Mother rotor anchoring in branching tissue with heterogeneous membrane properties / Ankern von mother rotors in verzweigtem Gewebe mit inhomogenen Membraneigenschaften
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Leonhard Wieser
Abstract
Current understanding of atrial fibrillation is based on the co-existence of multiple re-entrant waves propagating randomly throughout the tissue. However, recent experimental results indicate that in many cases one or a small number of periodic, high-frequency re-entrant sources (mother rotors) can drive the arrhythmia. Owing to the high activation rate, mother rotors seem to be located in regions of shortened action potential duration. In this study a computer model of cardiac propagation was applied to investigate mechanisms leading to the formation and maintenance of such mother rotors. For this purpose, a region of short action potential duration was generated by varying the acetylcholine concentration across the tissue. A mother rotor initiated in the center of this region drifts away, and the activation terminates. If an additional heterogeneity such as a bundle is included into the model, a further drift mechanism directed to the bundle is observed and the rotor can be stabilized. Therefore, bundle insertions may play an important role in the maintenance of mother rotors. The influence of the driving rotor on the activation pattern was studied in a three-dimensional model of rectangular shape and a monolayer model of anatomically correct atrial geometry.
Zusammenfassung
Das aktuelle Verständnis von Vorhofflimmern basiert auf der Koexistenz von multiplen, chaotisch wandernden Reentry-Wellen im Vorhofgewebe. Jedoch zeigen jüngste experimentelle Ergebnisse, dass in vielen Fällen ein einzelner oder eine kleine Zahl von organisierten, hochfrequenten micro-re-entries (mother rotors) die Rhythmusstörung antreiben kann. Wegen der hohen Aktivierungsrate scheinen solche mother rotors in Regionen mit sehr kurzer Aktionspotenzialdauer lokalisiert zu sein. In dieser Studie wird ein Computermodell für elektrische Erregung im Vorhof verwendet, um Mechanismen zur Formierung und Aufrechterhaltung von solchen mother rotors zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird ein Bereich mit verkürzter Aktionspotenzialdauer geschaffen durch Variation der Acetylcholin-Konzentration im Gewebe. Ein mother rotor, der in dieser Region initiiert wird, driftet weg, und die Aktivität terminiert. Wenn eine zusätzliche Heterogenität wie ein Muskelbündel im Modell vorhanden ist, kann ein weiterer Drift beobachtet werden, der zum Bündel gerichtet ist, und der Rotor kann stabilisiert werden. Daher könnten solche Bündel eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung von mother rotors spielen. In diesem Artikel wird der Einfluss des antreibenden Rotors auf das Aktivierungsmuster im Gewebe anhand eines dreidimensionalen Modells mit quadratischer Form und eines anatomisch korrekten Vorhofmodells untersucht.
©2008 by Walter de Gruyter Berlin New York
Artikel in diesem Heft
- A simple video-based system for examining irregularities in very slow, smooth-pursuit eye movements in cancer patients / Ein einfaches Videosystem zur Untersuchung der Irregularitäten langsamer Augenfolgebewegungen bei Krebspatienten
- Identifizieren von Patienten mit Vorhofflimmern anhand von HRV-Parametern / Identification of patients with atrial fibrillation using HRV parameters
- Criteria for the multiple use of isolated perfused hearts in electrophysiological and metabolic experiments / Kriterien für die Mehrfachnutzung von isoliert perfundierten Schweineherzen für elektrophysiologische und metabolische Untersuchungen
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- Development, set-up and first results for a one-channel near-infrared spectroscopy system / Entwicklung, Aufbau und vorläufige Ergebnisse eines Einkanal- Nahinfrarot-Spektroskopie-Systems
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