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Revista Colombiana de Cardiología

Print version ISSN 0120-5633

Rev. Colomb. Cardiol. vol.20 no.4 Bogota July/Aug. 2013

 

Modelos computacionales 3D de la propagación de ondas en las aurículas humanas: ¿tienen alguna implicación clínica?

3D Computer Models of Wave Propagation in Human Atria: is there any Clinical Implication?

William Uribe, MD.(1, 2, 3)

(1) Servicio de Electrofisiología, CES Cardiología. Medellín Colombia.
(2) Universidad CES. Medellín Colombia.
(3) Universidad Pontificia Bolivariana. Medellín Colombia.

Correspondencia: Dr. William Uribe Arango. Carrera 43 No. 36-02, consultorio 1102, Medellín, Colombia. Telefax: (574)-4440566. Correo electrónico: wuribea@une.net.co

Recibido: 04/09/2013. Aceptado: 06/09/2013.


Las arritmias auriculares son los trastornos del ritmo más comunes en la práctica clínica, y su génesis aún es materia de extensa investigación experimental básica y clínica. Desde la publicación del modelo de Hodgkin-Huxley hace más de 60 años, la simulación y los modelos de los fenómenos biológicos se han hecho más complejos y realistas. Se han incorporado más y más propiedades de las células y los tejidos en modelos matemáticos y el número de variables ha aumentado más de diez veces en comparación con el modelo Hodgkin-Huxley (1). El desarrollo de múltiples modelos experimentales tanto en animales como computacionales ha permitido, en las últimas dos décadas, progresar de manera acelerada en el entendimiento de las interacciones complejas entre las propiedades eléctricas de la membrana y la heterogeneidad estructural de las aurículas humanas. Estas últimas aurículas tienen una intrincada disposición de sus fibras musculares (figuras 1A, 1B y 1C) que explican los constantes cambios en la velocidad de conducción del potencial de acción y, por tanto, de la propagación del impulso eléctrico, lo que dificulta el diseño de modelos experimentales computacionales matemáticos. En este número de la revista de la Sociedad Colombiana de Cardiología y Cirugía Cardiovascular, Castaño y Ruiz, de las Universidades de Caldas y Nacional de Colombia, respectivamente, sedes de Manizales, Colombia, y en compañía de Castillo de la Universidad Pontificia de Salamanca, de Madrid España y Heidenreich de la Universidad Lomas de Zamora, de Buenos Aires, Argentina, reportan, de manera excepcional, el uso de dos modelos de electrofisiología celular para las aurículas humanas, con el objetivo de evaluar el grado de predictibilidad entre ambos, a través del análisis de las propiedades tisulares de la duración del potencial de acción y la velocidad de conducción en un modelo muy ingenioso de tejido realista 3D que permite incorporar variables como la heterogeneidad anatómica de la dirección de las fibras y la anisotropía (2); ésta es una característica de la conducción eléctrica cardíaca que se debe a que la conducción cardíaca es mayor en la dirección de las fibras (longitudinal) que en la dirección cruzada (transversal), lo cual facilita la reentrada, y es una determinante clave en la estabilidad de las arritmias, como es el caso particular de la fibrilación atrial.

Los hallazgos más importantes del trabajo en mención, mostraron que en ambos modelos los ascensos rápidos del potencial de acción, determinados por el cambio de forma del mismo, se asocian con baja velocidad de propagación en la dirección transversal, mientras que los lentos se relacionan con alta velocidad de propagación en el sentido longitudinal.

La electrofisiología cardíaca clínica ha partido de este tipo de estudios experimentales para conseguir, de la mano de la ingeniería y los sistemas computacionales, incorporar la tecnología tridimensional en el mapeo de las arritmias. En la actualidad, los sistemas computacionales de mapeo tridimensional (mapeo electroanatómico no fluoroscópico) permiten realizar reconstrucciones geométricas (anatómicas) de alta precisión de todas las cámaras cardíacas y del sistema vascular cardiotorácico, para lo cual utilizan un sofisticado software específico para electrofisiología (3). La tecnología más utilizada en Colombia es capaz de mostrar la posición 3D de múltiples catéteres al mismo tiempo y de realizar diversos mapas 3D: geométricos o anatómicos, de activación o precocidad, de voltaje o cicatriz y de propagación o movimiento (figuras 2A, 2B 2C, 2D, 3A, 3B, 3C). Esto se consigue cuando se aplica un bajo nivel de corriente de 5,6 kHz a través de parches de piel localizados en el tórax de manera que formen tres ejes ortogonales con el corazón en el centro, creando un campo eléctrico transtorácico. El voltaje y la impedancia registrados en cada electrodo de los catéteres, generados por dicha corriente, permite calcular la distancia desde los electrodos a cada uno de los parches de piel y finalmente su localización espacial, para luego ser triangulados con la ayuda de un electrodo de referencia. La geometría de las cámaras cardíacas se genera al mover los catéteres de mapeo que están en contacto con la superficie endocárdica que se desea reconstruir, lo cual se conoce como mapeo de contacto. Adicionalmente, el mapeo de no contacto utiliza un catéter tipo balón inflable con malla multielectrodos (array) para registrar simultáneamente múltiples áreas de activación endocárdica sin necesidad de estar en contacto directo; simplemente el balón se infla dentro de la cavidad a reconstruir y mapear. Este catéter permite realizar un mapeo de alta densidad aún con un solo latido de taquicardia (figura 4).

