Неинвазивное электрофизиологическое картирование сердца: от разработок к практике
Автор: Артюхина Е.А., Яшков Максим Валерьевич, Ревишвили А.Ш.
Журнал: Патология кровообращения и кардиохирургия @journal-meshalkin
Рубрика: Обзоры
Статья в выпуске: 4 т.24, 2020 года.
Бесплатный доступ
В современной интервенционной аритмологии системы инвазивного эндо-кардиального картирования позволяют устранить аритмии с высокой степенью эффективности. Однако системы инвазивного картирования имеют ряд недостатков, например инвазивность метода, что требует специальной подготовки и имеет ряд ограничений; невозможность одновременного определения электрофизиологических процессов во всем сердце; сложность картирования при расположении очага аритмии в труднодоступных анатомических структурах, локализации очага на эпикардиальной поверхности сердца или эпизодических и трудноиндуцируемых аритмиях во время оперативного вмешательства. В связи с этим в клинической практике появилась необходимость разработки и внедрения систем поверхностного неинвазивного электрофизиологического картирования. Основное отличие поверхностного неинвазивного электрофизиологического картирования от других методик заключается в том, что после обработки всей информации возможно получить не отдельно зарегистрированные сигналы и сведения от нескольких камер сердца, а целостную картину электрофизиологических процессов в сердце в реальном времени. В статье рассматривается история разработки и внедрения в практику поверхностного неинвазивного электрофизиологического картирования сердца. Показаны возможности применения данного метода диагностики при лечении пациентов с различными видами аритмии. Описана краткая методика проведения такой диагностики. Представлены направления развития данного метода: разработка и совершенствование системы для визуализации процессов в сердце в реальном времени для улучшения лечения пациентов с нарушениями ритма сердца, внедрение данных неинвазивного картирования в системы инвазивного электроанатомического картирования сердца, интеграция с системами для неинвазивной аблации (у-излучения). Система неинвазивного картирования - современный, прогрессивный и постоянно развивающийся метод диагностики, позволяющий визуализировать электрофизиологические процессы в сердце человека неинвазивным путем с высокой точностью и на дооперационном этапе определить тактику лечения, интервенционный подход и выбрать оптимальную технологию для лечения пациентов с различными нарушениями ритма сердца.
Магнитно-резонансная томография, мультиспиральная компьютерная томография, нарушение ритма сердца, обратная задача электрокардиографии, поверхностное неинвазивное электрофизиологическое картирование сердца
Короткий адрес: https://sciup.org/142230765
IDR: 142230765 | DOI: 10.21688/1681-3472-2020-4-33-41
Список литературы Неинвазивное электрофизиологическое картирование сердца: от разработок к практике
- Орлов В.Н. Руководство по электрокардиографии. М.: Московское медицинское агентство; 1997. [Orlov V.N. Guide to electrocardiography. Moscow: Moscow Medical Agency; 1997. (In Russ.)]
- Шакин В.В. Вычислительная электрокардиография. М.: Наука; 1981. [Shakin V.V. Computational electrocardiography. Moscow: The science; 1981. (In Russ.)]
- Plonsey R. Bioelectric Phenomena. 1th ed. New York: McGraw-Hill Inc.; 1969.
- Barr R.C., Spach M.S. Inverse solutions directly in terms of potentials. In: Nelson C.V., Geselowitz D.B. editors. The Theoretical Basis of Electrocardiography. Oxford: Clarendon Press; 1976. pp. 294-304.
- Franzone P.C., Taccardi B., Viganotti C. An approach to inverse calculation of epicardial potentials from body surface maps. Adv Cardiol. 1978;21:50-54. PMID: 619568. https://doi. org/10.1159/000400421
- Ramanathan C., Ghanem R.N., Jia P., Ryu K., Rudy Y. Noninvasive electrocardiographic imaging for cardiac electrophysiology and arrhythmia. Nat Med. 2004;10(4):422-428. PMID: 15034569, PMCID: PMC1950745. https://doi.org/10.1038/nm1011
