Testfelszíni potenciáltérkép ábrázolások

A szívciklus minden egyes mintavételezett ciklusa megjeleníthető az időpillanatok sorozataként, vagy tömörített alakban, a megjelenítés jellemzően mátrix-szerű, számítógépes alapú real-time rendszerű.

[191, 192]. Az ábrázolt pillanat vagy intervallum potenciál-értékeit reprezentáló eloszlást úgy kell elképzelni, mintha a test, mint hengerre vonatkozó jeleket a síkba kiterítenénk. A térkép középvonala jelen dolgozatban mindig egybeesik a szegycsont vonalával, a térkép felső széle a sternal notch (szegycsont) az alsó pedig a köldök vonalában található. A térkép két széle a háti oldalt reprezentálja, legszélén a gerincvonallal. A térképek jellemzően téglalap alakúak, az általam használt rendszer 12x16-os, minden egyes rácspontnak egy elektróda-elvezetés felel meg. A potenciál-térképek megjelenítésekor kulcskérdés általában a nem mért területek (elektródák) jeleinek becslése, amit jellemzően vagy becsléssel származtatnak, vagy lineáris interpolációval számolnak a környező elektródák mért értékeiből. Léteznek ma már háromdimenziós (3D) ábrázolások, melyek a test felszínén mérhető potenciál-eloszlás változásból származtatják és ábrázolják – akár a páciens saját torzómodelljén- az epikardiális potenciál változásait az idő függvényében [93-95]. A következő részben bemutatott térképábrázolásoknak kutatási és klinikai felhasználásai is ismeretesek, valamint ezen túlmenően bármely két azonos tartalmú térképből különbségtérképek képezhetők, melyet Flowers és munkatársai vezettek be az egészséges kontrollcsoport és a miokardiális infarktusos betegek QRS integrál térképének összehasonlítására [181].

Izopotenciál pillanattérképek

Az izopotenciál vonalak jelentése: azonos értékű potenciál. Ezeket általában egy vonallal vagy azonos színnel (vagy ezek kombinációjával) szokás jelölni. Pillanattérképek megjelenítésére vezetési zavarok és szívszövet hibák detektálásánál is szükség van, mert az aktiváció sorrendje mintázatának változásából többféle patológiás állapot diagnosztizálható. Ha pillanattérképek sorozata áll rendelkezésünkre, akkor a pillanattérképek egy fix elvezetési pontjában az egymást követő térképekből egy elvezetés EKG-ja adódik (ld. 7. ábra).

QRS és QRST integrál térképek

Az akcióspotenciál tulajdonságoknak közvetlen vizsgálatára általában nincs lehetőségünk, de annak tulajdonságait noninvazív módon jellemző paraméter vizsgálata lehetséges, azaz van lehetőségünk a normálistól eltérő akcióspotenciálok kimutatására a szívizomban. A szív elektrofiziológiája egyes tulajdonságainak a QRS, vagy a QRST integrál térkép paraméterek, mint tömörített ábrázolások, egyértelműen megfeleltethetők [22, 114].

7. ábra Részlet az izopotenciál testfelszíni potenciáltérképek idősorozatából 192 elvezetéses rendszerben (12 sor és 16 oszlop rácspontjaiban mért és interpolált jelek). Felül a szegycsont (középen), alul a köldök vonaláig ér, szaggatott vonallal a jobb (R) és bal (L) hónalj vonala látható. Azonos potenciál-értékű helyek egy színnel és vonallal összekötötten ábrázoltak A nyíl mentén levő pontokban az adott elvezetés elektrokardiogram időfüggvénye (EKG-ja) mérhető. Adatok μV-ban értendők.

Valamely testfelszíni pontra számított QRST integrál értéke (QT_int) forrás szinten a nyugalmi potenciálhoz, mint alapvonalhoz viszonyított akcióspotenciál alatti területek helyfüggő eltéréseitől függ. Spach igazolta, hogy a QRS integráltérkép (QRSint) egy érzékeny módszer az aktivációs szekvenciában bekövetkező rendellenességek vizsgálatára [187], majd további vizsgálatok bizonyították, hogy az izopotenciál térképek alkalmasak a miokardiális infarktus helyének és méretének feltárásában [196]. Kísérletek igazolták továbbá, hogy a miokardiális infarktuson átesett ventrikuláris tachycardia epizódokat nem mutató és a ventrikuláris tachycardiát átélt csoportok szeparálása, QRST integráltérkép (tehát a szívizom „súlyozott” elektromos inhomogenitását jellemző térkép) alapján lehetséges [194].

A QRS integrál biofizikailag a celluláris szintű elemi áramdipólus vektoroknak, a QRST integrál pedig az egyes sejtek akciós potenciálja alatti területeket leíró vektor skalár függvényből számítható gradiens vektoroknak a lead-field vektorokra eső vetületét összegzi a teljes kamrai izomzatra. A QRS integrál tartalmilag az (epi/endocardiális) aktivációs szekvencia lead-vektorral súlyozott képét mutatja.

Kísérletes vizsgálatokból ismert, hogy az akciós potenciál idő-integrál gradiens szíven belüli eloszlásának „inhomogenitása” a veszélyes aritmiák kialakulásának feltétele. Noninvazív módon ennek kimutatására elvileg a QRST integrálok a legalkalmasabbak.

