परिचय
हृदय की विद्युत प्रणाली उसकी सभी मांसपेशियों की कोशिकाओं को समन्वयित रखती है। हालाँकि, गलत समय पर छाती पर जोरदार प्रहार असामान्य विद्युत उत्तेजना की अनियंत्रित तरंगें उत्पन्न कर सकता है जो संभावित रूप से घातक हैं। परिणामी प्रकार की अतालता फुटबॉल खिलाड़ी के कारण हो सकती है दमार हैमलिन 2023 नेशनल फुटबॉल लीग गेम के दौरान एक शक्तिशाली हिट लगने के बाद बफ़ेलो बिल्स मैदान पर गिर गए। आज, शक्तिशाली डिफाइब्रिलेटर का उपयोग आमतौर पर संकट में दिलों को फिर से सिंक्रनाइज़ करने में मदद के लिए किया जाता है। लेकिन फ्लेवियो फेंटन, जो हृदय की विद्युत गतिशीलता का अध्ययन करता है, स्टीव स्ट्रोगेट्ज़ को हल्के, सटीक समय पर झटके के साथ हृदय को उत्तेजित करके - या संभवतः प्रकाश के साथ भी अतालता के इलाज के लिए विकास के तहत एक नई विधि के बारे में बताता है।
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प्रतिलेख
स्टीवन स्ट्रोगेट्ज़ (00:03): मैं स्टीव स्ट्रोगेट्ज हूं, और यह है क्यों की खुशी, से एक पॉडकास्ट क्वांटा पत्रिका यह आपको आज गणित और विज्ञान के कुछ सबसे बड़े अनुत्तरित प्रश्नों में ले जाता है। इस एपिसोड में, हम यह पूछने जा रहे हैं कि घातक हृदय अतालता को रोकने के लिए हम गणित और भौतिकी का उपयोग कैसे कर सकते हैं।
(00:21) आपको हाल ही में एक प्रो फुटबॉल खेल के दौरान हुआ भयावह दृश्य याद होगा, जब बफ़ेलो बिल्स सुरक्षा डामर हैमलिन ज़ोरदार झटका लगने के बाद मैदान पर गिर गया था। एक सिद्धांत यह है कि उसने पसली पर जो ज़ोर का झटका मारा, उससे उसके हृदय की लय बाधित हो गई, जिससे उसकी सामान्य विद्युत तरंगें गड़बड़ा गईं। परिणामी स्थिति जिसे वेंट्रिकुलर फ़िब्रिलेशन के रूप में जाना जाता है, कुछ ही मिनटों में किसी की जान ले सकती है क्योंकि यह हृदय को शरीर और मस्तिष्क में प्रभावी ढंग से रक्त पंप करने से रोकती है। और जब डैमर हैमलिन के स्तब्ध टीम के साथी और लाखों टीवी दर्शक अनंत काल तक उसे देखते रहे, तो चिकित्सा कर्मियों ने उसे पुनर्जीवित करने के लिए संघर्ष किया।
(01:01) फ्लेवियो फेंटन ने जैसे ही हिट की फुटेज देखी, उन्हें पता चल गया कि क्या हुआ था। फेंटन जॉर्जिया टेक में स्कूल ऑफ फिजिक्स में प्रोफेसर हैं, और कार्डियक अतालता उनकी विशेषज्ञता है। फेंटन अतालता के गणितीय और कम्प्यूटेशनल मॉडल और उन्हें अंतर्निहित अजीब सर्पिल तरंगों का अध्ययन करता है। और वह जानवरों के हृदयों और दान किये गये मानव हृदयों पर भी प्रयोग करता है। वह पारंपरिक डिफिब्रिलेटर पैडल का उपयोग किए बिना अतालता को रोकने का एक तरीका खोजने की उम्मीद कर रहा है जो रोगी के पूरे शरीर के माध्यम से बिजली का एक बड़ा विस्फोट भेजता है। इसके बजाय, फेंटन लहरों से लहरों से लड़ने की कोशिश कर रहा है। वह उन खतरनाक सर्पिल तरंगों को ख़त्म करने के लिए अपनी तरंगें बना रहा है जो हृदय को अस्त-व्यस्त कर सकती हैं। लक्ष्य अतालता के इलाज के लिए एक सौम्य, कम हानिकारक तरीका खोजना है।
(01:50) फ्लेवियो, आज हमसे जुड़ने के लिए धन्यवाद और हमें उस अद्भुत काम के बारे में बताएं जो आप कर रहे हैं।
फ्लेवियो फेंटन (01:55): ओह स्टीव, मुझे अपने पास रखने के लिए बहुत-बहुत धन्यवाद। यहां होना खुशी की बात है.
स्ट्रोगेट्ज़ (01:58): जब हृदय ठीक से काम कर रहा हो तो वह कैसे काम करता है?
फेंटन (02:01): हृदय एक अद्भुत प्रणाली है। और एक चीज जो मैं कहना चाहूंगा, वह एक ऐसी चीज है जो मुझे लगता है कि हमें थोड़ा अलग करती है: हम अतालता की जांच कैसे करते हैं, मैं इसे एक भौतिक विज्ञानी के दृष्टिकोण से करने की कोशिश कर रहा हूं। हृदय संबंधी अतालता की जांच करने वाले अधिकांश लोग बायोमेडिकल इंजीनियर या हृदय रोग विशेषज्ञ हैं। इसलिए हमने इसे इस दृष्टिकोण से करने का प्रयास किया कि हृदय के मॉडलिंग में भौतिकी कैसे काम करती है।
(02:21) विभिन्न पशु प्रजातियों में हृदय के विकास के अलग-अलग तरीके हैं कि हृदय कैसे काम करता है, लेकिन उनमें मुख्य बिंदु सिकुड़ना है। इसलिए वे सिकुड़ने की कोशिश करते हैं ताकि वे रक्त को बाहर निकाल सकें और ऑक्सीजन युक्त रक्त को शरीर में प्रसारित कर सकें। स्तनधारी हृदय में चार कक्ष होते हैं। हमारे पास दो अटरिया और दो निलय हैं। वे जुड़े हुए हैं, लेकिन वे विद्युत रूप से कटे हुए हैं।
(02:40) तो जिस तरह से यह काम करता है वह यह है कि आपके पास कुछ कोशिकाएं हैं जो ऑटो-ऑसिलेटरी हैं, उन्हें सिनोट्रियल नोड कोशिकाएं कहा जाता है। वे दिल की धड़कन शुरू कर देते हैं। और फिर प्रसार द्वारा अटरिया के माध्यम से फैलता है, और फिर अटरिया से एवी नोड तक जाता है जो एकमात्र हिस्सा है जो निलय को अटरिया से जोड़ता है। और फिर निलय में चला जाता है, और फिर निलय सिकुड़ जाता है। अटरिया मूल रूप से प्राप्त कक्ष हैं। तो रक्त अटरिया में जाता है और फिर अटरिया इसे निलय में भेजता है, जो रक्त को या तो फेफड़ों या शरीर में भेजता है। तो जो शरीर में रक्त भेजता है वह बायां वेंट्रिकल है। तो यह दिल का सबसे मोटा हिस्सा है, यह दिल का पावरहाउस है।
(03:16) मुख्य चीज संकुचन है, जो एक द्रव गतिशीलता समस्या है, लेकिन यह एक विद्युत संकेत से उत्पन्न होती है जो कोशिकाओं को अनुबंधित करती है। क्योंकि हृदय कोशिकाओं में एक झिल्ली होती है जो अंदर को बाहर से अलग करती है। तो अंदर और बाहर के बीच आयनों की अलग-अलग सांद्रता होती है। इसलिए विश्राम के समय, वे सामान्यतः शून्य से 80 मिलीवोल्ट या शून्य से 75 मिलीवोल्ट पर विध्रुवित होते हैं। जब वे उत्तेजित होते हैं, तो वोल्टेज सीमा से ऊपर चला जाता है, जैसे कि लगभग 10 मिलीवोल्ट। तो लगभग 10 मिलीवोल्ट का एक आयाम है, जो वोल्टेज को बदलता है। और जब वोल्टेज लगभग 200 मिलीसेकंड के लिए सीमा से ऊपर होता है, तो कैल्शियम कोशिकाओं में जारी हो जाता है। और कैल्शियम ही संकुचन उत्पन्न करता है। तो संकुचन वास्तव में एक विद्युत संकेत द्वारा संचालित होता है।
(04:00) इसलिए जब आप यह जांचने की कोशिश करते हैं कि हृदय कैसे विफल होता है, तो ऐसे कई तरीके हैं जिनमें हृदय विफल होता है। इनमें कुछ मैकेनिकल और कुछ इलेक्ट्रिकल हैं। इसलिए हम हमेशा मजाक करते हैं कि जब हमारे पास ऐसे लोग होते हैं जो हृदय की गतिशीलता और हृदय की अतालता का अध्ययन करते हैं, तो आप उन्हें इलेक्ट्रीशियन और प्लंबर में अलग कर सकते हैं। इसलिए मैं अधिकतर इलेक्ट्रीशियन हूं। इसलिए मेरी सबसे अधिक रुचि इस बात में है कि विद्युत गड़बड़ी किस प्रकार अतालता की शुरुआत करती है, लेकिन यह यांत्रिक भी हो सकती है। और हम एक साथ मिलकर काम करने की कोशिश करते हैं, लेकिन जिन अध्ययनों की मैं जांच करता हूं वे विद्युत प्रसार में इन अव्यवस्थाओं से प्रेरित हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (04:35): अच्छा। मुझे खुशी है कि आपने हृदय के विद्युतीय और तरल यांत्रिक या प्लंबिंग पहलुओं के बीच अंतर किया है, क्योंकि मुझे लगता है कि जब मैं टीवी पर सुन रहा होता हूं, या बस लोगों को बातचीत में सुन रहा होता हूं, तो हो सकता है कि उनका कोई रिश्तेदार या दोस्त हो, और वे कहेंगे, "इस व्यक्ति को बहुत बड़ा दिल का दौरा पड़ा था।" या वे कह सकते हैं "उस व्यक्ति को हृदय गति रुक गई थी।" या फिर आप वाक्यांश "हृदय गति रुकना" सुनते हैं। इसलिए मुझे लगता है कि जनता के मन में, ये तीनों कुछ ऐसे लगते हैं जो आप नहीं चाहते कि आपके साथ घटित हो। लेकिन वे एक ही चीज़ नहीं हैं. लेकिन आइए इस बारे में सुनें कि दिल का दौरा बनाम दिल की विफलता बनाम कार्डियक अरेस्ट से आपका क्या मतलब है?