- Ghanem R.N., Jia P., Ramanathan C., Ryu K., Markowitz A., Rudy Y. Noninvasive Electrocardiographic Imaging (ECGI): Comparison to intraoperative mapping in patients. Heart Rhythm. 2005;2(4):339-354. PMID: 15851333, PMCID: PMC1949041. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2004.12.022
- Intini A., Goldstein R.N.,Jia P.,RamanathanC., RyuK., Giannattasio B., Gilkeson R., Stambler B.S., Brugada P., Stevenson W.G., Rudy Y., Waldo A.L. Electrocardiographic imaging (ECGI), a novel diagnostic modality used for mapping of focal left ventricular tachycardia in a young athlete. Heart Rhythm. 2005;2(11):1250-1252. PMID: 16253916, PMCID: PMC2000800. https://doi. org/10.1016/j.hrthm.2005.08.019
- Rudy Y. Noninvasive electrocardiographic imaging of cardiac resynchronization therapy in patients with heart failure. J Electrocardiol. 2006;39(4):S28-S30. PMID: 16950331, PMCID: PMC1959340. https://doi.org/10.1016/Melectrocard.2006.03.012
- Wang Y., Cuculich P.S., Woodard P.K., Lindsay B.D., Rudy Y. Focal atrial tachycardia after pulmonary vein isolation: noninvasive mapping with electrocardiographic imaging (ECGI). Heart Rhythm. 2007;4(8):1081-1084. PMID: 17675084, PMCID: PMC2078529. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2007.04.014
- Berger T., Fischer G., Pfeifer B., Modre R., Hanser F., Trieb T., Roithinger F.X., Stuehlinger M., Pachinger O., Tilg B., Hintringer F. Single-beat noninvasive imaging of cardiac electrophysiology of ventricular pre-excitation. J Am Coll Cardiol. 2006;48(10):2045-2052. PMID: 17112994. https://doi.org/10.10167i. jacc.2006.08.019
- van Dam P.M., Oostendorp T.F., Linnenbank A.C., van Oosterom A. Non-invasive imaging of cardiac activation and recovery. Ann Biomed Eng. 2009;37(9):1739-1756. PMID: 19562487, PMCID: PMC2721141. https://doi.org/10.1007/s10439-009-9747-5
- Han C., Liu Z., Zhang X., Pogwizd S., He B. Noninvasive three-dimensional cardiac activation imaging from body surface potential maps: a computational and experimental study on a rabbit model. IEEE Trans Med Imaging. 2008;27(11 ):1622-1630. PMID: 18955177, PMCID: PMC2701977. https://doi.org/10.1109/ TMI.2008.929094
- Zhang X., Ramachandra I., Liu Z., Muneer B., Pogwizd S.M., He B. Noninvasive three-dimensional electrocardiographic imaging of ventricular activation sequence. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2005:289(6):H2724-H2732. PMID: 16085677. https://doi. org/10.1152/aipheart.00639.2005
- Liu C., Skadsberg N.D., Ahlberg S.E., Swingen C.M., Iaizzo P.A., He B. Estimation of global ventricular activation sequences by noninvasive three-dimensional electrical imaging: validation studies in a swine model during pacing. J Cardiovasc Electrophysiol. 2008;19(5):535-540. PMID: 18179521, PMCID: PMC2424247. https://doi.org/10.1111/i.1540-8167.2007.01066.x
- Denisov A.M., Zakharov E.V., Kalinin A.V., Kalinin V.V. Numerical solution of the inverse electrocardiography problem with the use of the Tikhonov regularization method. Moscow University Computational Mathematics and Cybernetics. 2008;(32):61-68. https://doi.org/10.3103/S0278641908020015
- Denisov A.M., Zakharov E.V., Kalinin A.V., Kalinin V.V. Numerical solution of an inverse electrocardiography problem for a medium with piecewise constant electrical conductivity. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2010;(50):1172-1177. https://doi.org/10.1134/s0965542510070067
- Denisov A.M., Zakharov E.V., Kalinin A.V., Kalinin V.V. Numerical method for solving an inverse electrocardiography problem for a quasi stationary case. Journal of Inverse and Ill-Posed Problems. 2012;20(4):501-512. https://doi.org/10.1515/iip-2012-0041
- Ревишвили А.Ш., Калинин В.В., Ляджина О.С., Фетисова Е.А. Верификация новой методики неинвазивного электрофизиологического исследования сердца, основанной на решении обратной задачи электрокардиографии. Вестник аритмологии. 2008;(51):7-13. [Revishvili A.Sh., Kalinin V.V., Lyadzhina O.S., Fetisova E.A. Verification of a novel technique of non invasive electrophysiological study based on the inverse electrocariography problem. Journal of Arrhythmology. 2008;(51):7-13. (In Russ.)]
