4. BIOELEKTROMOS SZÍVSZÖVETHIBÁK MODELLEZÉSE
4.2 B IOELEKTROMOS SZÍVSZÖVET - HIBÁK SZIMULÁLÁSA
4.2.2 Mérhető eltérés a nem aktiválható térfogatok mérete szerint
A szimulált infarktusok értékelésével a Selvester által kidolgozott epikardiális elváltozások és a test felszínén mérhető potenciál-kiesések területei közötti kapcsolatához hasonló eredményt kapunk, de azzal a különbséggel, hogy a kivetülés szabályok esetemben a jobb kamra elváltozásaira is vonatkoznak, valamint lényegesen nagyobb felbontásban szimulálja a régi miokardiális infarktusok lokalizációját. Ehhez a potenciál-eltérések elemzésével un. döntési területeket (Ω-kat) definiáltam a következő módon: minden szimulált szívszövet hiba esetén és a szimulált normál értékre is a test felszíni potenciáltérképek sorozatából képeztem a QRS 3. decilis, QRS és QRST integráltérképet.
Minden esetben képeztem a normál értéktől való eltérés (esetemben a 12x16 elvezetés miatt a 192 elemű) vektorát: Δφ(j) (j=1...192). A kapott vektorok alapján a legnagyobb negatív irányú eltérés (ez a detektálható potenciál-kiesés értéke) adja meg egy terület besorolását, vagyis: a j. elvezetés esetén i∈Ω ha, teljesül rá, hogy Δϕi (j)<Δϕk(j), ahol φi és φk különböző szívszövet hibák szimulációjából képzett potenciálvektor, minden k≠ i esetén.
A fenti képlethez feltételeztem, hogy a nem aktiválható területek megközelítőleg azonos térfogatot érintenek. A térfogatok méretétől függően a döntési területek kiterjedése, valamint a test felszínén detektálható bioelektromos szívszövet hibák száma (jelen esetben a nem aktiválható területek) megadhatók (ld. 6. Táblázat). Az egyes kieséshez tartozó tartományokat azok az elvezetések alkotják, ahol a jelölt infarktus negatív irányú potenciálváltozásának valószínűsége nagyobb, mint az összes többi infarktusé.
6. Táblázat Az érzékelhető döntési területek száma a nem aktiválható területek méretétől függően. (Az MU érték a modell egységben kifejezett sugarát jelenti a nem aktiválható térfogatoknak) csak bal kamrai infarktusok
szimulációja esetén
LAa LAm LAb LLa LLm LLb LPa LPm LPb MU= 10 18 0 22 29 20 0 73 14 16 MU = 15 24 0 5 16 3 18 84 0 42 MU = 20 14 0 44 18 5 21 59 0 31 MU = 25 9 3 38 21 4 12 64 0 41
A 17. ábra reprezentálja a balkamrai nem aktiválható területek döntési területeit különböző, de egy kiértékelésen belül azonos méret esetén. A testfelszíni potenciál-kiesések értéke a nem aktiválható térfogat sugarával egyenes arányban nő. A potenciál-kiesés helye megadja a nem aktiválható térfogat lokalizációját, a nagysága pedig annak mértékét. Látható, hogy a középső (middle) réteg (vagyis LAm, LLm és LPm) potenciál-kiesései nagyobb infarktus esetén lényegében nem detektálhatók a felszínen (17. ábra). Ez a jelenség a szív orientációja miatt tapasztalható elsősorban, hiszen a laterális területek esnek legtávolabb Az anterior apical szívszövet hibák (LAa) a mellkason – lényegében változatlan
lokalizációban találhatók, mérettől függetlenül, míg a bazális térfogat (LAb) kivetülései jelentősen változnak mérettől függően. Legnagyobb a kivetülési területek átlapolódása a standard 12 elvezetéses EKG V1-V6 elvezetései környékén, valamint attól fölfelé. Posterior infarktusok, a szív normál szögállásának köszönhetően lényegesen nagyobb területre vetülnek ki.
17. ábra Különböző méretű bal kamrai nem aktiválható térfogatok hatása a döntési területre QRST integrál esetén (egy cella a 192 elvezetéses rendszer egy csúcspontját reprezentálja, sötétített árnyalattal a hátoldali elvezetések láthatók, a V1-V6 elvezetés vastag
betűvel kiemelt, a rövidítések a 15. ábra rövidítéseinek felelnek meg – lokalizáció és magasság tekintetében)
A döntési területek térbeli és időbeli helyzete diagnosztikai célból nagyon fontos információt hordoz.