फेंटन (05:18): इसलिए, जब आपको, उदाहरण के लिए, दिल का दौरा पड़ता है, तो क्या होता है कि जब हृदय सिकुड़ता है, तो यह शरीर को रक्त भेजता है, लेकिन यह स्वयं को भी रक्त भेजता है। तो महाधमनी के आधार पर, जहां रक्त शरीर में जाता है, वहां दो धमनियां होती हैं जो शुरू होती हैं और पूरे हृदय से होकर नीचे जाती हैं। और जब हृदय रक्त को अपनी ओर पंप करता है, तो वह स्वयं को ऑक्सीजनित करता है। इसी तरह दिल खुद को जीवित रखता है। तो होता यह है कि जब उन वाहिकाओं में से एक अवरुद्ध हो जाती है - अवरुद्ध होकर, जब आपके पास उच्च कोलेस्ट्रॉल होता है और फिर कोई वाहिका अवरुद्ध हो जाती है - तो रक्त हृदय के उस हिस्से में नहीं जाता है। तो हृदय का वह भाग ऑक्सीजनयुक्त नहीं होगा। यह उत्तेजना खो देता है, और फिर यह वास्तव में विद्युत चालन प्रणाली द्वारा संचालित अतालता शुरू कर सकता है (जो मैं आपको एक सेकंड में बताऊंगा)। ब्लॉक कहां होता है इसके आधार पर - यदि यह शाखाओं में बहुत नीचे होता है, तो हृदय का केवल एक छोटा सा हिस्सा प्रभावित होता है। यदि यह बहुत ऊपर होता है, तो हृदय का एक बड़ा भाग प्रभावित होता है और हृदय का वह भाग मर सकता है, सिकुड़ना बंद कर सकता है।
(05:18) और दो कारण हैं जो तब हो सकते हैं जब आपको दिल का दौरा पड़ता है। या तो पूरा हृदय सिकुड़ना बंद कर देता है, या यह अतालता शुरू कर देता है, जो वेंट्रिकुलर फाइब्रिलेशन है। यह अतालता इसलिए हो सकती है क्योंकि हृदय का एक भाग सिकुड़ता नहीं है, तरंगों को फैलने की अनुमति नहीं देता है। तो लहरें इन जटिल पैटर्न को बनाना शुरू कर देंगी जो बन सकते हैं। ऐसा तब होता है जब आपको मूलतः दिल का दौरा पड़ता है।
(06:38) हृदय विफलता तब होती है जब हृदय अंततः समय के साथ बदलना शुरू कर देता है, उदाहरण के लिए, इस तरह से रूपांतरित हो जाता है कि वह मोटा हो सकता है। हृदय विफलता कई प्रकार की होती है, लेकिन हृदय मोटा हो जाता है और संकुचन कम हो जाता है। इसलिए आप अनुबंध भी नहीं कर सकते. तो इजेक्शन अंश कम हो जाता है, और फिर आप अपने शरीर को अच्छी तरह से ऑक्सीजन नहीं दे पाते हैं। और इसके लिए अलग-अलग उपचार, दवा की आवश्यकता होती है, और सबसे खराब स्थिति में, आपको हृदय प्रत्यारोपण करना पड़ता है। जब आपकी अचानक हृदय संबंधी मृत्यु हो जाती है, तो यह एक अतालता है जो तब होती है जब आपको विद्युत संकेत में ये गड़बड़ी मिलती है और जटिल अतालता शुरू हो जाती है।
(07:17) तो मूल रूप से, क्या होता है कि आपके पास विद्युत तरंगें फैलती हैं। लेकिन ये तरंगें विक्षुब्ध हो सकती हैं और सर्पिल तरंगें उत्पन्न कर सकती हैं। वास्तव में आपके पास निलय या अटरिया के चारों ओर घूमने वाली विद्युत गतिविधि की एक सर्पिल लहर हो सकती है। और इनसे हृदय तेजी से सिकुड़ेगा। क्योंकि इससे पता चलता है कि ये सर्पिल तरंगें, जब हृदय में बनती हैं, तो वे प्राकृतिक पेसमेकर की तुलना में तेज़ी से घूमती हैं। इसलिए वे हृदय पर तीव्र गति से नियंत्रण कर लेते हैं। और इसे ही टैचीकार्डिया कहा जाता है। आपको कक्षों के ऊपर और नीचे के आधार पर, निलय में या अटरिया में टैचीकार्डिया हो सकता है। सर्पिल तरंगें, सामान्य तौर पर, उन्हें अपेक्षाकृत आसानी से अस्थिर कर सकती हैं। ऐसे कई तंत्र हैं जो इसे उत्पन्न कर सकते हैं।
(07:57) और ये कुछ चीजें हैं जिनकी हम जांच करते हैं। इसलिए वे बहुत लंबे समय तक स्थिर नहीं रहते हैं, और वे कई सर्पिल तरंगों में टूट जाते हैं। जब आपके पास कई सर्पिल तरंगें होती हैं, तो हृदय के प्रत्येक भाग में छोटी सर्पिल तरंगें होंगी जो वास्तव में तेज़ी से घूमती हैं। लेकिन फिर वे चरण से बाहर हो सकते हैं. तो पूरे हृदय के साथ क्या होता है कि अब यह पम्पिंग नहीं कर रहा है, और भी तेजी से। बात बस इतनी है कि हृदय का प्रत्येक भाग अपने-अपने चरण में धड़क रहा है। तो दिल तो कांप ही जाता है. यह पम्पिंग भी नहीं कर रहा है, इसलिए यह केवल कांप रहा है। और यह रक्त पंप नहीं कर सकता. इसलिए जब कोई रक्त पंप नहीं किया जा रहा है, तो आप कुछ ही सेकंड में मर जाते हैं।
(08:25) इसलिए जब आपके पास ऐसा कोई मामला हो, तो एकमात्र तरीका यह है कि आपको एक डिफाइब्रिलेटर के साथ आना होगा और एक बहुत बड़े विद्युत क्षेत्र के साथ सभी कोशिकाओं को उत्तेजित करना होगा जो ऊतक को डिफाइब्रिलेट करता है। यह बाहरी डिफिब्रिलेटर, यह 150 जूल से शुरू होता है, और यह 300 जूल तक जा सकता है। डिफाइब्रिलेट करने के लिए यह बहुत अधिक ऊर्जा है। क्योंकि जब आपको इसकी आवश्यकता होती है, इन सभी हृदय कोशिकाओं को एक साथ उत्तेजित करने के लिए, तो आप सर्पिल तरंगों को समाप्त कर देते हैं। ये विद्युत क्षेत्र, हाँ, ये वास्तव में बहुत बड़े हैं। और फिर वे आपके आस-पास के पूरे शरीर, सभी मांसपेशियों को उत्तेजित कर सकते हैं, इसलिए वे काफी दर्दनाक हो सकते हैं।
(08:57) बस आपको तुलना करने के लिए, एक मांसपेशी को हिलाने के लिए जिस ऊर्जा की आवश्यकता होती है वह लगभग 0.001 जूल है। इसीलिए जब आप ट्रेडमिल पर होते हैं तो वजन कम करने में काफी समय लग जाता है। वजन कम करने के लिए, थोड़ी सी ऊर्जा खोने के लिए मांसपेशियों की बहुत अधिक गति की आवश्यकता होती है। यह आपको बताता है कि ये विद्युत क्षेत्र डिफिब्रिलेशन के लिए कितने मजबूत हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (09:15): धन्यवाद। वह बहुत अच्छा ट्यूटोरियल था. तो मुझे लगता है कि आपने जो कहा है उससे यह स्पष्ट है, हम इस प्रकरण में हृदय विफलता के बारे में बात नहीं कर रहे हैं। और हम वास्तव में दिल के दौरे के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, सिवाय इसके कि जहां तक हो सके - दिल के एक टुकड़े को मारकर - वे घूमने वाली सर्पिल तरंगों या अन्य विद्युत समस्याओं के लिए परिस्थितियों को स्थापित कर सकते हैं। मेरा मतलब है, हम वास्तव में इसी बारे में बात करना चाहते हैं।
(09:36) तो आपने टैचीकार्डिया का उल्लेख किया है, जहां तरंगें हृदय को इतनी तेजी से धड़का रही हैं कि यह उतने प्रभावी ढंग से पंप नहीं कर पाता जितना सामान्य रूप से होता है। या सबसे खराब स्थिति में, फ़िब्रिलेशन, जो मुझे आपको तब बताना है जब मैं स्नातक छात्र था। मेरे पास बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर थे जो हमें वास्तव में अपने हाथों में धड़कने वाले दिल को महसूस करने के लिए एक मेडिकल स्कूल में ले गए। और यह एक बहुत ही अविस्मरणीय अनुभव है। और यह बहुत अजीब और फिसलन भरा है. जैसा आपने कहा, कांपना या कांपना। यह कीड़े जैसा लगता है, है ना? जैसे ही आप अपना हाथ दिल पर रखते हैं, ऐसा महसूस होता है जैसे ये सभी कीड़े आपके हाथ में घूम रहे हैं।
फेंटन (10:13): साहित्य में बहुत सारे लोग शामिल हैं आर्ट विनफ्री, वह उल्लेख करते थे कि जब आप दिल को तड़कते हुए देखते हैं, तो ऐसा लगता है जैसे यह सब्सट्रेट में कीड़े घूम रहे हैं, है ना? और जब आप हृदय को तड़कते हुए देखते हैं, तो वह ऐसा दिखता है: संकुचन की संरचना को चलाने वाले नीचे कीड़े की तरह।
स्ट्रोगेट्ज़ (10:29): जैसा कि आप कहते हैं, यह बेहद खतरनाक है। आप कुछ ही सेकंड या मिनटों में मर जाएंगे क्योंकि रक्त मस्तिष्क या शरीर में प्रभावी ढंग से पंप नहीं हो रहा है। लेकिन अगर हम डामर हैमलिन के इस मामले पर वापस जाएं, तो आपको क्या लगता है कि जब उसे मारा गया था तो उसके साथ क्या हुआ था?
