生きた人間の心臓で回転する螺旋波を描き出す(Researchers Map Rotating Spiral Waves in Live Human Hearts)

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2022-09-06 ジョージア工科大学

電気信号は心臓に収縮を伝えますが、その信号が渦巻き状の波を形成すると、頻脈や細動などの危険な心筋現象につながることがある。ジョージア工科大学の研究者とエモリー大学医学部の臨床医は、ヒトの心室における安定した渦巻き波を初めて高解像度で可視化し、これらの複雑な状態に新たな理解をもたらした。
人間の心臓の心室における電圧とカルシウムの比較的安定したスパイラル波の進化を、非常に高い空間・時間分解能でマッピングしたのは今回が初めてである。
光マッピング法では、光強度の変化を心筋細胞内のカルシウムと電圧の直接的変化として測定することにより、心臓内のカルシウムと電気波を同時に可視化することができる。
この技術は、高解像度カメラを使うことで、心臓の周りに何千もの記録電極を使っても不可能だった、電圧とカルシウムの測定を、非常に高い空間・時間分解能で得ることができる。

<関連情報>

電圧とカルシウムの光マッピングを用いたヒト全心室における安定した螺旋波リエントリーの直接観察 Direct observation of a stable spiral wave reentry in ventricles of a whole human heart using optical mapping for voltage and calcium

Ilija Uzelac, Shahriar Iravanian, Neal K. Bhatia, Flavio H. Fenton
Heart Rhythm  Published:June 15, 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2022.06.015

生きた人間の心臓で回転する螺旋波を描き出す(Researchers Map Rotating Spiral Waves in Live Human Hearts)

From the studies of Gordon Moe in the 1960s, functional reentry has been investigated as a mechanism for tachycardia and fibrillation; however, it was not until 1990 that optical mapping (OM) experiments using sheep hearts verified the existence of reentrant spiral waves.1Eventually, it was shown that electromechanical 3-dimensional vortex filaments drive cardiac fibrillation.2To date, only multiple complex and short-lived reentrant waves have been recorded using OM on human ventricles.3The presence of single spiral waves in human ventricles has only been demonstrated using low-resolution intracardiac electrocardiograms (ECGs).4We report the first high-resolution visualization of a stable spiral wave in human ventricles using OM (voltage and calcium) (Figure 1A ) of the posterior epicardial surface (∼7 × 7 cm2) of an explanted heart from a 38-year-old female transplant recipient, who presented with cardiogenic shock secondary to viral cardiomyopathy.

スパイラル波のブレークアップ:ヒト摘出心臓の光学マッピングにより、心室頻拍から心室細動、自己終息への移行を示す Spiral wave breakup: Optical mapping in an explanted human heart shows the transition from ventricular tachycardia to ventricular fibrillation and self-termination

Ilija Uzelac, Shahriar Iravanian, Neal K. Bhatia, Flavio H. Fenton
Heart Rhythm  Published:June 15, 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2022.07.013

Since the first demonstration of ventricular fibrillation induction by electrical stimulation in 1850 by Hoffa and Ludwig,1many mechanisms2,3have been identified that initiate the complex dynamics of fibrillation. We report a high-resolution visualization of a spiral wave transitioning into multiple waves in human ventricles by using optical mapping (voltage and calcium) from the posterior epicardial surface (∼7 × 7 cm2) of an explanted heart from a 38-year-old female transplant recipient.

医療・健康
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