Význam matematického modelu elektrického polesrdce...

Význam matematického modelu elektrického polesrdce pro interpretaci experimentálně získaných dat

Východisko.
V návaznosti na výsledky našich recentních studií, které zjistily zvýšení QT disperze (QTd) u skupinytěhotných, bylymatematickými postupy hledánymožné geometrické příčiny tohoto nálezu, zejména, zda pozorovanézměny mohou být důsledkem rotace případně posunu srdce.Metody a výsledky. Byl vytvořen model elektrického pole srdečního, které bylo studováno jako pole časověproměnného dipólu v homogenním prostorovém vodiči. Z experimentálně získaných vektorkardiografických záznamů,reprezentujících časový průběh srdečního dipólu, byly pomocí modelu vypočteny povrchové elektrokardiogramy.Ověření adekvátnosti modelu bylo provedeno srovnáním takto rekonstruovaných elekrokardiogramů s empirickýmidaty. Pro zjištění vlivu rotace byla originální empirická VKG data kontrolní skupiny transformována ve shoděs předpokládanými či zjištěnými změnami v důsledku těhotenství, proveden výpočet povrchových elektrokardiogramůa ty porovnány s empiricky získanými kardiogramy skupiny těhotných.Závěry. Na základě uvedených výsledků lze odvodit několik závěrů: 1) Na QT disperzi se nutně podílí složkazpůsobená čistě geometrickými vztahy mezi orientací srdečního vektoru terminální fáze repolarizace a směrem oskonkrétního svodového systému. Takto vzniklá disperze má typický výskyt na povrchu hrudníku – minima trváníQT se nacházejí v rovině kolmé na osu svodu terminálního vektoru. 2) Při stanovení trvání repolarizace z klasickýchhrudních svodů existují v rámci fyziologické variability sklonu elektrické osy orientace terminálního vektoru, z nichžu některých zmíněné minimum trvání QT bude a u jiných nebude zachyceno. Hodnota zjištěné QT disperze mezitěmito dvěma extrémy pak bude významně různá. 3) U horizontálního sklonu srdce bude mít EKG signál ve velkévětšině svodů systému povrchového mapování vyšší voltáž oproti svodům s vertikálnějším sklonem srdeční osyv důsledku menšího úhlu mezi osami terminálního vektoru a většinou svodů. Tato skutečnost bude přispívatk přesnějšímu odečtu konce vlny T a stanovení trvání QT intervalu, obvykle s menší hodnotou QTd. 4) Změnasrdečního pole odpovídající změněné poloze srdce (rotace) sama o sobě nevede ke změně QTd, pokud je tatohodnocena z EKG záznamů z celého hrudníku. Naopak, horizontalizace srdce spíše přispívá ke stanovení nižšíchhodnot QTd, jak je uvedeno výše. 5) QT disperze zjištěná u souboru těhotných ve vysokém stupni těhotenství jespíše než důsledkem geometrických změn zapříčiněná změnou morfologie T smyčky, která byla u souboru těhotnýchpozorována. Dalším možným vysvětlením pozorované disperze je nedipolární charakter změn elektrického poleběhem těhotenství. Naše výsledky svědčí pro hypotézu, že nález QT disperze je v podstatné míře důsledkemrozdílných geometrických poměrů (srdce, hrudníku a detekčního systému) a takto nutně subjektem možných chybdíky ne zcela standardizovanému způsobu měření. Vyvinuté prostředí umožňuje další, podrobnější studium problematikyelektrického pole srdečního.

Klíčová slova:
počítačové modely, elektrokardiografické mapování povrchu těla, elektrické pole srdeční.

Significance of the Mathematical Model of Cardiac Electrical Field for the Interpretation ofExperimental Data

Background.
In concurrence of our recent findings of the elevation of QT dispersion (QTd) in the group of pregnantwomen, mathematical approaches were developed aimed to give possible geometrical explanation whether theobserved changes result from the rotation or from the changed position of the heart.Methods and Results. Mathematical model of the cardiac electrical field approximated as a time variable dipole ina homogenous spatial conductor was developed. From the experimental vectocardiographic records, representingtime course of the cardiac dipole, body surface potential maps were calculated on the basis of the model. To validatethe adequacy of the model, the reconstructed electrocardiograms were compared with the empiric data. To determinethe effects of rotation, original empiric VCG data of the control group were transformed accordingly the hypotheticpregnancy related changes. Calculated surface electrocardiograms were then compared with empiric cardiogramsof the pregnant women.Conclusions. Based on the results, several conclusions can be drawn: 1) QT dispersion is associated also with thegeometrical relations between the direction of cardiac vector during the terminal phase of repolarization and thedirection of axes in the given system of leads. The dispersion then has its typical occurrence at the thoracic surface– minimums of the QT duration are found in the plane perpendicular to the axis of the terminal vector lead. 2) Whenthe duration of repolarization is estimated from the classic thoracic leads within the phisiological variations ofterminal–depolarization vector orientations, can exist that in some cases the minimum of QT interval is and in othersit is not recorded by the lead system. Value of QT dispersion between these two extremes will be significantlydifferent. 3) In case of the horizontal declination of the heart, the ECG signal in most of the leads of the body surfacemapping has a higher voltage than in case of vertical declination due to a smaller angle between axes of the terminalvector and most of the leads. Such factwill contribute tomore accurate reading of the T wave end and to the estimationof QT interval, usually with smaller value of QTd. 4) The change of the cardiac electrical field corresponding to thechanged position of the heart (rotation) does not result by itself in QTd changes, if it is evaluated from the recordsfrom the whole thorax. Obversely, horizontalization of the heart contributes more to the evaluation of lower QTdvalues, as it is given above. 5) More then the result of geometrical changes, QT dispersion found in the group womenin high level of pregnancy is an effect of changes in the T loop morphology, which was observed in this group.Another possible explanation of the observed dispersion is the non-dipolar character of the electrical field changesduring pregnancy.