फेंटन (10:44): तो हम कभी भी निश्चित नहीं होंगे कि क्या होगा, है ना? लेकिन सबसे अधिक संभावना यह है कि जो हो सकता था - जब ऐसा हुआ तो शुरुआत में ही मैंने यही सोचा था - कि जिस तरह से आप हृदय में सर्पिल तरंगों की शुरुआत करते हैं, आप तरंगों की समरूपता को तोड़ देते हैं।
(10:57) मैं हृदय जैसी इन उत्तेजक प्रणालियों की संपत्ति से शुरुआत करना चाहता हूं। हृदय के समान एक और उत्तेजक प्रणाली है, उदाहरण के लिए, अग्नि। अग्नि उत्तेजित होती है और फैलती है। यह एक तरंग उत्पन्न करता है जो फैलती है। लेकिन आप देखते हैं, आप उस आग को कभी भी आग की लहर के पीछे नहीं जला सकते जो गुजरती है, है ना? क्योंकि जलाने के लिए घास नहीं है. इसलिए जब आपके पास उत्तेजक प्रणाली की दो तरंगें होती हैं जो दुर्घटनाग्रस्त हो जाती हैं, जैसे हृदय के मामले में, हृदय में विद्युत तरंगें, या दो अग्नि मोर्चे, जब वे टकराते हैं, तो वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं। यह पानी की लहरों की तरह नहीं है, जब वे एक-दूसरे के पास से गुजरती हैं। ये तरंगें जब टकराती हैं तो एक दूसरे को नष्ट कर देती हैं। आग के मामले में यह देखना आसान है, क्योंकि आग की लहर के पीछे जलने के लिए और कुछ नहीं है। और इसी तरह अग्निशामक हमेशा कहते हैं, "जिस तरह से आप आग से लड़ते हैं वह आग से होता है।" ऐसा इसलिए है क्योंकि आग की एक लहर को समाप्त करने के लिए, आप विपरीत दिशा में एक और लहर का उपयोग करते हैं जो उनसे टकराती है और समाप्त हो जाती है। यह आपको ये देता है - जिसे दुर्दम्य अवधि कहा जाता है, कि एक लहर के पीछे, एक और लहर को फिर से उत्तेजित करने से पहले थोड़ा समय होता है। जंगल की आग के मामले में, प्रतीक्षा करने में लंबा समय लगता है क्योंकि आपको घास के दोबारा उगने तक इंतजार करना पड़ता है, ताकि आप घास को फिर से जला सकें।
(12:04) उत्तेजनीय प्रणाली का दूसरा उदाहरण शौचालय है। शौचालय एक उत्तेजनीय प्रणाली का एक आदर्श उदाहरण है। आपको उत्तेजना की एक सीमा की आवश्यकता है। तो जब आप शौचालय के हैंडल को हिलाते हैं, तो आप इसे थोड़ा सा हिलाते हैं, और कुछ नहीं होता है। लेकिन यदि आप फ्लश करते हैं, ठीक है, एक दहलीज पर पर्याप्त बल लगाने के लिए, आप हैंडल को हिलाने की उस सीमा को पार करते हैं, तो पानी की रिहाई होती है। और फिर आप दोबारा पानी नहीं छोड़ सकते क्योंकि आपको इसके दोबारा भरने तक इंतजार करना होगा। तो यह उसके बाद उत्साह में एक रिहाई है। और दोबारा फ्लश करने से पहले आपको थोड़ा समय इंतजार करना होगा। तो यही बात हृदय कोशिका के लिए भी है। एक बार जब कोशिका उत्तेजित हो जाती है, तो आपको उसके दोबारा उत्तेजित होने से पहले थोड़ा समय इंतजार करना पड़ता है।
तो क्या होता है - कल्पना कीजिए कि आपके पास एक लहर फैल रही है, और उस लहर के पीछे आप उत्तेजित करना चाहते हैं। इसलिए यदि यह वास्तव में दुर्दम्य है, तो आप वहां उत्तेजित नहीं हो सकते क्योंकि कोशिका प्रतिक्रिया नहीं करेगी। लेकिन यदि आप लहर के गुजर जाने के बाद कुछ समय प्रतीक्षा करते हैं, तो आप उत्तेजित हो सकते हैं, और आप एक ऐसी लहर उत्पन्न कर सकते हैं जो फैलती है, है ना? अब उन समयों के बीच की कल्पना करें - उस समय के बीच जब आप लहर के बहुत करीब हों, या लहर से बहुत दूर हों ताकि आप सक्रियता को उत्तेजित कर सकें - बीच में एक क्षेत्र है जहां ऊतक का हिस्सा दुर्दम्य होगा इसलिए आप प्रचार नहीं कर सकते लेकिन ऊतक का कुछ भाग उत्तेजित हो सकता है। तो यह वास्तव में उत्तेजना के प्रसार की समरूपता को तोड़ता है। और यह मूल रूप से उत्पादन कर सकता है, यह एक दिशा में प्रचार करता है लेकिन दूसरी दिशा में प्रचार करने में विफल रहता है। और इस तरह सर्पिल तरंगें बनेंगी।
स्ट्रोगेट्ज़ (13:26): शायद आपको हमें थोड़ा दृश्य देना चाहिए। मेरा मतलब है, क्योंकि मैं "सर्पिल" शब्द सुनता हूं और हर कोई जानता है कि जब वे सर्पिल के बारे में सोचते हैं तो उन्हें क्या चित्रित करना चाहिए। लेकिन वह क्या है जो सर्पिल तरंग बनाता है? क्या आप हमें इसके माध्यम से समझा सकते हैं? मैंने घूमती हुई सर्पिल तरंगों का उल्लेख किया है, मुझे बताएं कि क्या हो रहा है इसकी कल्पना कैसे की जाए।
फेंटन (13:41): कल्पना कीजिए कि आपके पास एक लहर है, बस किसी चीज़ की एक लहर, है ना? जैसे स्टेडियम में, जैसे आपके पास मैक्सिकन लहर है और आप सभी को उत्साहित करते हैं। तो अब, कल्पना कीजिए कि एक लहर है। तो आपके पास सामने वाले लोग खड़े हैं, और फिर लहर के पीछे बाकी लोग, वे खड़े होते हैं और फिर अंत में वे बैठ जाते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़: हां.
फेंटन (13:57): सही है। तो आपके पास निश्चित चौड़ाई वाली एक लहर है। तो अब, बस आगे और पीछे के बारे में सोचें, है ना? आपके पास लहर का अगला भाग और लहर का पिछला भाग है, और सोचें कि यह सिर्फ स्टेडियम के माध्यम से फैल रहा है। अब, कल्पना कीजिए कि आप स्टेडियम के नीचे से स्टेडियम के शीर्ष तक लहर को तोड़ देते हैं, है ना? तो वहां आपकी लहर है. लेकिन कल्पना कीजिए कि मैं नीचे से ऊपर तक केवल आधे स्टेडियम को उत्साहित करता हूं। तो आपके पास एक लहर सामने और एक लहर पीछे है। लेकिन यह एक सातत्य है. इसलिए यदि आप आगे बढ़ते हैं जहां आगे और पीछे को जुड़ना है, तो एक बिंदु आएगा जहां हम चरण कहते हैं, है ना? आगे का चरण और पीछे की लहर का चरण, वे मिलने जा रहे हैं। और उस बिंदु पर जहां वे मिलते हैं, वहां चरण विलक्षणता कहलाती है, और वहां चरण को परिभाषित नहीं किया जाता है। यह ठीक वहीं है जहां लहर का अगला भाग लहर के पिछले हिस्से से मेल खाता है। तो तभी आप एक सर्पिल लहर बनाते हैं। जब आप एक मोर्चे को तोड़ते हैं, और फिर आप बनाते हैं कि पीछे और सामने मिलते हैं, और फिर यह विलक्षणता के उस बिंदु के चारों ओर घूमना शुरू कर देता है।
(14:52) और वास्तव में, हमने जॉर्जिया टेक में इसे थोड़ा आसान दिखाने के लिए ऐसा किया। हमने 600 छात्रों को एकत्र किया और उन्हें एक ग्रिड पर रखा। और फिर हमने उन्हें स्टेडियमों में होने वाली गतिविधियों के समान निर्देश दिए, कि यदि आपका पड़ोसी हाथ ऊपर करके उत्साहित है, तो आप भी अपने हाथ ऊपर कर लें। इसलिए यदि आप एक कोने से शुरुआत करते हैं, तो आपको स्टेडियमों की तरह प्रचार की लहर मिलती है। लेकिन हमने जो किया वह समरूपता-तोड़ने से शुरू करना है। इस मामले में, छात्रों के वर्ग के केंद्र में, हम शुरुआत में बताते हैं कि छात्रों की एक पंक्ति है जो उत्साहित होने वाली है, लेकिन शीर्ष तक नहीं, केवल डोमेन का आधा हिस्सा। और फिर हम उन्हें बताते हैं कि पहली बार, यदि आप एक तरफ थे, तो आप सक्रिय हो जाएंगे, लेकिन यदि आप इन छात्रों के दूसरी तरफ हैं, जिनके हाथ ऊपर हैं, तो आप अपने हाथ नीचे रखेंगे। पहली बार। तो इससे समरूपता टूट जाती है. तो लहर केवल एक ही दिशा में फैलने वाली है। लेकिन लहर, जैसा कि मैंने कहा, यह केवल छात्रों के वर्ग की शुरुआत से मध्य तक जाती है। यह लहर शुरू होगी, यह वास्तव में छात्रों द्वारा अपनी भुजाओं को हिलाने के साथ एक सर्पिल लहर उत्पन्न करेगी।
स्ट्रोगेट्ज़ (15:51): [हंसता] क्या आपके पास इसकी कोई फिल्म है? क्या कोई ऐसा वीडियो है जिसे हम यूट्यूब या किसी और चीज़ पर देख सकते हैं?
फेंटन (15:54): हाँ, कुछ हैं Youtube वीडियो उस पर। मैं आपको उनका लिंक दे सकता हूं।
स्ट्रोगेट्ज़ (15:55): हमें लिंक भेजें, क्योंकि मुझे लगता है कि हम उसे प्रोग्राम नोट्स में लिंक कर देंगे। ताकि लोग इस पर नजर डाल सकें. यह काफी नाटकीय लगता है.
फेंटन (16:04): और जब आप गति बढ़ाते हैं तो यह बेहतर दिखता है, इसलिए हम वीडियो को थोड़ा तेज करते हैं ताकि यह तेज़ हो, ताकि आप सर्पिल तरंग देख सकें। और यह सर्पिल लहर तब तक घूमती रहेगी जब तक छात्रों में ऊर्जा है, ठीक है? जब तक वे कर सकते हैं... इन सर्पिल तरंगों के बारे में यही महत्वपूर्ण बात है: एक बार जब वे बन जाते हैं, तो सिस्टम पर कब्ज़ा कर लेते हैं। और फिर, वास्तव में, एक दिलचस्प बात जो हमने वहां देखी वह यह है कि क्योंकि छात्र हमेशा ध्यान नहीं दे रहे हैं - वे थोड़ा सा कभी-कभी पूरा ध्यान नहीं दे रहे हैं - इसलिए जैसे-जैसे लहर गुजरती है, कभी-कभी वे थोड़ा उत्साहित हो सकते हैं पहले या थोड़ा बाद में. वे कहते हैं, "ओह, लहर गुजर गई" इसलिए वे बाद में सक्रिय होते हैं। तो फिर यह इतना अस्थिर कर देता है कि वास्तव में सर्पिल तरंग को कई सर्पिल तरंगों में तोड़ सकता है। तो हम वास्तव में दिखाते हैं कि कोशिकाओं के बीच इन सक्रियताओं को अस्थिर करके फाइब्रिलेशन इतनी आसानी से कैसे हो सकता है, जो इस मामले में छात्र थे।
स्ट्रोगेट्ज़ (16:50): आप डामर हैमलिन के कारण इस बारे में बात कर रहे हैं। क्या कनेक्शन है?
