Visualisering af elektriske mønstre, der ligger til grund for unormale hjertesammentrækninger og deformationer

På trods af fremskridt inden for medicinsk billedbehandling, de mekanismer, der fører til de uregelmæssige sammentrækninger af hjertet under hjerterytmeforstyrrelser, er stadig dårligt forstået.

Forskning fra universitetet i Göttingen i Tyskland tyder på, at eksisterende data fra ultralydsbilleddannelse kan bruges til at arbejde baglæns for at rekonstruere de underliggende elektriske årsager til arytmier. Forskerne beskriver arbejdet i Kaos .

"Hjertevæggen er ret tyk, og den nuværende billeddannelse kan ikke se igennem det, " sagde forfatter Jan Christoph, en biomedicinsk fysiker ved University Medical Center Göttingen. "Kardiologer kan kun kortlægge hjertets overflade ved at indsætte katetre i en patients hjerte, og det er i øjeblikket umuligt at måle den elektriske aktivitet dybt i og i hele hjertemusklen på én gang."

Imidlertid, for bedre at lokalisere mulige årsager til hjerterytmeforstyrrelser, kardiologer skal kunne se dybere ned i vævet. For at hjælpe med at overvinde denne forhindring, Christoph og hans kolleger testede en beregningsmetode for at se, om det ville være muligt at udtrække information om den elektriske aktivitet i hjertet uden direkte at observere det, men udlede det fra hjertets mekaniske deformationer. De mener, at tilgangen kunne kombineres med ultralyd eller MR-billeddannelse.

Forskerne lavede computermodeller af to systemer, der interagerer med hinanden - den ene repræsenterer et stykke af en hjertevæg med en rytmeforstyrrelse og den anden repræsenterer et virtuelt hjerte. I det virtuelle hjerte, den elektriske aktivitet justeres nøje, så den begynder at deformeres på samme måde som det arytmiske hjerte. Lignende tilgange er blevet brugt i computer vejrudsigter, hvor måledata fra vejrstationer assimileres af computermodeller.

Ved at studere de mekaniske egenskaber ved de to hjertemodeller, forskerne fandt ud af, at de var i stand til at rekonstruere de indledende elektriske bølgemønstre næsten nøjagtigt i det arytmiske hjerte.

Påført et hjerte, det betyder, at man studerer mekanisk hjerteadfærd – såsom de sammentrækninger og deformationer, der karakteriserer arytmier – kan afsløre information om den elektriske aktivitet i hjertet, der tidligere var uden for rækkevidde. "Det ville give dig den skjulte elektriske excitation, " sagde Christoph.

Selvom arbejdet kun er blevet testet i computersimuleringer indtil videre, forskerne forventer, at rekonstruktionstilgangen snart kan anvendes ved billeddannelse af patienter. Gruppen vil gennemføre en forundersøgelse af metodens gennemførlighed på patienter, der lider af hjerterytmeforstyrrelser, såsom ventrikulær takykardi, med lægekolleger i Göttingen og Hamborg.

"Vi ønsker at afbilde patienter, når de gennemgår ablationsprocedurer ved hjælp af 3-D ultralydsbilleddannelse, " sagde Christoph. "Så håber vi, at vi kan anvende rekonstruktionsteknikken til at vurdere de unormale elektriske mønstre i hele hjertet."