∫

A QRST integráltérkép (elvileg) invariáns a szívizom-aktiváció sorrendjére, amennyiben az akciós potenciál nem változik. Ebből következik, hogy pl. valamilyen miokardiális infarktus vagy ischemia QRST integrál térképe azonos a normál, vagy kóros ingerületvezetésű páciensek esetén is. Ez jelentős információ kombinált szívbetegségek diagnosztizálásában. Az életveszélyes aritmiák keletkezésének az egyik szükséges, de nem elégséges feltétele az akcióspotenciálok (AP) elektromos inhomogenitása, ami alatt az értendő, hogy a szívizom valamely régiójában a fiziológiásnál szignifikánsan nagyobb az

akcióspotenciálok alatti terület szórása. A QRST integrál aktivációs sorrend független mindaddig, míg az akciós potenciál eloszlása változatlan. Az AP gradiens állandóságára vonatkozó feltételezés igazolt rövid időtartamra, ami azt jelenti, hogy kísérleti állatoknál különböző helyről történt ingerlések esetében - miközben az aktivációs sorrend változik - a QRST integrál gyakorlatilag állandó, ill. csak kismértékben változik. Ily módon, a QRST integrál klinikailag fontos információt szolgáltathat a veszélyes aritmia kialakulásának rizikójára vonatkozóan és vizsgálata lehetőséget ad arra, hogy infarktus vagy ischemia jelei az ingerületvezetési zavarok tényétől függetlenül diagnosztizálhatók legyenek [96], ez a nagy felbontású TPT integráltérképeinek szívciklusonkénti variabilitásának vizsgálatával a malignus arritmia hajlam is kimutatható [262]

8. ábra Példa az integrál és DIM térkép ábrázolására ischemiás páciens esetében. A térkép a torzó hengerszerűen kiterített ábrázolása: A térképek közepe a mellkas, két oldala a gerinc vonala, fent a szegycsont, alul a köldök vonaláig tart. Felül: balra a páciens nyugalmi, jobbra a térképe 1 perces felvételből számított átlagos ciklus esetén, alul pedig az amerikai populáció átlagával és szórásával számított (balra) és (jobbra). Az integráltérképeknél a szintvonalak lépésköze 5000μVs, a DIM térképeknél pedig 0.5* . A +/- 2SD sávon kívüli értékek kóros eltérést mutatnak. (L: bal kéz, R: jobb kéz)

QTint

DIMQRS DIM_QT sdQTint

A departure index térképek (Departure Index Map - DIM)

A DI térkép (DIM) azt mutatja meg, hogy a testfelszíni pontokban a QRS (ill. QRST) integrál aktuális értéke az adott (célszerűen az egészséges) validált mintapopuláció bizonytalansági sávján belül van-e.

Nem az adott mintapopulációhoz tartozik, , ha az átlagtól való eltérés az adott mérési pontban kívül esik a potenciál-átlag köré képzelt +/- 2SD sávon. A sáv határa azért +- 2*SD értékben lett meghatározva, mert a változók Gauss (normál) eloszlását feltételezve ekkor az egészséges populációra vonatkozó értékek ~95,45%-a esik ezen tartományon belülre. A disszertációban az egészséges populáció tulajdonságai 648 körültekintően validált eset alapján kerültek meghatározásra.

)

l és k pedig a potenciáltérkép koordinátái (12x16-os elvezetés-rendszer esetén l=12, k=16).

Repolarizációt jellemző paraméterek: QT, aktiváció visszatérési idő (ARI), WT

Korábbi vizsgálatok bizonyították, hogy a repolarizációs hossz változása összefüggésbe hozható az aritmiára való hajlammal [97, 98]. A repolarizáció jellemzésére korábban a QT intervallumot (QTI), illetve ennek diszperzióját (szórását) tartották elfogadhatónak, azonban az utóbbi években egyre több publikáció jelenik meg ennek a paraméternek hátrányairól is [100-102]. Az aktiváció visszatérési idő (ARI) egy a repolarizációs idő jellemzésére használt paraméterek közül, melyet epikardiális térképeken fejlesztettek ki. Az ARI számítási eljárás igényli, hogy nagyon kis zajú átlagolt cikluson végezzük a számítást, emiatt igen jó minőségű TPT felvételeket igényel. Az ARI számításakor a többségi átlagolt ciklus deriváltját használjuk fel: kezdőpontja az R hullámot követő legmeredekebb szakasz, végpontja a T hullám legmeredekebb felfutási pontja. Az akciós potenciálok terhelésre, vagy patológiás állapot következtében beállt időtartambeli és alaki (pattern) változása az ARI értékek változását vonja maga után, ezért az ARI a későbbiek folyamán alkalmassá válhat a repolarizáció változásával összefüggő kardiológiai megbetegedések kiváltotta megváltozott aktivációjának tanulmányozására. Újabb tanulmányok szerint a repolarizáció jellemzése megoldható a T hullám szélességének jellemzésével is [99]. Ekkor az összes elvezetés jeléből képzett függvény megfelelő görbületei deriváltja lokális maximumai közötti távolság adja meg a pontos intervallumot. Sajnos kísérleteink átlagolt, kis zajú jelek esetén sem vezettek ezen módszerrel eddig sikerre.