फेंटन (16:53): यह सही है। तो सबसे पहले यह है कि सर्पिल तरंगें अतालता कैसे बनाती हैं, है ना? तो सवाल यह है कि डामर हैमलिन के मामले में एक सर्पिल लहर कैसे बनी। हम जो सोचते हैं वही होता है कमोटियो कॉर्डिस, जो तब होता है जब हृदय कोशिकाएं न केवल पड़ोसियों द्वारा उत्तेजित होती हैं, बल्कि उनके पास आयन चैनल होते हैं जो खिंचाव-सक्रिय चैनल होते हैं। तो इसका मतलब यह है कि अगर मैं एक दिल को छूता हूं, और एक दिल पर दबाव डालता हूं, तो मैं एक सक्रियता पैदा कर सकता हूं। तो आप विद्युत क्षेत्र या बिजली के झटके से हृदय को उत्तेजित कर सकते हैं। लेकिन अगर मैं दबाऊं - उस मामले में जहां आप बात कर रहे थे जब आप दिल को छू रहे थे, अगर आपने दिल को दबाया होता, तो आप वास्तव में दिल में कई, कई, कई कोशिकाओं को सक्रिय कर सकते थे, जो वास्तव में डिफिब्रिलेट हो सकते थे। तो ऐसा कभी-कभी होता है जब वे ऐसे मामलों में करते हैं जब उनकी छाती खुली होती है, और इससे पहले कि उन्हें डीफाइब्रिलेशन के लिए बिजली के झटके लगे हों, कभी-कभी दिल की मालिश करने से वास्तव में एक लहर शुरू करने या अतालता को समाप्त करने में मदद मिल सकती है। लेकिन उन्हें सीधे दिल में उतरना था. लेकिन मूल रूप से, जब भी आप कोशिकाओं को फैलाते हैं, तो वे सक्रियण उत्पन्न कर सकती हैं।
(17:51) इसलिए जब उनकी छाती पर चोट लगी, तो यह इतना तेज़ झटका था कि वास्तव में उनकी छाती का अगला भाग थोड़ा विकृत हो गया था, लेकिन यह दिल को परेशान करने और दिल पर दबाव डालने के लिए भी काफी था। और केवल इतना ही नहीं बल्कि यह सबसे बुरे समय में हुआ। सर्पिल तरंगों की शुरुआत प्राप्त करने के लिए, जैसा कि मैंने कहा, जब लहर पास से गुजर रही हो और आप उत्तेजित हो जाएं, तो इसे बिल्कुल एक विशेष कमजोर खिड़की पर वापस तरंग पर होना चाहिए।
(18:17) इसलिए जब आप अस्पताल की फिल्मों में देखते हैं, जब आपके पास ईसीजी होता है, इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम, जो आपको हृदय के विद्युत संकेत दिखाता है। आप एक छोटा संकेत देखते हैं जिसे क्यूआरएस और फिर टी तरंग, या वेंट्रिकल का विद्युत संकेत कहा जाता है। तो वह जो मापता है वह सभी कोशिकाओं से आने वाले संपूर्ण विद्युत संकेत है जैसे वे फैलते हैं और उत्तेजित होते हैं, हृदय में सभी कोशिकाओं का वैश्विक माप होता है। तो हत्यारा वह बड़ा स्पाइक है जिसे आप सबसे पहले देखते हैं वह हृदय की सक्रियता है। वह लहर जो हृदय में फैल रही है जिससे लहर शुरू होती है। और तरंग का अंत वह टी तरंग है जिसे आप ईसीजी पर देखते हैं, सिग्नल के अंत में छोटा, छोटा कूबड़। वह लहर का अंत है.
(18:57) इसलिए यदि आप उत्तेजित करते हैं, यदि आप ठीक उस तरंग के अंत के दौरान, टी तरंग के अंत के दौरान हृदय को परेशान करते हैं, तभी आप वास्तव में अतालता शुरू कर सकते हैं। तो हुआ यह कि उस पर काफी ज़ोर का प्रहार हुआ, कुछ कोशिकाएँ सक्रिय हो गईं। और उसे ठीक उसी समय चोट लगी जब उसका हृदय टी तरंग के दौरान सक्रिय होना समाप्त कर रहा था। और इसने सर्पिल तरंगों की शुरुआत की जिसने फिर फ़िब्रिलेशन की शुरुआत की। यदि उसे कुछ मिलीसेकंड बाद, 20 मिलीसेकंड बाद, या 20 मिलीसेकंड पहले मारा गया होता, तो वह फ़िब्रिलेशन में नहीं गया होता।
स्ट्रोगेट्ज़ (19:30): हाँ, हाँ, हाँ। मेरा मतलब है, हमें इस तरह के कुछ स्पष्टीकरण की आवश्यकता है क्योंकि फ़ुटबॉल और अन्य संपर्क खेलों में लोग हर समय प्रभावित हो रहे हैं। और यह सवाल उठाता है कि आप लोगों के ढहने और तंतुमय होने की इन घटनाओं को अधिक क्यों नहीं देखते हैं। तो आप कह रहे हैं, आपको बहुत दुर्भाग्यशाली होना पड़ेगा। आपको अपने कमजोर चरण के दौरान हिट होना होगा।
फेंटन (19:51): और बहुत कठिन, है ना?
स्ट्रोगेट्ज़: और बहुत जोर से मारा.
फेंटन (19:53): कोमोटियो कॉर्डिस के दौरान वास्तव में जो होता है वह यह है कि आंकड़े हैं कि 50% मामले बेसबॉल खेलने वाले लोगों से होते हैं। बेसबॉल में आपके पास एक ऐसी गेंद होती है जो कठोर और तेज़ होती है जो वास्तव में उत्तेजित कर सकती है - अक्सर आपकी छाती पर चोट करती है। तो अस्पताल में आने वाले कमोटियो कॉर्डिस के 50% मामले बेसबॉल से आते हैं। और ऐसा अक्सर कम उम्र के लोगों के साथ होता है क्योंकि वे इतने विकसित नहीं होते हैं कि जब आपकी छाती पर चोट लगे तो दबाव हृदय तक जा सके। इसलिए अधिकतर लोग ऐसे खेल खेलते हैं जहां आपको छोटी गेंद से चोट लग सकती है। उदाहरण के लिए, हॉकी के साथ भी ऐसा ही हुआ। क्रिस प्रोंगर 1990 के दशक में, 1998 में, प्लेऑफ़ में उन्हें पक से चोट लगी। और वह भी नीचे चला गया. और उसका मामला बहुत दिलचस्प है क्योंकि वह तुरंत नहीं गया, दामर हैमलिन की तरह, वह तुरंत चला गया, वह तुरंत जमीन पर गिर गया। क्रिस के मामले में, उन्होंने कुछ और सेकंड का समय लिया। मेरा अनुमान है कि हिट, जब यह शुरू हुई, तो इसने केवल एक सर्पिल तरंग उत्पन्न की जिसे टूटने में समय लगा। और वीएफ में जाने से पहले उन्हें वीटी मिला। और दामर के मामले में, यह शायद बहुत जल्दी वीएफ में चला गया। और इसीलिए वह तुरंत बेहोश हो गया।
स्ट्रोगेट्ज़ (21:00): तो, वीटी - वेंट्रिकुलर टैचीकार्डिया। वीएफ - वेंट्रिकुलर फाइब्रिलेशन। वह तो और भी घातक है. आइए एक सेकंड के लिए डिफाइब्रिलेटिंग के इस प्रश्न पर वापस जाएं, क्योंकि आपने आश्चर्यजनक बात का उल्लेख किया है - क्या मैंने आपको सही सुना? आपने ऐसा कुछ कहा कि सैकड़ों जूल की आवश्यकता है? या आजकल डिफाइब्रिलेटर में उपयोग किया जाता है?
फेंटन (21:18): ठीक है, इसलिए यदि यह बाहरी है तो यह 120 से 360 के बीच हो जाता है। यदि यह आंतरिक है, तो यह 20 तक कम हो सकता है। खैर, "कम।" बीस जूल, लेकिन फिर भी यह दर्दनाक है।
स्ट्रोगेट्ज़ (21:27): यदि कोई मरीज इस बारे में बात करता है कि डीफाइब्रिलेटेड होने पर कैसा महसूस होता है, तो वे इसका वर्णन कैसे करते हैं?
फेंटन (21:32): अक्सर जब आपको फाइब्रिलेशन होता है तो आप बेहोश हो जाते हैं। इसलिए आपको यह बार-बार महसूस नहीं होगा. लेकिन आलिंद फिब्रिलेशन के मामले में - कभी-कभी आपको एएफ, आलिंद फिब्रिलेशन होता है - आपको डॉक्टरों के पास जाना होगा, और फिर वे डिफाइब्रिलेशन करेंगे, उन्हें एक झटका देना होगा। मेरे एक छात्र के मामले में, उसने मुझे बताया कि उसे एएफ हो गया था और वह अस्पताल गया और उन्होंने उसे कार्डियोवर्ट किया, और उसे कार्डियोवर्ट करने के लिए, उन्होंने उसे कुछ शामक दवा दी, जिससे वह बेहोश हो गया। और फिर वह कहता है कि उसे किसी को चिल्लाते हुए सुनना याद है। और फिर बाद में उन्होंने उससे कहा कि नहीं, यह वह था जो सदमे से चिल्ला रहा था, लेकिन उसे याद नहीं था कि यह वह था। तो झटका इतना बड़ा है कि दर्द होता है. इसीलिए वे तुम्हें बेहोश करते हैं। और इसीलिए वास्तव में यह बहुत महत्वपूर्ण है कि जब वे डिफाइब्रिलेशन करते हैं, तो उन्हें इसे ईसीजी से जोड़ना होता है। क्योंकि जैसा कि मैंने उल्लेख किया है, जब वे एएफ को डिफाइब्रिलेट करने के लिए जाते हैं, तो आप ईसीजी से जुड़ जाते हैं, इसलिए आप जानते हैं, जब आप शॉक करते हैं, तो आप इसे टी तरंग के दौरान या टी तरंग के अंत में नहीं करते हैं। क्योंकि तब आप निलय में फाइब्रिलेशन शुरू कर सकते हैं। वे हमेशा, हर बार जब वे आपका डिफाइब्रिलेशन करते हैं, तो वे ईसीजी से जुड़ जाते हैं, और फिर वे सुरक्षित समय पर शॉक लगाते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (22:33): तो आपने अब उल्लेख किया है - और मुझे नहीं लगता कि हमने अब तक इस अंतर पर जोर दिया है, इसलिए हमें, शायद करना चाहिए - एट्रियल बनाम वेंट्रिकुलर फाइब्रिलेशन। मुझे याद है कि कुछ साल पहले, हमारे पास एक राष्ट्रपति थे - मुझे लगता है कि वह राष्ट्रपति जॉर्ज बुश थे, बुजुर्ग, जॉर्ज डब्लू. बुश के पिता - जिन्हें, अगर मुझे याद है, तो एक प्रकार की पुरानी बीमारी के रूप में एट्रियल फाइब्रिलेशन था ... जैसे कि वह इसके साथ रहते थे . अगर मुझे ठीक से याद आ रहा है.