QRS integrál illetve QRST integrál esetében eltérő jelentéssel, hiszen a QRS az aktivációs szekvencia tulajdonságainak megváltozását, míg a QRST integrál a repolarizációs intervallumban bekövetkezett változásokat reprezentálja. A szívizom infarktus amellett, hogy egy adott miokardiális terület elhalását okozza, megváltoztatja az aktivációs szekvenciát is, elsősorban a bal kamrai területen jelentkeznek.
A modellezési eredményeim szerint a QRS integrál esetén a jobb kamra bioelektromos szívszövet hibák okozta aktivációs szekvencia módosulások lényegében nem kimutathatók. QRST integrál esetében viszont - a jobb kamra korai depolarizációs tulajdonságainak köszönhetően- a jobb kamra potenciál kieséseinek jelei is megjelennek. Mivel a balkamra volumene lényegesen nagyobb, repolarizáció esetén annak a hatása érvényesül jobban a QRST integrálon. A potenciál-kiesések kivetülésének térbeli eloszlására példát a 18. ábra mutat be.
A QRS 3. decilis integrálon a nem aktiválható térfogat nagyságától függően a teljes bal kamrai, de csak 3 féle jobb kamrai régióban elhelyezett térfogat-kiesés okozta aktivációs szekvencia módosulás kivetülése mutatható ki. QRST integrál esetén a repolarizációban történt változások esetén 7 bal és 6 jobb kamrai térfogat-kiesés hatása különböztethető meg a test felszínén. A bal kamrai kiesések QRS 3.
decilis integrálon történő jó detektálható képessége a jobb kamra miokardiális területének korai
depolarizációja miatt következik be. A QRST integrál térképek az aktivációs szekvenciára invariánsak, de az eredmény csak korlátozottan elfogadható. Fontos tudni, hogy az infarktusok hatása elsősorban a QRS integrálon ill. QRS 3. decilis integrálon jelenik meg, bár, mint a későbbi vizsgálatokból kiderül a repolarizációra kifejtett hatása sem hanyagolható el (ld. 6. fejezet).
A fenti vizsgálatok koncepcionálisak, mert lehetővé teszik hogy egy független változóra (infarktus lokalizációjára) vonatkozó eltérések azonos szív-tulajdonságok mellett tanulmányozhatók legyenek. A normál aktivációból kiindulva az infarktusok közül a legnagyobb valószínűségű negatív irányú potenciál-eltéréssel jellemezhető egy hasonló elvezetés-rendszerben mért különbség vagy DIM térkép.
A QRST szakaszra a 4.1 fejezetben bizonyítottam, hogy a repolarizációs szakaszt a modell jelenleg nem elégséges módon közelíti, de a szimulációs eredmények elfogadhatók, mert nem a jelek karakterisztikus tulajdonságait, hanem az eltérések az aktivációs szekvencia egészére integrálokban bekövetkezett potenciál-változásait (térbeli és amplitúdóbeli) veszik figyelembe [241].
18. ábra QRS 3. decilis integrálra (fent) és QRST integrálra (lent) vonatkozó döntési térkép 25MU méretű nem aktiválható térfogatok esetén – jobb és balkamrai infarktusok esetére. Egy cella a 192 elvezetéses rendszer egy csúcspontját reprezentálja, sötétített árnyalattal a hátoldali elvezetések láthatók, a V1-V6 elvezetés vastag betűvel
kiemelt, a rövidítések a 15. ábra rövidítéseinek felelnek meg – lokalizáció és magasság tekintetében .
A modellezés ezen eredményét nyugalmi vizsgálatok esetén egy populációtól való eltérés helyének jellemzésére lehet használni, megadva annak bioelektromos szívszövet hibára – így a miokardiumban elfoglalt helyzetére vonatkozó hibáit. Gyógyszerrel kiváltott potenciálválasz esetén pedig (pl.
nitroglicerin hatására megnyíló érszakaszok hatására aktiválódó ischemiás területe) az ismét működő területek által kiváltott eltérések regisztrálhatóvá válnak: az eltérés ideje megadja a lokalizációt, amplitúdója pedig a terület nagyságát.