Key words:
computer models, body surface potential mapping, cardiac electrical field.

Souhrn

Východisko.
V návaznosti na výsledky našich recentních studií, které zjistily zvýšení QT disperze (QTd) u skupinytěhotných, bylymatematickými postupy hledánymožné geometrické příčiny tohoto nálezu, zejména, zda pozorovanézměny mohou být důsledkem rotace případně posunu srdce.Metody a výsledky. Byl vytvořen model elektrického pole srdečního, které bylo studováno jako pole časověproměnného dipólu v homogenním prostorovém vodiči. Z experimentálně získaných vektorkardiografických záznamů,reprezentujících časový průběh srdečního dipólu, byly pomocí modelu vypočteny povrchové elektrokardiogramy.Ověření adekvátnosti modelu bylo provedeno srovnáním takto rekonstruovaných elekrokardiogramů s empirickýmidaty. Pro zjištění vlivu rotace byla originální empirická VKG data kontrolní skupiny transformována ve shoděs předpokládanými či zjištěnými změnami v důsledku těhotenství, proveden výpočet povrchových elektrokardiogramůa ty porovnány s empiricky získanými kardiogramy skupiny těhotných.Závěry. Na základě uvedených výsledků lze odvodit několik závěrů: 1) Na QT disperzi se nutně podílí složkazpůsobená čistě geometrickými vztahy mezi orientací srdečního vektoru terminální fáze repolarizace a směrem oskonkrétního svodového systému. Takto vzniklá disperze má typický výskyt na povrchu hrudníku – minima trváníQT se nacházejí v rovině kolmé na osu svodu terminálního vektoru. 2) Při stanovení trvání repolarizace z klasickýchhrudních svodů existují v rámci fyziologické variability sklonu elektrické osy orientace terminálního vektoru, z nichžu některých zmíněné minimum trvání QT bude a u jiných nebude zachyceno. Hodnota zjištěné QT disperze mezitěmito dvěma extrémy pak bude významně různá. 3) U horizontálního sklonu srdce bude mít EKG signál ve velkévětšině svodů systému povrchového mapování vyšší voltáž oproti svodům s vertikálnějším sklonem srdeční osyv důsledku menšího úhlu mezi osami terminálního vektoru a většinou svodů. Tato skutečnost bude přispívatk přesnějšímu odečtu konce vlny T a stanovení trvání QT intervalu, obvykle s menší hodnotou QTd. 4) Změnasrdečního pole odpovídající změněné poloze srdce (rotace) sama o sobě nevede ke změně QTd, pokud je tatohodnocena z EKG záznamů z celého hrudníku. Naopak, horizontalizace srdce spíše přispívá ke stanovení nižšíchhodnot QTd, jak je uvedeno výše. 5) QT disperze zjištěná u souboru těhotných ve vysokém stupni těhotenství jespíše než důsledkem geometrických změn zapříčiněná změnou morfologie T smyčky, která byla u souboru těhotnýchpozorována. Dalším možným vysvětlením pozorované disperze je nedipolární charakter změn elektrického poleběhem těhotenství. Naše výsledky svědčí pro hypotézu, že nález QT disperze je v podstatné míře důsledkemrozdílných geometrických poměrů (srdce, hrudníku a detekčního systému) a takto nutně subjektem možných chybdíky ne zcela standardizovanému způsobu měření. Vyvinuté prostředí umožňuje další, podrobnější studium problematikyelektrického pole srdečního.

Klíčová slova:
počítačové modely, elektrokardiografické mapování povrchu těla, elektrické pole srdeční.

Význam matematického modelu elektrického polesrdce pro interpretaci experimentálně získaných dat

Souhrn

Štítky

Časopis lékařů českých

Aktuální možnosti diagnostiky a léčby litiáz