फेंटन (22:33): हाँ, मुझे ऐसा लगता है।
स्ट्रोगेट्ज़ (22:40): वेंट्रिकुलर फिब्रिलेशन, यदि इलाज न किया जाए, तो घातक होगा।
फेंटन: सही।
स्ट्रोगेट्ज़ (23:01): क्योंकि आप कोई रक्त पंप नहीं कर रहे हैं। लेकिन आलिंद फिब्रिलेशन एक ऐसी चीज़ है जिसके साथ आप रह सकते हैं?
फेंटन (23:06): हाँ। तो इस अलगाव के साथ यह अच्छी बात है, जैसा कि आप कह रहे थे। यदि निलय में फ़िब्रिलेशन होता है, तो आपको सेकंड, मिनटों के भीतर डिफाइब्रिलेशन करना होगा, है ना? आप डिफाइब्रिलेट करने में जितना अधिक समय लेंगे, डिफाइब्रिलेट करना उतना ही कठिन होगा - क्योंकि ऊतक कम उत्तेजित हो जाते हैं, क्योंकि वहां ऑक्सीजन कम हो जाती है, और फिर आपके मस्तिष्क में ऑक्सीजन भी कम हो जाती है। और ठीक होने की संभावना बहुत कम है. तो आपको वास्तव में निलय में बहुत तेजी से डिफाइब्रिलेट करना होगा। अटरिया में - अटरिया और निलय शारीरिक रूप से जुड़े हुए हैं लेकिन विद्युत रूप से अलग हो गए हैं। इसलिए जब आपके अटरिया में फाइब्रिलेशन होता है, तब भी निलय सिकुड़ सकते हैं - पूरी तरह से या नियमित रूप से नहीं, लेकिन सिकुड़ सकते हैं और शरीर में रक्त भेज सकते हैं। तो आलिंद फिब्रिलेशन, आप जीवित रह सकते हैं लेकिन आपके पास हमेशा होता है... आप थका हुआ महसूस करते हैं। आप वास्तव में हिल नहीं सकते क्योंकि निलय उतनी अच्छी तरह सिकुड़ नहीं रहे हैं जितना वे सिकुड़ सकते थे। और यह भी है, क्योंकि अटरिया लगातार रक्त पंप नहीं कर रहा है, कुछ रक्त वहां रह सकता है, और रक्त के थक्के बनाना आसान है। थक्के शरीर में जा सकते हैं और फिर यह आपको स्ट्रोक का कारण बन सकता है।
(24:05) इसलिए जब आपके पास एएफ है, तो स्ट्रोक होने की संभावना बढ़ जाती है। और एएफ, यह ज्यादातर लोगों के साथ तब होता है जब वे बूढ़े हो जाते हैं। ठीक है, अधिकांश लोगों में नहीं, लेकिन जैसे-जैसे आपकी उम्र बढ़ती है, एएफ होने की संभावना बहुत अधिक हो जाती है। अमेरिका में लगभग 2.2 मिलियन लोगों को एएफ है। जैसे AF से पीड़ित 70% लोग 65 से 85 वर्ष के बीच के हैं। और एएफ के बारे में एक दिलचस्प बात यह है कि यह धीरे-धीरे शुरू होती है। लहर टूटने लगती है और सर्पिल तरंगें उत्पन्न करने लगती है, लेकिन फिर वे गायब हो जाती हैं। वे चले जाते हैं. तो स्वतः समाप्त हो जाता है. लेकिन जैसे-जैसे वे प्रकट होते जाते हैं, वे और अधिक सामने लाते हैं, जितनी देर तक वे प्रकट होते हैं, उतनी देर तक वे बने रहते हैं। इसलिए जितनी बार आप एएफ प्राप्त करेंगे, एपिसोड उतने ही लंबे होंगे और इसे समाप्त करना उतना ही कठिन होगा।
(24:46) इसलिए यदि आपको एएफ विकसित होना शुरू हो गया है तो आप डॉक्टर के पास जाकर दवाएँ या अन्य तरीकों का सहारा लेना चाहेंगे, जिन्हें एब्लेशन कहा जाता है। वे कैथेटर के साथ इसके अंदर जा सकते हैं और फिर अटरिया के कुछ हिस्सों को जला सकते हैं। तो फिर इन तरंगों के पास घूमने के लिए पर्याप्त जगह नहीं होती और फिर वे स्वतः समाप्त हो जाती हैं। तो अतालता को समाप्त करने का प्रयास करने के तरीके हैं। और जितनी जल्दी आपको पता चलता है कि आपके पास एएफ है, वे बेहतर काम करते हैं क्योंकि जितनी देर - यह बहुत दिलचस्प है - जैसा कि होता है, यह ऊतक को भी फिर से तैयार करता है। तो ऊतक थोड़ा बड़ा हो जाता है और इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी इसे फिर से तैयार भी कर देती है। इसलिए हर बार जब आपको अधिक फाइब्रिलेशन होता है, तो फाइब्रिलेशन को लंबे समय तक जारी रखना आसान होता है जब तक कि यह कायम न हो जाए। और एक बार जब आप कायम रहते हैं, तो इसे करने का एकमात्र तरीका मूल रूप से इस प्रकार की शुद्धि है कि उन्हें वहां जाना होगा।
स्ट्रोगेट्ज़ (25:31): तो आइए हम यहां अपनी चर्चा के अंतिम भाग में जाएं, जो वास्तव में उस काम पर ध्यान केंद्रित करना है जो आप और आपके छात्र और पोस्टडॉक और सहकर्मी लहरों से लड़ने के बारे में कर रहे हैं। तो हम शुरुआत क्यों न करें, ऐसा क्या है जिसे आप और आपकी शोध टीम उस क्लासिक डिफाइब्रिलेशन के विकल्प के रूप में लेकर आए हैं जिसके बारे में हम अब तक बात करते रहे हैं?
फेंटन (25:52): हृदय की इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के बारे में एक अच्छी बात यह है कि यह वास्तव में जिसे हम भौतिकी या गणित में, अनुप्रयुक्त गणित, एक "उत्तेजक प्रणाली" कहते हैं, उससे अच्छी तरह मेल खाता है। एक उत्तेजनीय प्रणाली के पीछे बहुत सारा गणित होता है जिसका उपयोग गैर-रेखीय प्रणालियों या अराजक प्रणालियों के लिए किया जा सकता है ताकि इन सक्रियणों की गतिशीलता की जांच की जा सके जो अंतरिक्ष, समय और स्थान में हो सकती हैं। तो अच्छी बात यह है कि वास्तव में, जब आपके पास फाइब्रिलेशन होता है, जो कई सर्पिल तरंगें होती हैं, तो गतिशीलता यादृच्छिक नहीं होती है। यह कैसे होता है इसका वर्णन करने के लिए आप गति के समीकरण लिख सकते हैं। और हमने दिखाया है - और अन्य लोगों ने भी दिखाया है - कि यह अराजक हो सकता है। इसलिए फ़िब्रिलेशन की गतिशीलता अव्यवस्थित है। और क्योंकि यह अराजक है, यह यादृच्छिक नहीं है, ऐसे तरीके हैं जिनसे आप नियंत्रण कर सकते हैं। आप वास्तव में जांच कर सकते हैं कि अतालता कैसे व्यवहार करेगी, ताकि आप वास्तव में परेशान हो सकें और एक विशेष तरीके से छोटी गड़बड़ी और नियंत्रण कर सकें।
(26:42) जैसा कि हम जानते हैं, अराजक प्रणालियों के बारे में अच्छी बात यह है कि इसमें आवधिक कक्षाएँ होती हैं जिन्हें आप समय के साथ बना सकते हैं। और आप एक विशेष समय में एक विशेष ताकत के साथ परेशान करने के तरीके ढूंढ सकते हैं जो बहुत छोटी हो सकती है और सिस्टम को नियंत्रित कर सकती है। इसलिए एक चीज जो हम कर सकते हैं वह यह जानना है कि कब एक बड़े झटके के बजाय छोटे झटके से परेशान होना है। इसलिए हमने कुछ तरीके विकसित किए हैं, और अन्य लोग भी इस क्षेत्र पर काम कर रहे हैं, हमने यह पता लगाने की कोशिश की कि गैर-रैखिक गतिशीलता और अराजक दृष्टिकोण का उपयोग कैसे किया जाए जो गड़बड़ी को कम करने के लिए अराजक प्रणालियों का उपयोग कर रहे हैं जो वास्तव में समाप्त या नियंत्रण पर काम कर सकते हैं एक प्रणाली।
(27:17) तो कल्पना कीजिए - मुझे नहीं पता कि यह एक अच्छा सादृश्य है - लेकिन जब आपके पास बहुत सारे सिक्कों वाला एक बॉक्स हो, और आप सभी सिक्कों को एक किनारे में रखना चाहते हैं, तो आप शायद एक बड़ा सादृश्य बना सकते हैं फेरबदल करें, और फिर सभी सिक्के एक तरफ चले जायेंगे, है ना? लेकिन इसके बजाय, आप छोटे-छोटे फेरबदल कर सकते हैं, और धीरे-धीरे, आप सिक्कों को एक किनारे पर ले जा सकते हैं। तो यह मुख्य विचार है, कि यदि आप किसी विशेष समय में कम ऊर्जा वाले विशेष स्थानों में गड़बड़ी कर सकते हैं, तो आप वास्तव में सिस्टम को सिंक्रनाइज़ कर सकते हैं और अतालता को समाप्त कर सकते हैं।
(27:42) यह बहुत अच्छा था क्योंकि हमने इसे सैद्धांतिक दृष्टिकोण से शुरू किया, फिर कुछ संख्यात्मक सिमुलेशन किए। और फिर हम इन विट्रो और फिर विवो में प्रयोगों में गए जहां वास्तव में हम केवल 10% ऊर्जा का उपयोग करके हृदयों को डिफाइब्रिलेट करने में सक्षम थे। इसलिए बड़े ऊर्जा झटकों का उपयोग करने के बजाय, आप 10% का उपयोग कर सकते हैं, इस तरह के कुछ झटके और डिफाइब्रिलेट कर सकते हैं। तो कल्पना कीजिए, यदि आपको माइक टायसन द्वारा मारा जाए तो आप क्या पसंद करेंगे: क्या आप एक झटका पसंद करेंगे या दो थप्पड़? इसलिए शायद कुछ थप्पड़ खाना बेहतर है, भले ही वे शायद बहुत दर्दनाक हों, लेकिन एक बड़ी मार की तुलना में कम दर्दनाक होते हैं, है ना? तो यह मुख्य विचार है कि आप छोटे-छोटे झटके लगा सकते हैं और फिर सिस्टम को नियंत्रित कर सकते हैं। हम उस विचार को लागू करने के लिए विभिन्न तरीकों पर काम कर रहे हैं। और हम अब तक सफल रहे हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (28:28): क्या यह विचार कुछ इस प्रकार है, मुझे पता है कि कभी-कभी जब आपके पास एक सर्पिल लहर होती है, तो वे इस तरह से आती हैं कि कुछ लोग हो सकते हैं, इसलिए बोलने के लिए, दाएं हाथ वाले और अन्य बाएं हाथ वाले। वे अक्सर जोड़े में आते हैं। और यदि आप बाएं हाथ वाले को दाएं हाथ वाले से मारते हैं, तो वे दोनों गायब हो जाएंगे। क्या आप इसी तरह का काम कर रहे हैं? क्या आप मौजूदा सर्पिल तरंग में धमाका करने के लिए एक सर्पिल तरंग इंजेक्ट करने का प्रयास कर रहे हैं? या क्या आप हृदय से एक सर्पिल तरंग को धकेलने का प्रयास कर रहे हैं, या क्या?