La aplicación de los conceptos aprendidos a partir de los modelos experimentales en la electrofisiología clínica contemporánea, ha sido fundamental para el entendimiento y manejo, mediante la ablación con radiofrecuencia, de las arritmias supraventriculares y ventriculares. En los pacientes con fibrilación atrial paroxística y gracias a todos estos avances tecnológicos de la ingeniería computacional, hoy se puede contar con tasas de éxito libres de recurrencia de alrededor del 70% en seguimientos hasta de cinco años realizando aislamiento eléctrico de las venas pulmonares con la ayuda de mapeo tridimensional electroanatómico no fluoroscópico, ecocardiografía intracardíaca y aplicación de radiofrecuencia a través de catéteres irrigados (4-6).

En Colombia (7), el uso de la tecnología en mención, ha permitido ofrecer a los pacientes tasas altas de éxito y bajas de recurrencia en el tratamiento de las arritmias complejas (fibrilación atrial, flutter atrial, taquicardia atrial ectópica, complejos ventriculares prematuros y taquicardia ventricular idiopática e isquémica) que se pueden comparar con las tasas obtenidas en América del Norte y Europa (8, 9).

El aporte más reciente e importante, en la génesis de la fibrilación atrial, proviene de un modelo de mapeo computacional fisiológicamente guiado para demostrar la presencia de rotores eléctricos que controlan la actividad eléctrica de la fibrilación atrial, y su implicación más trascendental será en las técnicas de mapeo y ablación utilizadas en la práctica clínica (10).

CONFLICTOS DE INTERÉS: el autor declara no tener conflictos de interés.

Bibliografía

1. Hodgkin AL, Huxley AF. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J Physiol. 1952; 117: 500-544.         [ Links ]

2. Castaño A, Ruiz C, Castillo A, Heidenreich E. Propagación de onda en un tejido cardiaco 3D usando dos modelos auriculares. Rev Colomb Cardiol. 2013; 20(4): 201-207.         [ Links ]

3. Uribe W, Montero G, Marín JE, Medina LE, González E, Uribe JC, Duque M. Experiencia con el uso de mapeo tridimensional electroanatómico no fluoroscópico. Universidad CES. XXII Congreso Colombiano de Cardiología. Cartagena, 12-15 Febrero de 2008. Rev Colomb Cardiol, 2008; 15 (Supl. 1): 67.         [ Links ]

4. González E, Uribe W, Marín JE, Montero G, Medina LE, Duque M. Aislamiento eléctrico de venas pulmonares en pacientes con fibrilación auricular paroxística. Universidad CES. XXII Congreso Colombiano de Cardiología. Cartagena, 12-15 Febrero de 2008. Rev Colomb Cardiol. 2008; 15 (Supl. 1): 76.         [ Links ]

5. Uribe W, González E, Baranchuk A, Herrera AM, Medina E, Marín J, Duque M. Ablation of atrial fibrillation, first single center Latin-American consecutive series guided by ICE and 3D electroanatomical mapping. RIA 2010; 1 (2): 168. Disponible en: www.ria-online.com. DOI: 10.503 1/v1i2.ria10110.         [ Links ]

6. Uribe W, Aristizábal J, Velásquez J, Medina E, Marín J, Bareño J, et al. Clinical outcomes of catheter ablation in patients with paroxysmal atrial fibrillation in a developing country: results of a long term follow-up. Europace. 2013; 15 (Suppl. 2): 534.         [ Links ]

7. Uribe W. La electrofisiología cardiovascular en Colombia. (Editorial). Rev Colomb Cardiol. 2011; 18 (3): 129-130.         [ Links ]

8. Uribe W, Astudillo V, Medina LE, Marín JE, González E, Aristizábal J, et al. Taquicardia ventricular proveniente de las cúspides coronarias, características electrocardiográficas, electrofisiológicas y resultados de ablación por radiofrecuencia; validación de un algoritmo diagnóstico. RIA. 2010; 1 (2): 134-146 Disponible en: Links ]ria-online.com" target="_blank">www.ria-online.com

9. Uribe W, Velásquez JE, Aristizábal J, Astudillo V, Medina E, Marín J, et al. R-wave duration in lead V2: a new electrocardiographic criterion for differentiating left from right coronary cusps tachycardias. Europace. 2013; 15 (Suppl. 2): S169.         [ Links ]

10. Narayan S, Krummen D, Rappel VJ. Clinical mapping approach to diagnose electrical rotors and focal impulse sources for human atrial fibrillation. J Cardiovasc Electrophysiol. 2012; 23: 447-454.         [ Links ]