- Revishvili A.S., Wissner E., Lebedev D.S., Lemes C., Deiss S., Metzner A., Kalinin V.V., Sopov O.V., Labartkava E.Z., Kalinin A.V., Chmelevsky M., Zubarev S.V., Chaykovskaya M.K., Tsiklauri M.G., Kuck K.-H. Validation of the mapping accuracy of a novel non-invasive epicardial and endocardial electrophysiology system. Europace. 2015;17(8):1282-1288. PMID: 25643987, PMCID: PMC4535554. https://doi.org/10.1093/europace/euu339
- Nguyen U.C., Cluitmans M.J.M., Strik M., Luermans J.G., Gommers S., Wildberger J.E., Bekkers S.C.A.M., Volders P.G.A, Mihl C., Prinzen F.W., Vernooy K. Integration of cardiac magnetic resonance imaging, electrocardiographic imaging, and coronary
- venous computed tomography angiography for guidance of left ventricular lead positioning. Europace. 2019;21(4):626-635. PMID: 30590434. https://doi.org/10.1093/europace/euy292
- Zubarev S., Chmelevsky M., Potyagaylo D., Budanova M., Trukshina M., Rud S., Ryzhkov A., Lebedev D. Noninvasive electrocardiographic imaging with magnetic resonance tomography in candidates for cardiac resynchronization therapy. In: 2019 Computing in Cardiology. 2019 September 8-11, Singapore. IEEE. 2020, p. 1-4. https://doi.org/10.23919/ CinC49843.2019.9005803
- Cheniti G., Puyo S., Martin C.A., Frontera A.,Vlachos K.,Takigawa M., Bourier F., Kitamura T., Lam A., Dumas-Pommier C., Pillois X., Pambrun T., Duchateau J., Klotz N., Denis A., Derval N., Cochet H., Sacher F., Dubois R., Jais P., Hocini M., Haissaguerre M. Noninvasive mapping and electrocardiographic imaging in atrial and ventricular arrhythmias (CardioInsight). Card Electrophysiol Clin. 2019;11(3):459-471. PMID: 31400870. https:// doi.org/10.1016/j.ccep.2019.05.004
- Parreira L., Carmo P., Adragäo P., Pinho J., Budanova M., Zubarev S., Cavaco D., Marinheiro R., Carmo J., Costa F., Marques H., Goncalves P. Non-invasive electrocardiographic imaging in patients with idiopathic premature ventricular contractions from the right ventricular outflow tract: New insights into arrhythmia substrate. J Electrocardiol. 2019;57:69-76. PMID: 31514015. https://doi.org/10.1016/Melectrocard.2019.08.046
- Gharbia O.A., Tao S., Lardo A.C., Halperin H., Wang L. Noninvasive electrocardiographic imaging of scar-related ventricular tachycardia: association with magnetic resonance scar imaging. In: 2018 Computing in Cardiology Conference. 2018 September 23-26, New York, USA. IEEE. 2018. p. 1-4. https://doi. org/10.22489/CinC.2018.303
- Leong K.M.W., Ng F.S., Yao C., Yates S., Taraborrelli P., Linton N.W., Whinnett Z.,LeFroy D., Davies D.W., Lim P.B., PetersN.S.,HardingS.E., Kanagaratnam P., Varnava A. 146 contribution of conduction and repolarisation abnormalities to the type I Brugada pattern: a study using non-invasive electrocardiographic imaging. Heart. 2016;102(Suppl 6):A105-A106. http://dx.doi.org/10.1136/ heartjnl-2016-309890.146
- Rudic B., Chaykovskaya M., Tsyganov A., Kalinin V., Tülümen E., Papavassiliu T., Dösch C., Liebe V., Kuschyk J., Röger S., El-Battrawy I., Akin I., Yakovleva M., Zaklyazminskaya E., Shestak A., Kim S., Chmelevsky M., Borggrefe M. Simultaneous non-invasive epicardial and endocardial mapping in patients with Brugada syndrome: New insights into arrhythmia mechanisms. J Am Heart Assoc. 2016;5(11):e004095. PMID: 27930354, PMCID: PMC5210320. https://doi.org/10.1161/JAHA.116.004095
- Chaykovskaya M., Chmelevsky M., Rudic B., Tueluemen E., Kalinin V. Noninvasive electrocardiographic imaging diagnosis of Brugada syndrome. In: 2019 Computing in Cardiology. 2019 September 8-11, Singapore. IEEE. 2020, p. 1-4. https://doi. org/10.23919/CinC49843.2019.9005949
- Rudy Y., Cuculich P.S., Vijayakumar R. Advances in Non-invasive Electrocardiographic Imaging: Examples of Atrial Arrhythmias. In: Shenasa M., Hindricks G., Borggrefe M., Breithardt G.,Josephson M.E. Cardiac Mapping, 4th ed. Hoboken: Blackwell Publishing Ltd; 2013. pp. 712-721. https://doi.org/10.1002/9781118481585.ch65
- Yamashita S., Hooks D.A., Cheniti G., Jais P. High-density contact and noninvasive mapping of focal atrial tachycardia: Evidence of dual endocardial exits from an epicardial focus. Pacing Clin Electrophysiol. 2018;41(6):666-668. PMID: 29318634. https://doi. org/10.1111/pace.13278
- Boyle P.M., Hakim J.B., Zahid S., Franceschi W.H., Murphy MJ., Vigmond E.J., Dubois R., Ha'i'ssaguerre M., Hocini M., Ja'i's P., Trayanova N.A., Cochet H. Comparing reentrant drivers predicted by image-based computational modeling and mapped by electrocardiographic imaging in persistent atrial fibrillation. Front Physiol. 2018;9:414. PMID: 29725307, PMCID: PMC5917348. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00414
- Xu G., Wang R., Zhang S., Yang S., Justin G.A., Sun M., Yan W. A 128-electrode three dimensional electrical impedance tomography system. In: 2007 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2007 August 22-26, Lyon, France. IEEE. 2007, p. 43864389. https://doi.org/10.1109/IEMBS.2007.4353310 33. Sharma A., Wong D., Weidlich G., Fogarty T., Jack A., Sumanaweera T., Maguire P. Noninvasive stereotactic radiosurgery (CyberHeart) for creation of ablation lesions in the atrium. Heart Rhythm. 2010;7(6):802-810. PMID: 20156591. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2010.02.010