फेंटन (28:53): खैर, यह पता चला है कि वास्तव में, अंत में यही होता है, या अंत में यही आवश्यकता होती है, कि आपको डीफाइब्रिलेट करने की आवश्यकता होती है। हर बार जब आपको फाइब्रिलेशन होता है, तो आपके पास कई सर्पिल तरंगें होती हैं। और आपके पास सर्पिल तरंगें हैं जो दक्षिणावर्त घूमती हैं और सर्पिल तरंगें हैं जो वामावर्त घूमती हैं। और जब वे प्रकट हों, तो आपको उन सभी को समाप्त करना होगा। और जिस तरह से आप उन सभी को समाप्त करते हैं वह हर एक को उसके समकक्ष से मिलाने के द्वारा होता है। इसलिए जब आप बड़ा झटका लगाते हैं, तो वास्तव में आप जो कर रहे होते हैं वह प्रभावी होता है। आप सभी ऊतकों को उत्तेजित करते हैं, जैसे कि आप सभी सर्पिल तरंगों को एक दिशा से दूसरी दिशा की सर्पिल तरंगों से जोड़ रहे हैं। इसलिए यदि आप सभी ऊतकों को उत्तेजित करते हैं, तो आप ऐसा तुरंत ही करते हैं।
(29:27) तो हम वास्तव में हाल ही में एक सिद्धांत लेकर आए हैं कि चरण स्थान की गतिशीलता का उपयोग करके आप वास्तव में सिस्टम की गतिशीलता को भौतिक स्थान में नहीं, बल्कि सिस्टम के चर की गतिशीलता के स्थान में मैप कर सकते हैं। वह वास्तव में आपको बता सकता है कि कहां परेशान होना है। और यह पता चलता है कि जब आप भौतिक स्थान पर वापस जाते हैं, तो अतालता को समाप्त करने का सबसे आसान तरीका तरंग के पीछे किनारे पर एक उत्तेजना करना है जो एक सर्पिल तरंग को उनके समकक्ष सर्पिल तरंग से जोड़ता है। और उस तंत्र को हम वास्तव में "टेलीपोर्टेशन" कहते हैं क्योंकि एक सर्पिल तरंग जो एक बिंदु पर होती है, आप वास्तव में एक उत्तेजना के साथ इसे प्रभावी ढंग से कहीं और ले जा सकते हैं। तो तुरंत आप इसे एक उत्तेजना द्वारा डोमेन में एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जा सकते हैं जो कि सर्पिल लहर की लहर के पीछे अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया है। इसलिए डिफाइब्रिलेट करने के लिए, आप उन सभी सर्पिल तरंगों को टेलीपोर्ट करना चाहते हैं जो दक्षिणावर्त हैं और उनके समकक्ष जो वामावर्त हैं। और यदि आप इसे सबसे कम ऊर्जा के साथ करते हैं, तो आप सबसे कम ऊर्जा के साथ डिफाइब्रिलेट करने में सफल होते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (30:26): यह बहुत दिलचस्प लगता है। लेकिन मैं कल्पना कर सकता हूं कि डॉक्टर कुछ कारणों से इस पर आपत्ति जता रहे होंगे। एक बात के लिए, आप जानते हैं, जब यह जीवन और मृत्यु का मामला होता है, जैसे किसी व्यक्ति के पास केवल कुछ सेकंड होते हैं, तो आप देख सकते हैं कि वे पैडल का उपयोग क्यों करना चाहते हैं। यह वास्तव में कारगर है। यदि आप किसी ऐसी चीज़ का वर्णन कर रहे हैं जिसके लिए सटीक माप और समय की आवश्यकता है, तो क्या वे आपसे यह नहीं कहेंगे, “हमारे पास इसके लिए समय नहीं है। हम वे माप नहीं कर सकते. यह व्यक्ति ज़मीन पर पड़ा हुआ है।”
फेंटन (30:52): ठीक है। नहीं, आप बिल्कुल सही हैं. जब आप कुछ ऐसी चीज़ों के बारे में बात कर रहे हैं जो वास्तव में जीवन और मृत्यु हैं। तो यहाँ भी यही स्थिति है. हमने जो कम ऊर्जा डिफाइब्रिलेशन विधियां विकसित की हैं, वे स्पष्ट रूप से कम्प्यूटेशनल रूप से काम करती हैं, और वे प्रयोगशाला में काम करती हैं। लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे हर समय, हर जगह काम करें, इसे एक विशेष तरीके से डिजाइन करने की आवश्यकता है। तो अभी, जब आपके पास डिफाइब्रिलेटर बनाने वाले निर्माता हैं, तो वे कहते हैं, "अभी यह काम करता है," ठीक है? मुख्य विचार, यह अभी काम करता है, हम इसे कम क्यों करना चाहते हैं? हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि हम उन लागू सिद्धांतों को विकसित कर सकें जो कम ऊर्जा पर भी हमेशा सफल होते हैं।
(31:28) तो आप इसे पहले सन्निकटन के रूप में करने का प्रयास कर सकते हैं। और यदि नहीं, यदि यह विफल हो जाता है, तो आप बड़ा झटका देते हैं। आपको यह सुनिश्चित करने की ज़रूरत है कि जब आप इन्हें लागू करते हैं, तो आप बहुत लंबा इंतजार न करें ताकि अंत में डीफाइब्रिलेट करना बहुत कठिन हो।
(31:39) अभी, बहुत सारे इम्प्लांटेबल डिफाइब्रिलेटर, वे जो करते हैं वह एक बड़ा झटका देने से पहले करते हैं, वे वह करने की कोशिश करते हैं जिसे एटीपी, एंटी-टैचीकार्डिया पेसिंग कहा जाता है। जब एक अतालता बनती है, तो सामान्य तौर पर यह एक सर्पिल तरंग से शुरू होती है जो कई में विकसित होती है। तो मुख्य विचार यह है कि एक बार एल्गोरिदम यह पता लगा लेता है कि आपके निलय में फाइब्रिलेशन है, तो वे सर्पिल तरंगों के घूर्णन की तुलना में थोड़ी तेज गति से चलने की कोशिश करेंगे, यह देखने के लिए कि वे तरंग को प्रभावित कर सकते हैं और इसे समाप्त कर सकते हैं। इसलिए वे इस एटीपी का थोड़ा सा उपयोग करते हैं। और फिर अगर यह काम नहीं करता है, तो वे सदमे में चले जाते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (32:11): मैं बस यह सोच रहा हूं कि यह उन लोगों का मनोविज्ञान दिलचस्प है जो इम्प्लांटेबल डिफाइब्रिलेटर बनाते हैं या जो डॉक्टर अपने मरीजों में उनका उपयोग करते हैं, कि वे इस तरह का सौम्य काम करने को तैयार हैं - मैं इस एटीपी को मानता हूं, एंटी-टैचीकार्डिया पेसिंग, यह हृदय को विस्फोट, प्रत्यारोपण योग्य विस्फोट देने से पहले उसे बचाने का एक प्रकार का सौम्य या अधिक सौम्य प्रयास है। इसलिए वे पहले से ही इस तरह के विचार के लिए तैयार दिखते हैं कि बड़ी बंदूक लाने से पहले कुछ हल्का करने की कोशिश करें।
फेंटन (32:41): ठीक है। तो यह बीच की बात है. एटीपी एक इलेक्ट्रोड के साथ किया जाता है जो इससे जुड़ा होता है... इसलिए सामान्य तौर पर डिफाइब्रिलेटर, वे वेंट्रिकल में मौजूद इलेक्ट्रोड और डिफाइब्रिलेटर के बीच एक बिजली का झटका देते हैं। तो इस तरह वे उन दोनों के बीच एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं। और जब वे एटीपी करते हैं, तो वे वेंट्रिकल पर मौजूद इलेक्ट्रोड से आधार बनाते हैं। हमारे पास जो विचार हैं उनमें से एक यह है कि कम ऊर्जा के झटके करने के लिए उन दोनों - इलेक्ट्रोड और डिफाइब्रिलेटर के आधार - के बजाय कम ऊर्जा वाले डिफाइब्रिलेशन को करने का प्रयास किया जाए। लेकिन इसमें अभी भी कुछ समय की आवश्यकता है, और हमें यह सुनिश्चित करने के लिए काम करने की आवश्यकता है कि हम हमेशा यह दिखाएं कि डीफाइब्रिलेट करना हमेशा सुरक्षित और सफल होता है।
(33:19) लेकिन एक भौतिक विज्ञानी के मेरे दृष्टिकोण से, मुझे लगता है कि यह आश्चर्यजनक है कि हम मौजूद उत्तेजनीय प्रणालियों की अवधारणाओं का उपयोग करके अतालता की बहुत सी गतिशीलता को समझने में सक्षम हैं, जो कई वर्षों से अस्तित्व में हैं वर्षों, रासायनिक ऑसिलेटर और उस जैसी चीजों की गतिशीलता का वर्णन करने के लिए। और सिद्धांत को लागू किया जा सकता है. और वास्तव में, संख्यात्मक रूप से, हम हमेशा देख सकते हैं कि यह काम करता है। और हम प्रयोगों के लिए आगे बढ़ते हैं। और हम वास्तव में देख सकते हैं कि यह काम करता है।
(33:44) तो रोमांचक बात यह है कि केवल उन अवधारणाओं का उपयोग करके डिफाइब्रिलेट करने के नए तरीकों की नई तकनीकों को विकसित करने के लिए लागू किया जा सकता है, यह सिर्फ वह तरीका नहीं है जिसे अभी खोजा गया था, कि केवल एक बड़ा झटका काम करेगा, जब तक क्योंकि यह बहुत मजबूत है. इसलिए यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह लागू है, अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है। लेकिन सिद्धांत वहाँ है. और मुझे लगता है कि यही रोमांचक है। फिर इसे कैसे सफलतापूर्वक और विश्वसनीय बनाया जाए इसका इंजीनियरिंग हिस्सा, हाँ, अभी एक लंबा रास्ता तय करना है। लेकिन हमारे पास इसकी पृष्ठभूमि है कि कहां से शुरुआत करें।
स्ट्रोगेट्ज़ (34:14): ओह, यह बहुत अच्छा है। आप जानते हैं, एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जो स्वयं गणित करता है, मैं रोमांचित हूं कि आपके पास ये सैद्धांतिक विचार हैं जो जीवन बचाने वाले साबित हो सकते हैं या उन लोगों के लिए जीवन की गुणवत्ता में सुधार कर सकते हैं जिन्हें उनकी आवश्यकता है। तो आइए मैं आपसे इसके विवरण के बारे में कुछ प्रश्न पूछता हूं। मैं आपसे कंप्यूटर भाग और प्रायोगिक भाग के बारे में पूछना चाहता हूँ। तो हम कंप्यूटर से शुरुआत क्यों न करें? ये गणनाएँ ऐसी लगती हैं जैसे वे कठिन होंगी। मैंने कहीं पढ़ा है कि आपको प्रत्येक कोशिका के लिए 40 या 50 अंतर समीकरणों, गैर-रेखीय अंतर समीकरणों की आवश्यकता है क्योंकि मुझे लगता है कि आप आयनिक चालन और वोल्टेज और सांद्रता पर नज़र रख रहे हैं। तो वे सिर्फ एक सेल के लिए कठिन समीकरण हैं और फिर आपके पास निपटने के लिए बहुत सारी सेल हैं। आप ये गणनाएँ कैसे करते हैं? क्या आप सुपर कंप्यूटर का उपयोग कर रहे हैं? क्या आप ग्राफ़िक्स कार्ड का उपयोग कर रहे हैं, या क्या?
