation strategies. The work tackles, among other things: the effect of substrate heterogeneity on the spatial-temporal dynamics of cardiac arrhythmias and ways in which weak pulsed electric fields can be used to control these dynamics in heterogeneous cardiac tissue. The long-term vision of this research is to replace the current strategy of applying painful and sometimes tissue damaging electric shock – currently the only reliable way to terminate life-threatening fibrillation – by a more subtle but equally effective intervention. The book maps out a number of promising research directions for biophysicists and medical researchers working on the origins and treatment of cardiac arrhythmias.