Evaluation of new methods to assess infarcted myocardial tissue by measuring electrical impedance

Abstract

In order to obtain successful catheter ablation of ventricular arrhythmias in patients with chronic myocardial infarction is essential the precise identification of the infarct scar. Nowadays, endocardial voltage mapping is used to delineate the healed tissue. However, this technique is not sensitive enough to differentiate distinct degrees of transmural injury in the scar and, moreover, it is influenced by the direction of the activation wavefront. A new technique, mapping local myocardial electrical impedance, which uses an intracavitary catheter inside the left ventricle, could overcome these limitations, but it has just started being investigated now. Trials with pigs are being taken to establish the viability of the technique. Throughout this project different methods and materials have been used including the usage of experimental data and finite elements models, aimed to verify the accuracy of this novel mapping system, to evaluate the influence of different factors on the measurements in order to understand completely the technique and, also, to find the origin of the observed amplitude modulation of the signals that is around of 20%. We have proved that this novel technique is able to identify the longitudinal extent of the scars (mainly transmural and non-transmural scars located in the inner part of the wall) very accurately: the maximum sensitivity of the catheter is at its surroundings and decays by more than four orders of magnitude by moving away 2 cm from the tip. Moreover, the scar is sensed in a very concentrated region without extending its influence towards healthy tissue. We have also demonstrated that the position of the external measuring electrode has no influence on the measurements.

Para realizar con éxito ablaciones de arritmias ventriculares en pacientes con infarto de miocardio crónico es esencial una identificación precisa de la cicatriz del infarto. Actualmente, se utiliza el mapeo de voltaje endocardio para delinear el tejido cicatrizado. Sin embargo, esta técnica no es suficientemente sensible a diferentes grados de transmuralidad en la lesión y, además, está influenciada por la dirección del frente de onda de activación. Una nueva técnica, el mapeo local de impedancia eléctrica del miocardio, que utiliza un catéter intracavitario dentro del ventrículo izquierdo, podría superar estas limitaciones, pero se está justo empezando a investigar. Ahora mismo, pruebas experimentales con cerdos se están llevando a cabo para establecer la validez de la técnica. En este proyecto se han utilizado diferentes métodos y materiales, incluyendo el uso de datos experimentales y modelos de elementos finitos, dirigidos a la verificación de la precisión de este nuevo sistema de mapeo, la evaluación de la influencia de diferentes factores en las medidas para entender completamente la técnica y, también, a la búsqueda del origen de la amplitud observada en la modulación de las señales, que es de un 20%. Se ha probado que la nueva técnica es capaz de identificar la extensión longitudinal de la cicatriz (principalmente en cicatrices transmurales y no-transmurales situadas en la parte interna de la pared del corazón) de manera muy precisa: la máxima sensibilidad del catéter se encuentra en sus alrededores y decae en más de cuatro órdenes de magnitud en alejarnos 2 cm de su punta. Además, la cicatriz se detecta en una región muy concentrada sin extender su influencia hacia el tejido sano. Se ha demostrado también que la posición del electrodo externo de medida no influye en las medidas.

Per tal de realitzar amb èxit ablacions d'arrítmies ventriculars en pacients amb infart de miocardi crònic és essencial una identificació precisa de la cicatriu de l'infart. Actualment, s'utilitza el mapatge de voltatge endocardi per a delinear el teixit cicatritzat. Tot i això, aquesta tècnica no és suficientment sensible a diferents graus de transmuralitat en la lesió i , a més, està influenciada per la direcció del front d'ona d'activació. Una nova tècnica, el mapatge local d'impedància elèctrica del miocardi, que utilitza un catèter intracavitari dins del ventricle esquerre, podria superar aquestes limitacions, però s'està just començant a investigar. Ara mateix, proves experimentals amb porcs s'estan duent a terme per establir la validesa de la tècnica. En aquest projecte s'han utilitzat diferents mètodes i materials, incloent l'ús de dades experimentals i models d'elements finits, adreçats a la verificació de la precisió d'aquest nou sistema de mapatge, a l'avaluació de la influència de diferents factors en les mesures per tal d'entendre completament la tècnica i, també, a la cerca de l'origen de la amplitud observada en la modulació dels senyals, que és d'un 20%. S'ha provat que la nova tècnica es capaç d'identificar l'extensió longitudinal de la cicatriu (principalment en cicatrius transmurals i no-transmurals situades a la part interna de la paret del cor) de forma molt precisa: la màxima sensibilitat del catèter és als seus voltants i decau en més de quatre ordres de magnitud en allunyar-nos 2 cm de la seva punta. A més, la cicatriu es detecta en una regió molt concentrada sense estendre la seva influència cap al teixit sa. S'ha demostrat també que la posició de l'elèctrode extern de mesura no influeix en les mesures.