फेंटन (35:04): हां, सेल में विद्युत वोल्टेज को मापने के लिए, आपको कैल्शियम गतिशीलता के अलावा, मौजूद सभी आयन चैनलों और गुजरने वाली सभी धाराओं को ध्यान में रखना होगा। तो आप एक भौतिक विज्ञानी के रूप में गोलाकार गाय की खोज कर सकते हैं - इस मामले में, गोलाकार कोशिका। और सरल मॉडल बनाएं जिनमें केवल दो चर हों। दो चर आपको यह बताने के लिए पर्याप्त हैं कि सामान्य तौर पर क्या होगा। लेकिन जैसा कि आप सेल की गतिशीलता और वहां मौजूद सभी जटिलताओं के बारे में अधिक सटीक जानकारी प्राप्त करना चाहते हैं, आप उन मॉडलों का उपयोग करना शुरू कर सकते हैं जिन्हें लोगों ने वर्षों से विकसित किया है। बायोमेडिकल इंजीनियरों ने जटिल मॉडल विकसित किए हैं। कुछ मॉडलों में केवल एक सेल के लिए 100 अंतर समीकरण शामिल होते हैं। आप कल्पना कर सकते हैं कि आपके पास चरों की संख्या हजारों में है। आपके पास चरों की संख्या जितनी अधिक होगी, प्रयोगात्मक डेटा की संख्या [उतनी अधिक] आपको यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक होगी कि आप वास्तविक न्यूनतम में नहीं हैं, स्थानीय न्यूनतम में नहीं हैं। लेकिन इसकी परवाह किए बिना, इन मॉडलों का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाना चाहिए कि यह कैसे काम करता है।
(36:16) इसलिए जब आप अंतरिक्ष में इन मॉडलों का अध्ययन करते हैं, तो अब आपको सभी हृदय कोशिकाओं का हिसाब देना होगा। और कभी-कभी संख्यात्मक रूप से, आपको हृदय कोशिकाओं के विवेकीकरण से भी कम समय में विवेक करना पड़ता है क्योंकि हम कोशिका के माध्यम से विद्युत गतिविधि के प्रसार को कैसे मॉडल करते हैं। तो जब आप 2डी या 3डी यथार्थवादी हृदयों में जाते हैं तो आपके पास लाखों हृदय कोशिकाएं होती हैं जिनका आपको अनुकरण करना होता है। इसलिए ज्यादातर समय लोग सुपर कंप्यूटर का इस्तेमाल करते हैं। इसलिए आपको विद्युत गतिविधि का अनुकरण करने के लिए सुपर कंप्यूटर का उपयोग करने की आवश्यकता है। और कभी-कभी केवल कुछ सेकंड करने में कई-कई घंटे लग जाते हैं। यह एक बड़ी, बड़ी समस्या है. गतिशीलता को तेज़ करने का प्रयास करने के तरीके हैं। आप समय और स्थान के अनुकूल तरीकों और अधिक जटिल तरीकों का उपयोग कर सकते हैं जो हमने और कई अन्य लोगों ने किया है। तो आप तेजी से सिमुलेशन चला सकते हैं।
(36:46) पिछले 10-15 वर्षों में, गेमिंग के लिए ग्राफिक कार्ड के विकास ने वास्तव में सुपर कंप्यूटर सिमुलेशन को बहुत बार करने की अनुमति दी है। कभी-कभी आप उन्हें पीसी में या लैपटॉप में भी कर सकते हैं, आपके पास जीपीयू में हजारों प्रोसेसर हो सकते हैं, और इन प्रोग्रामों का उपयोग करके सिमुलेशन विकसित कर सकते हैं जिनकी पहुंच सीपीयू तक नहीं, बल्कि जीपीयू तक हो सकती है, जिसमें तेजी लाने के लिए कई प्रोसेसर होते हैं वे गतिशीलता जिसे वे स्क्रीन पर चित्रित कर रहे हैं।
(37:12) तो होता यह है कि रंग भरने के लिए स्क्रीन पर प्लॉट करने के लिए जिन पिक्सेल का उपयोग किया जाता है, उनका उपयोग करने के बजाय, आप उनका उपयोग उस मॉडल के लिए वेरिएबल्स को ध्यान में रखने के लिए कर सकते हैं जो आप करना चाहते हैं। तो फिर आप सिस्टम के प्रत्येक वेरिएबल के लिए पिक्सेल की जानकारी का उपयोग कर सकते हैं। और फिर कई वेरिएबल जीपीयू में कोशिकाएं हैं और इसे समानांतर में वास्तव में बहुत तेजी से चलाते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (37:33): मैं उस बिंदु को रेखांकित करना चाहता हूं। मुझे लगता है कि यह उन लोगों के लिए उल्लेखनीय है जिन्होंने इसके बारे में नहीं सोचा है कि आप वीडियो गेम को मज़ेदार, लेकिन एक प्रकार का तुच्छ समझते हैं। आप जानते हैं, यह ऐसा है जैसे बच्चे अपना समय बर्बाद कर रहे हैं या बस इधर-उधर घूम रहे हैं, या बड़े भी अपना समय बर्बाद कर रहे हैं। लेकिन वे गेम को बहुत तेजी से चलाने के लिए एक तकनीक लेकर आए हैं जो आपके जैसे लोगों के लिए उपयोगी हो सकती है जो अंतरिक्ष में फैली हृदय कोशिकाओं के बारे में बहुत तेजी से गणना करने की कोशिश कर रहे हैं। यह कुछ ऐसा नहीं है जिसकी आपने कल्पना की होगी, हो सकता है, आगे बढ़ने का रास्ता हो, लेकिन यह बहुत मूल्यवान साबित हुआ और वीडियो गेम के लिए विकसित इस तकनीक का बहुत ही रचनात्मक उपयोग हुआ।
फेंटन (38:08): हाँ, बहुत से लोग पिछले 15 वर्षों से उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग के लिए उनका उपयोग कर रहे हैं। और फिर एनवीडिया ने ऐसा करने के लिए अपनी स्वयं की भाषा विकसित की, यह CUDA भाषा। यह CUDA में C कंपाइलर या CUDA में फोरट्रान कंपाइलर भी हो सकता है। हाँ, मेरे पुराने सलाहकार रॉबर्ट गिल्मर कहा करते थे, “पहले आप कंप्यूटर पर बहुत पैसा खर्च करते थे। अब आपको कंप्यूटर के लिए सॉफ़्टवेयर कोड करने वाले लोगों पर बहुत पैसा खर्च करना होगा। क्योंकि अब यह है, आपको सुपर कंप्यूटर पर पैसा खर्च करने की आवश्यकता नहीं है - आप सस्ते GPU कंप्यूटर पर पैसा खर्च कर सकते हैं। लेकिन अब ऐसा करने के लिए कोड लिखना अधिक जटिल हो गया है।
(38:41) लेकिन वहाँ कई अलग-अलग भाषाएँ हैं। और हमने WebGL नामक एक के साथ काम करना शुरू किया जो आपको सीधे वेब ब्राउज़र के माध्यम से कोड चलाने की अनुमति देता है। तो आप वास्तव में ब्राउज़र में सिमुलेशन चला सकते हैं। इसलिए वे ऑपरेटिंग सिस्टम से स्वतंत्र हैं और डिवाइस से स्वतंत्र हैं। इसलिए जब तक जीपीयू उस प्रोग्राम की मेमोरी को संभाल सकता है जिसे आप चलाना चाहते हैं, आप इसे सेल फोन पर भी चला सकते हैं। सेल फ़ोन बहुत शक्तिशाली है. अब आपके सेल फोन, हमारे द्वारा भेजे गए चंद्र मॉड्यूल पर की गई सभी गणनाओं से कहीं अधिक शक्तिशाली हैं। यह आश्चर्यजनक है कि उनके पास कितनी शक्ति है। तो आप वास्तव में एक 3डी दिल का अनुकरण कर सकते हैं - एक छोटा 3डी दिल, खरगोश के दिल की तरह - एक हाई-एंड सेल फोन पर। हम वास्तविक समय में सिमुलेशन कर सकते हैं।
(39:23) इसके अलावा, अच्छी बात यह है कि वे ऐसा कर सकते हैं, क्योंकि वे सिमुलेशन करने के लिए आपके द्वारा स्क्रीन पर दिखाए गए पिक्सेल का उपयोग कर रहे हैं, आप सीधे ऊतक को उत्तेजित कर सकते हैं या सिमुलेशन में पैरामीटर बदल सकते हैं और देख सकते हैं कि क्या होता है जैसे ही आप सिस्टम की गतिशीलता की जांच करते हैं। और यह किसी भी प्रतिक्रिया-प्रसार प्रणाली या किसी आंशिक अंतर समीकरण के लिए किया जा सकता है। तो आप इसे द्रव गतिकी के लिए कर सकते हैं, आप इसे क्रिस्टल विकास के लिए कर सकते हैं। तो, जीपीयू, ग्राफ़िक कार्ड के बारे में यह अच्छी बात है। यह अब बहुत शक्तिशाली है. हम अब उस प्रकार के सिमुलेशन कर सकते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (39:52): तो मैं केवल प्रयोगों का प्रश्न उठाकर अपनी बात समाप्त करता हूँ। आपने उनका उल्लेख किया. लेकिन अपने परिचय में, मैंने उल्लेख किया कि आप जानवरों के दिल के अलावा, उपयोग कर रहे हैं... बेशक, वास्तव में नाटकीय बात वास्तविक मानव दिल का उपयोग करना है। और इसलिए मैं समझता हूं कि आपको दाताओं, अंग दाताओं से मानव हृदय तक पहुंच प्राप्त हुई है। क्या आप इसके बारे में थोड़ा बता सकते हैं और उन्होंने आपको क्या सिखाया है?
फेंटन (40:15): हाँ, इसलिए कई वर्षों से, हमने हमेशा जानवरों के दिल का उपयोग किया है - खरगोश, गिनी सूअर, कभी-कभी सूअर। और जब मैं कॉर्नेल में था, तो हम वास्तव में घोड़े के दिल का भी इस्तेमाल करते थे, और घोड़े का दिल बहुत बड़ा होता है। यह एक साथ दो बास्केटबॉल से भी बड़ा है। वे दौड़ने के लिए बने हैं। इसलिए जब आप घोड़े को खोलते हैं, तो अंदर आप ज्यादातर फेफड़े और हृदय देख सकते हैं।
(40:35) मुख्य विचार जानवरों के उपयोग को कम करने का प्रयास करना है। और साथ ही, सबसे महत्वपूर्ण, मुख्य मामला, जिसका हम अध्ययन करना चाहते थे वह मानव हृदय है। इसलिए जब मैं यहां जॉर्जिया टेक में आया, तो मैंने सहयोग करने की कोशिश की, मैंने अस्पताल में एमोरी विश्वविद्यालय में, एमोरी में हृदय रोग विशेषज्ञों के साथ सहयोग किया। और अंततः, कुछ वर्षों के बाद, कुछ हृदय रोग विशेषज्ञों के साथ सहयोग करके, हम वकीलों के साथ कुछ प्रोटोकॉल और रोगियों के साथ अनुमतियाँ लिखने में सक्षम हुए। अक्सर जब किसी रोगी का हृदय प्रत्यारोपण होता है, तो हम रोगी से हृदय प्राप्त कर सकते हैं। वे हमें बुलाते हैं और हम ऑपरेटिंग रूम के बाहर इंतजार कर रहे हैं। जैसे ही नया हृदय आता है और वे मरीज का हृदय निकालकर हमें दे देते हैं। इसलिए मैं इसे तैयार कर सकता हूं और जॉर्जिया टेक में ला सकता हूं, जो अस्पताल से एमोरी से 10 मिनट की दूरी पर है। इसलिए मैं इसे हमारी प्रयोगशाला में लाता हूं, और मैं इसे रक्त जैसी किसी चीज से सुगंधित कर सकता हूं। आप जिसे टायरोड का घोल कहते हैं उसका उपयोग कर सकते हैं, यह एक ऐसा घोल है जिसमें हृदय को जीवित रखने के लिए आवश्यक सभी आयन होते हैं। और हम हृदय को पुनर्जीवित कर सकते हैं। यह कुछ-कुछ वैसा ही है - वास्तव में फ्रेंकस्टीन जैसा। सचमुच है. यह बस है, यह जीवित है! यह बस है, दिल लाओ, बस इसे छिड़कना शुरू करो, वह जीवित वापस आ जाता है। और यह सिकुड़ने लगता है। और फिर हम वहां प्रयोग कर सकते हैं.
(40:40) विद्युत संकेतों को देखने के लिए, हम ऑप्टिकल मैपिंग नामक चीज़ का उपयोग करते हैं। आप एक डाई डालते हैं जो एक वोल्टेज डाई है जो हृदय की झिल्ली में जाती है। और ये रंग एक आवृत्ति पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं और एक अलग आवृत्ति पर उत्सर्जित करते हैं। कि शिखर उत्सर्जन वोल्टेज का एक कार्य है। इसलिए जैसे ही वोल्टेज बदलता है, उत्सर्जन स्पेक्ट्रा बदल जाता है। तो एक निश्चित आवृत्ति पर आपको मिलने वाले प्रकाश की मात्रा बदल जाती है। तो, आप कैमरे में कुछ फिल्टर लगा सकते हैं और फिर आप प्रकाश की तीव्रता में बदलाव के रूप में पूरे अंतरिक्ष में विद्युत संकेत को सीधे देख सकते हैं। और फिर हम कर सकते हैं सर्पिल तरंगों की कल्पना करें वह रूप. हम वास्तव में वास्तविक जीवन में सर्पिल तरंगों को देख सकते हैं, हम सर्पिल तरंगों को घूमते हुए, सर्पिल तरंगों को टूटते हुए, वे कैसे आरंभ करते हैं और वास्तव में कैसे देख सकते हैं जब हम उत्तेजना करते हैं, तो हम उन्हें कैसे परेशान कर रहे हैं ताकि वे या तो जारी रह सकें या समाप्त हो सकें। तो यह बहुत आश्चर्यजनक है कि अब हम वास्तव में उन प्रयोगों को वास्तविक हृदयों में, वास्तविक मानव हृदयों में कर सकते हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (42:38): यह सचमुच आश्चर्यजनक है। मेरा मतलब है, क्योंकि यह कुछ ऐसा है, आप जानते हैं, मैं व्यक्तिगत रूप से एक्साइटेबल मीडिया और हृदय अतालता के बारे में इस तरह के प्रश्न में रुचि रखता हूं, जब से मैंने बहुत समय पहले, 1980 के दशक की शुरुआत में, आर्ट विनफ्री नामक एक सज्जन के साथ काम किया था। और उन दिनों दिलों पर लहरों के दृश्य की शुरुआत ही हुई थी। लेकिन अधिकतर यह सैद्धांतिक था. हमने सर्पिल तरंगों की कल्पना की। हमारे गणित और रासायनिक एनालॉग्स ने हमें बताया कि सर्पिल तरंगें या उनका त्रि-आयामी सामान्यीकरण, स्क्रॉल तरंगें होनी चाहिए। लेकिन यह विचार कि आप वास्तव में इसे मानव हृदय पर देख सकते हैं, बहुत ही काल्पनिक था। और अब आप यह कर रहे हैं. हमें संभवतः भविष्य के बारे में सोचने का प्रयास करके समाप्त कर देना चाहिए। आप और आपका समूह जो सैद्धांतिक और प्रायोगिक कार्य कर रहे हैं, उसकी आप क्या कल्पना करते हैं? आपका क्या सपना है कि यह कहां ले जा सकता है?
फेंटन (43:27): मुझे लगता है, हम सभी जो खोज रहे हैं, वह यह है कि हम हृदयों को शुरू होने से पहले ही डिफाइब्रिलेशन कर सकते हैं और जान सकते हैं कि कब किसी चीज़ में डिफाइब्रिलेशन विकसित होने वाला है और उन्हें बहुत कम ऊर्जा पल्स के साथ कैसे समाप्त किया जाए। यह पता चला है कि अब डिफाइब्रिलेट करने का प्रयास करने का एक और तरीका है - प्रकाश का उपयोग करना। तो ऐसे कुछ समूह हैं जो हृदय कोशिकाओं में आयन चैनलों को जोड़ने पर काम कर रहे हैं जिन्हें प्रकाश से उत्तेजित किया जा सकता है। तो आप तीव्रता और तरंग दैर्ध्य के आधार पर वास्तव में प्रकाश से उत्तेजित या अस्थिर कर सकते हैं। ऐसा लगता है कि भविष्य में यह संभव है कि आप कोशिकाओं को प्रकाश से उत्तेजित करने वाला एप्लिकेशन बना सकें। और फिर किसी बिंदु पर, शायद आप अपने सिस्टम में आंतरिक रूप से एक प्रकाश डालकर भी डीफाइब्रिलेट कर सकते हैं और बिजली के झटके का उपयोग किए बिना इस तरह से डीफाइब्रिलेट कर सकते हैं। इसे ऑप्टोजेनेटिक्स कहा जाता है। और अमेरिका और यूरोप में कई समूह इस पर काम कर रहे हैं।
स्ट्रोगेट्ज़ (44:19): वाह। वह, वह वास्तव में भविष्यवादी सोच है। अद्भुत! मैं बस यह कहना चाहता हूं कि फ्लेवियो, आज हमारे साथ जुड़ने के लिए आपको बहुत-बहुत धन्यवाद। यह एक दिलचस्प बातचीत रही. तो, हम यहां फ्लेवियो फेंटन के साथ बात कर रहे हैं, जो जॉर्जिया टेक में स्कूल ऑफ फिजिक्स में कार्डियक डायनेमिक्स का अध्ययन करते हैं। हमसे जुड़ने के लिए एक बार फिर बहुत बहुत धन्यवाद, फ्लेवियो।
फेंटन (44:37): ओह, स्टीव। यह मेरा सौभाग्य रहा है. मुझे अपने साथ रखने के लिए आपका बहुत-बहुत धन्यवाद।
कष्ट देनेवाला (44:44): अंतरिक्ष यात्रा चतुर गणित पर निर्भर करती है। अज्ञात सौर प्रणालियों का पता लगाएं क्वांटा पत्रिकाका नया दैनिक गणित खेल, हाइपरजम्प्स। हाइपरजंप आपको अपने रॉकेट को एक एक्सोप्लैनेट से दूसरे ग्रह तक ले जाने के लिए सरल संख्या संयोजन खोजने की चुनौती देता है। स्पॉयलर अलर्ट: जीतने के हमेशा एक से अधिक तरीके होते हैं। अपने सूक्ष्म अंकगणित का परीक्षण करें hyperjumps.quantamagazine.org.
स्ट्रोगेट्ज़ (45: 16): क्यों की खुशी से एक पॉडकास्ट है क्वांटा पत्रिका, एक संपादकीय रूप से स्वतंत्र प्रकाशन जो सिमन्स फाउंडेशन द्वारा समर्थित है। सिमंस फाउंडेशन द्वारा फंडिंग निर्णयों का इस पॉडकास्ट में या इसमें विषयों के चयन, मेहमानों या अन्य संपादकीय निर्णयों पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। क्वांटा पत्रिका. क्यों की खुशी सुसान वालोट और पोली स्ट्राइकर द्वारा निर्मित है। हमारे संपादक जॉन रेनी और थॉमस लिन हैं, मैट कार्लस्ट्रॉम और ज़ैक सावित्स्की के समर्थन से [साथ ही नोना मैककेना और सौगत बोलाखे]. हमारा थीम संगीत रिची जॉनसन द्वारा तैयार किया गया था। जूलियन लिन पॉडकास्ट नाम लेकर आए। एपिसोड कला पीटर ग्रीनवुड द्वारा है और हमारा लोगो जकी किंग द्वारा है। कॉर्नेल ब्रॉडकास्ट स्टूडियो में बर्ट ओडोम-रीड को विशेष धन्यवाद। मैं आपका मेजबान हूं, स्टीव स्ट्रोगेट्ज़। यदि आपके पास हमारे लिए कोई प्रश्न या टिप्पणी है, तो कृपया हमें ईमेल करें सुनने के लिए धन्यवाद।
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- स्रोत: https://www.quantamagazine.org/can-math-and-physics-save-an-arrhythmic-heart-20230712/
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